Како да се одреди моќноста на електричниот мотор и да се пресмета нејзината ефикасност

Електричен мотор е електромеханички уред базиран на електромагнетизмот, што овозможува да се конвертира електрична енергија, на пример, во работна или механичка енергија. Овој процес е реверзибилен и може да се користи за производство на електрична енергија. Сепак, сите овие електрични машини се реверзибилни и може да бидат "мотор" или "генератор" во четири квадранти на авион со вртежен момент.

Ран развој

Во 1821 година, по откривањето на поврзување на електрична енергија и магнетизам, данскиот хемичар Oersted, теорема Ampere и законот на Biot - Savart закон, англиски физичар Мајкл Фарадеј вграден два уреди, што тој го нарекува "електромагнетни ротација": континуиран кружни движење на магнетна сила околу жица - е вистинскиот демонстрација на првиот електричен мотор.

Во 1822 година, Питер Барлоу го изгради она што може да се смета за прв електричен мотор во историјата: тркалото Барлоу. Овој уред е едноставен метален диск, пресечен од ѕвезда, а краевите се нурнати во чаша која содржи жива, обезбедувајќи тековен проток. Сепак, тоа создава само сила способна да го претвори, спречувајќи ја неговата практична примена.

Првиот експериментално користен прекинувач бил измислен во 1832 година од Вилијам Старџон. Првиот мотор со мотор, произведен за продажба, беше измислен од Томас Девенпорт во 1834 година и патентиран во 1837 година. Овие мотори не доживеале индустриски развој поради високата цена на батериите во тоа време.

Електричен мотор со DC

А коммутирана DC апарат има множество на ротирачки намотки наредени околу арматура монтирана на ротирачкото вратило. Оската има и прекинувач, долготраен ротационен електричен прекинувач, кој периодично го менува тековниот проток во намотките на роторот кога вратилото се ротира. Така, секој DC мост мотор има наизменична струја што поминува низ ротирачките намотки. Струјата тече низ еден или повеќе пара четки кои се носат на четките на комутаторот за да се поврзе надворешен извор на енергија со ротирачката арматура.

Ротирачката арматура се состои од една или повеќе жици кои се навиваат околу ламинирано феромагнетско јадро. Струјата од четката тече низ комутаторот и еден арматура ликвидација, што го прави привремен магнет (електромагнет). Магнетното поле креирано од сидрото се поврзува со стационарно магнетно поле создадено од PM или друга ликвидација (полевен калем), како дел од моторната рамка.

Јачината помеѓу две магнетни полиња има тенденција да ја ротира моторната оска. Прекинувачот се префрлува на моќта на калем кога роторот се ротира со држење на магнетните полови од било кога целосно се совпаѓа со магнетните полови на полето на статорот, така што на роторот никогаш не престанува (како игла компас), туку се ротира до власта.

Иако повеќето прекинувачи се цилиндрични, некои од нив се рамни дискови кои се состојат од неколку сегменти (обично најмалку три), монтирани на изолаторот.

Голема четка пожелно за поголема површина на контакт четки да се зголеми силата на моторот, но мала четка пожелна за мала маса со цел да се зголеми брзината со која на моторот може да функционира без прекумерна отскокнување и четка искри. Поцврсти извори на четка за четка, исто така, може да се користат за да се создадат четки на дадена маса со поголема брзина, но поради големи загуби поради триење и абење на забрзаната четка и прекинувач. Затоа, дизајнот на еднонасочниот мотор вклучува компромис помеѓу излезна моќност, брзина и ефикасност / абење.

Дизајн на мотори со DC:

• Колото на арматурата е ликвидација, носи оптоварување што може да биде фиксен или ротирачки дел од моторот или генераторот.
• Полето коло е збир на намотки кои создаваат магнетно поле, така што електромагнетната индукција може да постои во електрични машини.
• Префрлување. Механичка техника во која може да се постигне ректификација, или како резултат на тоа, може да се добие директна струја.

Постојат четири главни типови на еднонасочни мотори:

1. Електричен мотор со преклопување.
2. Електричен мотор со директна струја.
3. Комбиниран мотор.
4. Мотор на премиерот.

Основни индикатори за пресметка

За тоа како да се знае моќта на електричниот мотор во статијата ќе биде прикажан подоцна, во примерот со оригиналните податоци.

Еден добар научен проект не застанува при дизајнирање на уред за напојување. Многу е важно да се пресмета моќноста на моторот и различните електрични и механички параметри на вашата машина и да се пресмета формулата за моќност на моторот користејќи непознати вредности и корисни формули.

За пресметување на електричниот мотор, ќе го користиме Меѓународниот систем на единици (SI). Ова е модерен метрички систем, официјално усвоен во електротехниката.

Еден од најважните закони на физиката е основниот закон на Ом. Тој наведува дека струјата преку проводникот е директно пропорционална на применетиот напон и се изразува како:

I = V / R

каде што јас сум струја, во ампери (A);

V-примена напон, во волти (V);

R е отпор, во оми (Ω).

Оваа формула може да се користи во многу случаи. Можете да го пресметате отпорноста на вашиот мотор со мерење на потрошениот струја и приложениот напон. За секој даден отпор (во моторите ова е всушност отпорност на намотка), оваа формула објаснува дека струјата може да се контролира со применетиот напон.

Конзумираната електрична енергија на моторот се определува со следнава формула:

Пин = I * V

каде што Pin е влезна моќност измерена во вати (W);

I е струјата измерена во ампери (A);

V е приложениот напон мери во волти (V).

Како да се знае излезна моќност

Моторите треба да извршуваат некаква работа и две важни вредности кои одредуваат колку е моќен. Ова е брзината и моќноста на моторот. Излезна механичка моќност на моторот може да се пресмета според следната формула:

Pout = τ * ω

каде што Pout е излезна моќност мерена во вати (W);

τ е моментот на сила измерена во метри на Њутн (N • m);

ω е аголната брзина измерена во радијани во секунда (рад / с).

Лесно е да се пресмета аголната брзина ако ја знаете брзината на вртење на моторот во вртежи во минута:

ω = rpm * 2 * P / 60

каде ω е аголната брзина (rad / s);

вртежи во минута - брзина на ротација во брзини во минута;

Π е математичка константа (3.14);

60 - бројот на секунди во минута.

Ако моторот има 100% ефикасност, целата електрична енергија се претвора во механичка енергија. Сепак, таквите мотори не постојат. Дури и прецизните мали индустриски мотори имаат максимална ефикасност од 50-60%.

Мерењето на моментот на моќност на моторот е тешка задача. Ова бара специјална скапа опрема. Но, тоа е можно да се направи дури и со посебни информации и формули.

Индикатори за механичка ефикасност

Ефикасноста на моторот се пресметува како механичка излезна моќност поделена со електрична влезна моќ:

Е = питка / Пин

Затоа,

Pout = Пин * E

по замена, добиваме:

T * ω = I * V * E

T * rpm * 2 * P / 60 = I * V * E

и формулата за пресметување на моментот на сила е:

T = (I * V * E * 60) / (rpm * 2 * P)

За да се одреди силата на моторот потребно е да се поврзе со товарот, за да се формира момент на сила. Мерење на струја, напон и вртежи во минута. Сега можете да го пресметате моменталниот момент на овој оптоварување со оваа брзина, претпоставувајќи дека ја знаете ефикасноста на моторот.

Проценетата ефикасност од 15 проценти е максималната ефикасност на моторот, што се јавува само со одредена стапка. Ефикасноста може да биде нешто помеѓу нула и максимум - во нашиот пример под 1000 вртежи во минута може да има не-оптимална брзина, па за пресметки можете да користите 10% ефикасност (Е = 0,1).

Пример: брзина 1000 вртежи во минута, напон 6 V и струја 220 mA (0.22 A):

T = (0,22 * 6 * 0,1 * 60) / (1000 * 2 * 3,14) = 0,00126 N • m

Како резултат на тоа, обично се изразува во милинити помножени со метри (mN • m). 1000 mN • m • m 1 H, затоа пресметано вртежен момент е 1.26 mN • m. Тоа може да биде дополнително да се конвертира (г-см), множење на резултатот со 10.2 и. Вртежниот момент е 12,86 g / cm.

Во нашиот пример, влезна моќност на моторот е 0.22 A x 6 V = 1.32 W, механичка излезна моќност е 1000 rpm x 2 × 3.14 × 0.00126 N • m / 60 = 0.132 W.

Вртежниот момент на моторот се менува со брзина. Без оптоварување, максимална брзина и нула вртежен момент. Товарот додава механички отпор. Моторот почнува да троши повеќе струја за да го надмине овој отпор, а брзината се намалува. Кога тоа ќе се случи, моментот на сила е максимален.

Колку е точна пресметката на вртежниот момент, се одредува како што следува. Додека напонот, струјата и брзината можат точно да се измерат, ефикасноста на моторот може да биде неточна. Ова зависи од точноста на вашето собрание, позиција на сензор, триење, усогласување на мотори и оски на генераторот, и така натаму.

Брзината, вртежниот момент, моќноста и ефикасноста не се константни вредности. Обично производителот ги обезбедува следните податоци во посебни табели.

Линеарни мотори

На линеарен мотор е суштина на асинхрон мотор чија роторот е "се одвиваат", така што, наместо создавање ротациона сила на ротирачки електромагнетно поле, таа ги генерира линеарна сила по неговата должина, со поставување на пристрасност на електромагнетно поле.

Акустична бучава

Акустична бучава и вибрации Електричните мотори обично доаѓаат од три извори:

• механички извори (на пример, поради лежишта);
• аеродинамични извори (на пример, благодарение на вентилаторите инсталирани на вратило);
• магнетни извори (на пример, поради магнетни сили, како што се силите на Максвел и магнетострикцијата кои делуваат на структурите на статорот и роторот).

Последниот извор, кој може да биде одговорен за бучавата на електричните мотори, се нарекува електрично-возбудена акустична бучава.