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Hydraulisch-Elektrische Analogien: DC-Motoren, Teil 5

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Die analoge Art der Hydraulikanlagen und ihrer elektrischen Gegenstücke kann verglichen werden und kontrastiert werden, indem man Motoren und Energienumwandlung überprüft.

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Der herkömmliche DC-Motor besteht stationären Pfostenstücken, einer Rotorspule, die von einen oder mehreren Umdrehungen eines Leiters enthalten werden, einer Reihe Kommutatorsegmenten (zwei für jede Spule auf dem Rotor) und einem Paar aus Bürsten, um Strom von der stationären Welt der Außenseite mit dem Bewegungsinnenraum zu verbinden? s-drehende Welt. Kommutatorsegmente werden gewöhnlich vom Kupfer gebildet und die Bürsten bestehen aus Graphit. Beide sind Leiter, plus den Graphit stellt ein festes Schmiermittel zwischen dem Kupfer und dem Graphit zur Verfügung, die führen, um das Leben länger zu bürsten.

Tabelle 14 bietet eine sehr simplifieJack Johnsond Zeichnung eines DC-Motors in seiner grundlegendsten Form an. Hier hat die Rotorspule nur eine Umdrehung. Jedoch diese Art vom Motor bildend funktionieren Sie erfordert viele mehr Umdrehungen, praktische Mengen Drehkraft zu entwickeln. Die Statorpfostenstücke werden als dauerhafte Magneten gezeigt, und in der Tat werden einige kleine Motoren mit einem Dauermagnetstator errichtet. In den größeren Motoren treibt kontrollierbarer Strom durch Spulen Elektromagneten an. Später wir? ll Erscheinen, dass der Statorspulenstrom im DC-Motor der Versetzungsjustage in den Gestellpumpen und in den Motoren tadellos analog ist.

Der DC-Motor von Tabelle 14 arbeitet, wie folgt: Die Statormagneten liefern eine Quelle des magnetischen Flusses. Wenn der Rotor, durch die Bürsten- und Kommutatorsegmente (zusammen, werden die Kommutatorsegmente einfach den Kommutator genannt), werden an eine externe Batterie wie gezeigt, die rechte Seite der gegenwärtig-tragenden Rotorspule wird untergetaucht im Magnetfeld angeschlossen. Es erfährt nachher eine Kraft, die das gegenwärtige innen tragend einer Richtung weg von dem Projektor passend ist.

Die rechte Richtlinie führt zu eine Kraft, die aufwärts (Rückruf, dass die Richtung des magnetischen Flusses des Stators vom n-Pfosten zum s-Pfosten ist) auf jene Leiter verwiesen wird. Da die Effektivzinsen zum Kommutator auf der linken Seite der Rotorspule, es den gleichen magnetischen Fluss, aber erfährt, die Stromrichtung kommt jetzt in Richtung zum Projektor. Die entgegengesetzte Richtung des Stroms, aber mit den selben N--s zur Feldflußrichtung, verursacht eine abwärts Kraft auf der linken Seite der Rotorspule. Das Resultat ist eine Drehkraft, die neigt, den Rotor in einer nach linksrichtung zu drehen.

Der Kommutator hält den Strom in der Rotorspule, die in die rechte Richtung in die zwei Seiten der Spule geht. Nehmen Sie an, dass der Rotor in der Position ist, die in der Tabelle 14 und Spinnen in der nach linksrichtung gezeigt wird. An diesem Punkt erfährt die Spule die größte Menge des Flusses von den Statormagneten und erzeugt folglich die größte Menge von Drehkraft. Die Brüche zwischen den zwei Kommutatorsegmenten werden an den 12 und an den 6 O aufgestellt? stoppen Sie Positionen, wie gezeigt ab und der Strom kann die Spule durch die völlig in Verbindung tretenden Bürsten und ihre jeweiligen Kommutatorsegmente frei kommen und lassen.

Jedoch wenn der Rotor 90 Grad links herum von der gezeigten Position umdreht, treten drei Tätigkeiten auf. Zuerst verschieben die Rotorspulenseiten Ähnlichkeit auf den Statorfluß, der doesn? t erzeugen jede mögliche Spannung. Zweitens verursachen die Bürsten, die breiter als der Abstand sind, der die Kommutatorsegmente trennt, einen Kurzschluss über der Batterie und über den zwei Enden der Rotorspule. Drittens ist dieses der Punkt, in dem die tatsächliche Umwandlung stattfindet.

Wenn der Rotor sagen wir ungefähr 15 oder 20 weitere Grad umdreht, fängt die Spulenseite, die Strom weg von dem Beobachter jetzt trug an, Strom in Richtung zum Beobachter zu tragen. Das heißt, wird der blitzschnelle Strom in der Rotorspule gezwungen, um Richtung zu ändern. Der Rotor trägt wirklich Wechselstrom, obwohl es ein DC-Motor ist! Dieses ist einem hydraulischen Motor tadellos analog, in dem die Kolben, Zahnräder oder die Schaufeln, durch ihre austauschenden Tätigkeiten, wechselnden Fluss tragen, während die Portplatte (hydraulischer Kommutator) den ankommenden direkten Fluss in internen wechselnden Fluss umwandelt. Der Kommutator im DC-Motor wandelt den ankommenden Gleichstrom im internen wechselnden Fluss um.

Die Kurzschlussbedingung am Umwandlungpunkt ist offenbar ein Problem. Während der Motor funktioniert, verursachen die Bürsten und der Kommutator die Energie-Verschwendung des Funkenüberschlages. Die Bürsten für den Motor, wie in Tabelle 14 gezeigt, sind für den Trennungsabstand zu breit und würden zu übermäßigen Strom führen. Die Abstände müssen verbreitert werden und/oder müssen die Bürsten verengt werden, um praktisch zu sein. Die Probleme mit Umwandlung im DC-Motor sind den Problemen Überkreuzung in einer Kolbenpumpe fast tadellos analog, wenn der Kolbendurchmesser größer als die Trennung zwischen den Nierehäfen ist.

Der Fluss-Leiter-gegenwärtige Zustand, wie vorher angegeben, erklärt den Rotor? s-maximale Drehkraft in der Position gezeigt in Tabelle 14. Sie ergibt auch die größte Menge der verursachten Gegenspannung im Rotor.

Praktiker der elektromechanischen Kunst und der Wissenschaft rufen solchen verursachten Spannungskostenzähler emf an und schalten zum veralteten Synonym der elektromotorischen Kraft (emf) für Spannung um. Es? s rief Gegenemf an, weil es zu neigt? Stoß? Strom zurück in die Batterie, Kostenzähler zur Batterie und sie? s der gleiche Strom, der die Tätigkeit an erster Stelle begann. Es doesn? t drücken buchstäblich Strom zurück in die Batterie; das würde das Bestehen der unaufhörlichen Bewegung oder eine überwältigende Last auf der Welle erfordern. Der Motor erzeugt einen Kostenzähler emf, der den Strom verringert, wie der Rotor sich beschleunigt. Kostenzähler emf wird auch manchmal rückseitige emf-oder Geschwindigkeitsspannung, weil es angerufen? Spannung S.-A. verursacht durch die relative Geschwindigkeit zwischen dem Feld des magnetischen Flusses und einem Leiter.

Die Platzierung einer externen Last auf die Bewegungsausgangswelle verlangsamt den Motor. Während sie verlangsamt, bewegt sich die Rotorspule langsam durch das Statorfeld und verringert die verursachte Spannung. Während verringert, kämpft Gegenemf gegen die Batteriespannung, die gegenwärtigen Aufstiege, die den Motor erhöht? s gab Drehkraft aus, damit es versuchen kann, die Last zu überwinden. Gleichzeitig der höhere Batteriestrom? erklärt die Batterie? das dort? s eine erhöhte Last auf dem Motor.

Dieses deckt ein wichtiges Konzept aller Energieumwandlung Maschinen auf: Wann erhöht sich die Ausgangslast, die Eingangenergie Seite der Maschine empfängt a? Mitteilung? zu mehr zugeführte Energie liefern, den steigenden LastsLeistungsbedarf zu treffen. Es? Äusserung S.-A. der Energieeinsparung. Sie können? t erhalten mehr Energie heraus, als Sie sich innen setzen. Sie können? t haben Energien-Leistungsfähigkeit größer als 100%. Und Sie können? t erzielen unaufhörliche Bewegung. Wie Hydraulikpumpen und Motoren Elektromotoren? ob Wechselstrom oder DC? muss diese Grundregel befolgen.

Bestimmung von DC-Motorgeschwindigkeit

Die Geschwindigkeit der Wechselstrommotoren wird immer mit der Frequenz der Wechselstrom-Versorgungsmaterial-Spannung verbunden. Der synchrone Motor hat Eigenschaften, die ihn von der nullgeschwindigkeit abfahren lassen, und folglich wird sich auf das drehende Feld verriegeln und läuft mit synchroner Geschwindigkeit. Und der Induktionsmotor nähert sich der synchronen Geschwindigkeit des drehenden Feldes.

So stellt was DCmotorgeschwindigkeit fest? Einfach angegeben, es? s gebunden direkt an der angewandten Spannung und an der Stärke des Stator-Magnetfelds. Jedoch es? s nicht leicht berechnet vom Benutzer des Motors. Tatsächlich unten zu nageln kann schwierig sein, Stator-auffängt Stärke und erfordert Typenschilddaten.

Nachdem Außenbord-Stromversorgungsanlage Gs im Motor angewendet ist, beschleunigt sich die gegenwärtigen Resultate in der Drehkraft, der Rotor, und die Geschwindigkeitsspannung baut auf. Dieses veranlaßt den Strom zu fallen und so verringert die Drehkraft und die Beschleunigung. Zu einem bestimmten Zeitpunkt? keine Last anzunehmen ist auf der Bewegungswelle? der Kostenzähler emf nähert sich der angewandten Spannung, nähert sich der Strom den null und Beschleunigungsanschlägen. Der Motor erreicht eine steady-state Leerlaufgeschwindigkeit, wenn der Kostenzähler emf der Versorgungsmaterial-Spannung ungefähr gleich ist. Zunehmenwellenlast verringert Geschwindigkeit, wie bereits besprochen.

Kontrolle Motordrehzahl

Es sollte auf der Hand liegen, dass erhöhte Versorgungsmaterial-Spannung Motordrehzahl DC beschleunigen kann. Aber ein interessantes Phänomen tritt auf, wenn das Statorfeld variabel gebildet wird. Halten Sie einen DC-Motor für das? s ausgerüstet mit einem elektromagnetischen Statorfeld. Das heißt, das Magnetismus doesn? t kommen von den dauerhaften Magneten; eher kommt es von einer Spule, die um die Eisenstator-Pfostenstücke eingewickelt wird. Auf des Stator-Magnetfelds bezieht fast immer einfach als das Feld. Mit kontrollierbarem Stator-fangen Sie gegenwärtiges auf, benannt Feldstrom, die Stärke des Stator-Magnetfelds kann kontrolliert auch sein.

Betrachten Sie den Motor funktioniert an sagen wir 1500 U/min, an einer bestimmten Versorgungsmaterial-Spannung und an einem Feldstrom und dann dort? s eine Zunahme des Feldstroms. Was geschieht? Größere Feldstärke produziert einen größeren Kostenzähler emf mit der maßgeblichen Geschwindigkeit und der Motor verlangsamt!

Der Feldstrom, der die Bewegungsvariable bildet, ist- der Versetzung eines Gestellmotors tadellos analog. An einem gegebenen Eingangsfluß verlangsamt eine Zunahme der Versetzung den hydraulischen Motor. Abnehmender Feldstrom beschleunigt den DC-Motor an einer gegebenen Wellenlast und gegebenen an einer Versorgungsmaterial-Spannung. Abnehmende Versetzung eines hydraulischen Motors beschleunigt den hydraulischen Motor an einer gegebenen Fluss- und Lastsdrehkraft. Wieder ist die Analogie im Wesentlichen vollkommen.