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Analogie Idraulico-Elettriche: Motori di CC, parte 5

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La natura analoga dei circuiti idraulici e delle loro controparti elettriche può essere confrontata e contrapposta esaminando i motori e la conversione di potere.

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Il motore convenzionale di CC consiste delle parti di palo stazionarie, di una bobina di rotore formata da una o più girate di un conduttore, di una serie di segmenti del commutatore (due per ogni bobina sul rotore) e di un accoppiamento delle spazzole per collegare la corrente dal mondo stazionario della parte esterna all'interiore del motore? mondo girante di s. I segmenti del commutatore sono fatti tipicamente di rame e le spazzole consistono della grafite. Entrambi sono conduttori, più la grafite fornisce un lubrificante solido fra il rame e la grafite che conducono più lungamente per spazzolare la vita.

Figura 14 offre molto un'illustrazione di Johnsond del simplifieJack di un motore di CC nella relativa forma più fondamentale. Qui, la bobina di rotore ha soltanto una girata. Tuttavia, facendo questo tipo del motore funzioni richiede molte altre girate di sviluppare gli importi pratici di coppia di torsione. Le parti del polo dello statore sono indicate come magneti permanenti e, effettivamente, alcuni piccoli motori sono costruiti con uno statore a magnete permanente. In più grandi motori, la corrente controllabile attraverso le bobine alimenta gli elettromagneti. Più tardi, noi? esposizione del ll che la corrente della bobina di statore nel motore di CC è perfettamente analoga alla registrazione di spostamento in pompe e motori variable-displacement.

Il motore di CC di figura 14 funziona come segue: I magneti dello statore forniscono una fonte di cambiamento continuo magnetico. Quando il rotore, con i segmenti del commutatore e delle spazzole (collettivamente, i segmenti del commutatore semplicemente sono denominati il commutatore), sono collegati ad una batteria esterna come indicato, il lato destro della bobina di rotore ditrasporto è immerso nel campo magnetico. Successivamente avverte una forza dovuta il corrente che è trasportato dentro un senso a partire dal visore.

La regola destra conduce ad una forza che è diretta verso l'alto (richiamo che il senso del cambiamento continuo magnetico dello statore proviene dal palo di N al palo di S) su quei conduttori. Poichè i ritorni correnti al commutatore dalla parte di sinistra della bobina di rotore, esso avverte lo stesso cambiamento continuo magnetico, ma il senso corrente ora viene verso il visore. Il senso opposto della corrente, ma con lo stessi N--'al senso di cambiamento continuo del campo, causa una forza in discesa dalla parte di sinistra della bobina di rotore. Il risultato è una coppia di torsione che tende a girare il rotore in un senso antiorario.

Il commutatore mantiene la corrente nella bobina di rotore che va nel giusto senso nei due lati della bobina. Presupponga che il rotore è nella posizione come appare le figure 14 e filare nel senso antiorario. A quel punto, la bobina avverte la più grande quantità di cambiamento continuo dai magneti dello statore e quindi genera la più grande quantità di coppia di torsione. Le rotture fra i due segmenti del commutatore sono situate ai 12 ed ai 6 o? cronometri le posizioni, come indicato e la corrente può entrare e lasciare liberamente nella bobina con le spazzole completamente di contatto ed i loro rispettivi segmenti del commutatore.

Tuttavia, quando il rotore gira 90 gradi in senso antiorario dalla posizione indicata, tre azioni accadono. In primo luogo, i lati della bobina di rotore spostano il parallelo verso il cambiamento continuo dello statore, che doesn? la t genera tutta la tensione. In secondo luogo, le spazzole, che sono più larghe dello spacco che separa i segmenti del commutatore, generano un cortocircuito attraverso la batteria ed attraverso le due estremità della bobina di rotore. In terzo luogo, questo è il punto in cui la commutazione reale avviene.

Se il rotore gira per esempio circa 15 o 20 nuovi gradi, il lato della bobina che ora ha trasportato la corrente a partire dall'osservatore comincia a trasportare la corrente verso l'osservatore. Cioè la corrente istantanea nella bobina di rotore è costretta per cambiare il senso. Il rotore realmente sta trasportando la corrente alternata anche se è un motore di CC! Ciò è perfettamente analoga ad un motore idraulico in cui i pistoni, ingranaggi, o le alette, con le loro azioni scambiantesi, trasportano il flusso alternante mentre il piatto dell'orificio (commutatore idraulico) converte il flusso diretto ricevuto in flusso alternante interno. Il commutatore nel motore di CC converte la corrente continua ricevuta nel flusso alternante interno.

Il termine di cortocircuito al punto di commutazione è chiaramente un problema. Mentre il motore funziona, le spazzole ed il commutatore generano lo energia-spreco dell'effetto ad arco. Le spazzole per il motore, secondo le indicazioni di figura 14, sono troppo larghe per lo spacco di separazione e condurrebbero all'eccessiva corrente. Le lacune devono essere allargate e/o le spazzole devono essere limitate per essere pratiche. I problemi con commutazione nel motore di CC sono quasi perfettamente analoghi ai problemi di incrocio in una pompa a pistone, quando il diametro del pistone è maggior della separazione fra gli orificii del rene.

Lo stato cambiamento-conduttore-corrente, come dichiarato precedentemente, rappresenta il rotore? coppia di torsione massima di s nella posizione come appare figura 14. Inoltre provoca la più grande quantità di contro tensione indotta nel rotore.

I professionisti di arte e di scienza elettromeccaniche denominano tale FME incitato del contatore di tensione, ritornante al sinonimo arcaico della forza elettromotrice (FME) per tensione. Esso? la s ha denominato il contro FME perché tende a? spinta? corrente nuovamente dentro la batteria, al contrario della batteria ed esso? s la stessa corrente che ha iniziato l'azione in primo luogo. Esso doesn? la t spinge letteralmente la corrente nuovamente dentro la batteria; quello richiederebbe l'esistenza di movimento perpetuo o un carico overpowering sul pozzo. Il motore genera un FME del contatore che ridurrà la corrente come il rotore accelera. Il FME del contatore inoltre a volte è denominato tensione posteriore di velocità o di FME, perché esso? tensione dello S.A. indotta da velocità relativa fra il campo di cambiamento continuo magnetico e un conduttore.

Disponendo un carico esterno sul braccio di abbattimento del motore rallenterà il motore. Mentre rallenta, la bobina di rotore si muove più lentamente attraverso il giacimento dello statore, riducente la tensione indotta. Mentre riduttore il contro FME combatte contro la tensione della batteria, gli aumenti correnti, che aumenta il motore? la s ha prodotto la coppia di torsione in moda da poterla provare esso a sormontare il carico. Allo stesso tempo, l'più alta corrente della batteria? dice la batteria? quello là? s un carico aumentato sul motore.

Ciò rivela un concetto importante di tutte le macchine di energia-conversione: Quando il carico dell'uscita aumenta, il lato di input-potere della macchina riceve la a? messaggio? per per trasportare più alimentazione in ingresso di entrata fare fronte alla richiesta aumentante di potere del carico. Esso? manifestazione dello S.A. di risparmio energetico. Potete? la t ottiene più potere che mettete dentro. Potete? la t ha efficienza di potere più maggior di di 100%. E potete? la t realizza il movimento perpetuo. Come le pompe idrauliche ed i motori, motori elettrici? se CA o CC? deve rispettare questo principio.

Determinazione della velocità del CC-Motore

La velocità dei motori a corrente alternata è collegata sempre alla frequenza della tensione di rifornimento di CA. Il motore sincrono ha caratteristiche che permettono che cominci dalla velocità zero e così chiuderà sul campo di rotazione e funzionerà alla velocità sincrona. Ed il motore asincrono si avvicina alla velocità sincrona del campo di rotazione.

Così, che cosa determina la velocità del CC-motore? Dichiarato semplicemente, esso? s legata direttamente alla tensione applicata ed alla resistenza del campo magnetico dello statore. Tuttavia, esso? s calcolata non facilmente dall'utente del motore. Infatti, può essere difficile da inchiodare giù la resistenza del statore-campo e richiede i dati della targhetta.

Dopo che la corrente continua esterna si applica nel motore, i risultati attuali nella coppia di torsione, il rotore accelera e la tensione di velocità si accumula. Ciò induce la corrente a cadere, così riducendo la coppia di torsione e l'accelerazione. Ad un certo punto? non presupporre carico è sul pozzo del motore? il FME del contatore si avvicina alla tensione applicata, la corrente si avvicina agli arresti di accelerazione ed e zero. Il motore raggiunge una velocità a vuoto steady-state quando il FME del contatore è approssimativamente uguale alla tensione di rifornimento. Il carico di pozzo aumentante ridurrà la velocità, come già discusso.

Velocità di controllo del motore

Dovrebbe essere evidente che la tensione di rifornimento aumentata può accelerare la velocità del motore di CC. Ma un fenomeno interessante accade se il giacimento dello statore è reso variabile. Consideri un motore di CC quello? s dotata di un giacimento elettromagnetico dello statore. Cioè il doesn di magnetismo? la t viene dai magneti permanenti; piuttosto, viene da una bobina avvolta intorno alle parti di palo dello statore del ferro. Il campo magnetico dello statore si riferisce a quasi sempre, semplicemente, come il campo. Con il statore-campo controllabile corrente, denominato corrente di campo, la resistenza del campo magnetico dello statore può anche essere controllata.

Consideri il motore sta funzionando a per esempio 1500 giri/min., ad una tensione di rifornimento e ad una corrente di campo particolari ed allora là? s un aumento nella corrente di campo. Che cosa accade? La maggior resistenza di campo produrrà un maggior FME del contatore alla velocità prevalente ed il motore rallenterà!

La corrente di campo, che fa la variabile del motore, è perfettamente analoga allo spostamento di un motore variable-displacement. Ad un flusso dato dell'input, un aumento nello spostamento rallenterà il motore idraulico. La corrente di campo diminuente accelera il motore di CC ad un carico di pozzo dato e ad una tensione di rifornimento data. Lo spostamento diminuente di un motore idraulico accelera il motore idraulico ad una coppia di torsione data del carico e di flusso. Di nuovo, l'analogia è essenzialmente perfetta.