Разница между крутящим моментом и скоростью в двигателе постоянного тока?

Когда якорь двигателя постоянного тока вращается, мы называем это крутящим моментом из-за вращательного движения вокруг фиксированной оси. Так где же скорость?

Мы не называем это крутящим моментом, мы называем это скоростью, также известной как об/мин или скоростью вращения.

Сила, необходимая для вращения с определенной скоростью, называется крутящим моментом, и обычно для двигателя постоянного тока высокая скорость означает низкий крутящий момент, а высокий крутящий момент означает низкую скорость. Посмотрите на эту формулу для механической выходной мощности двигателя: -

Выход =$2\pi n T$

Где n - скорость в оборотах в секунду или, если хотите$2\pi n$это радианы вращения в секунду. и T — крутящий момент.

Для постоянной выходной мощности nT должно быть постоянным.

Крутящий момент — это то, насколько сильно вы нажимаете, а скорость — это то, насколько быстро вы двигаетесь.

В электродвигателе крутящий момент пропорционален току, независимо от приложенного напряжения.

Думайте о двигателе как об катушках, которые создают крутящий момент последовательно с источником напряжения. Катушки всегда одинаковы, и крутящий момент, создаваемый магнитными взаимодействиями внутри двигателя, всегда пропорционален току через эти катушки. Вот полезная упрощенная модель двигателя первого порядка:

L1 и R1 представляют часть двигателя, которая создает крутящий момент, пропорциональный току. V1 — двигатель, работающий как генератор. Когда двигатель вращается из-за приложенного напряжения, V1 противостоит этому напряжению. Таким образом, напряжение, приложенное к части двигателя, создающей крутящий момент, равно V+ - V1. Это означает, что чем быстрее двигатель движется в том направлении, в котором вы пытаетесь его раскрутить, тем меньше напряжения доступно для привода двигателя, поэтому потребляется меньший ток и развивается меньший крутящий момент. В устойчивом состоянии двигатель работает достаточно быстро, так что V1 нейтрализует приложенное напряжение ровно столько, чтобы оставить точную величину, приложенную к L1 и R1, чтобы создать крутящий момент, чтобы вращать его с той скоростью, с которой он движется.

Например, предположим, что у вас есть небольшой двигатель постоянного тока, который механически ни с чем не связан (не нагружен). Допустим, двигатель рассчитан на 10 В. Когда вы впервые подаете 10 В, двигатель не движется, поэтому V1 равен 0, и все эти 10 В подаются на L1-R1. Это вызывает ток 2 А через двигатель, который вызывает крутящий момент, который увеличивает скорость двигателя. По мере ускорения V1 увеличивается. Через несколько секунд скорость двигателя стабилизируется и перестанет увеличиваться. Теперь вы измеряете только 200 мА при тех же 10 В, а двигатель работает на частоте 80 Гц (4800 об/мин).

Поскольку ток теперь составляет 1/10 того, что было первоначально, когда двигатель не вращался, что называется током остановки , вы знаете, что 1/10 исходного напряжения приложено к L1-R1, что составляет 1 В. Это означает, что двигатель внутренне генерируя 9 В. Исходя из этого, вы можете вычислить постоянную генератора , которая равна (9 В)/(80 Гц) = 113 мВ/Гц. Вы также теперь знаете, что 1 В на L1-R1 — это то, что необходимо только для компенсации трения и других потерь в двигателе на частоте 80 Гц.

Если бы вы внешне вращали двигатель с частотой 80 Гц, вы бы измерили напряжение холостого хода 9 В. Вам нужно было бы вращать его с частотой 89 Гц, чтобы получить 10 В на выходе. Если вы приложите 10 В при вращении с частотой 89 Гц, ток не будет течь. Если вы затем отсоедините вал от того, что его приводит в движение, двигатель начнет замедляться. Это потому, что у него есть некоторое трение. Когда он замедляется, напряжение V1 падает, поэтому некоторое напряжение подается на L1-R1, что вызывает ток, создающий крутящий момент, поддерживающий двигатель. Первоначально этот ток слишком мал, чтобы создать достаточный крутящий момент, чтобы поддерживать работу двигателя на существующей скорости, поэтому двигатель замедляется больше. Это уменьшает V1, что увеличивает напряжение на L1-R1, что увеличивает ток, что увеличивает крутящий момент. В конце концов он достигнет равновесия при 80 Гц и 200 мА, как и раньше. Если бы двигатель работал медленнее, V1 упал бы, напряжение на L1-R1 увеличилось бы, ток увеличился, крутящий момент увеличился бы, и двигатель ускорился бы. Обратное происходит, если двигатель должен работать быстрее.