Yaskawa Elektrische Servomotor 4.77N.m motor-AC Servo sgmp-15A3A4EPU 3000RMP

Een eenvoudige gelijkstroommotor heeft een spoel van draad die kan draaien in een magnetisch veld.De spoel zit in een stabiel magnetisch veld.De krachten die op de draad worden uitgeoefend, creëren een koppel op de spoel.

De kracht F op een draad van lengte L met een stroom i in een magnetisch veld B is iLB maal de sinus van de hoek tussen B en i, die 90° zou zijn als het veld gelijkmatig verticaal was.De richting van F komt van de rechterhandregel*De twee krachten hier zijn gelijk en tegengesteld, maar ze zijn verticaal verplaatst, dus ze oefenen een koppel uit.(De krachten aan de andere twee zijden van de spoel werken langs dezelfde lijn en oefenen dus geen koppel uit- Ja.

De spoel kan ook worden beschouwd als een magnetische dipol, of een kleine elektromagneten, zoals aangegeven door de pijl SN: krul de vingers van je rechterhand in de richting van de stroom,en je duim is de NoordpoolIn de schets rechts wordt de door de spoel van de rotor gevormd elektromagnetische kracht als een permanente magneet weergegeven.en hetzelfde koppel (Noord trekt Zuid) wordt gezien als dat werkt om de centrale magneet uit te lijnen.

• We gebruiken blauw voor de noordpool en rood voor de zuidpool.en ze zijn meestal niet anders gekleurd.

Let op het effect vanborstelsop degespleten ringWanneer het vlak van de roterende spoel horizontaal bereikt, zullen de borstels het contact verbreken (er gaat niet veel verloren, want dit is toch het punt van nulkoppel.Het hoekmomentum van de spoel draagt het voorbij dit breekpunt en de stroom stroomt dan in de tegenovergestelde richtingDe magnetische dipol wordt omgedraaid, dus na het overschrijden van het breekpunt gaat de rotor tegen de klok in en begint zich in de tegenovergestelde richting uit te richten.Ik zal grotendeels het'moment op een magneet' beeld te gebruiken, maar er moet rekening mee worden gehouden dat het gebruik van borstels of wisselstroom kan leiden tot een wisseling van de polen van de betreffende elektromagneten wanneer de stroom van richting verandert.

Het koppel dat gedurende een cyclus wordt gegenereerd varieert met de verticale scheiding van de twee krachten.vanwege de gespleten ring.De onderstaande animatie toont de variatie in tijd, en je kunt het op elk moment stoppen en de richting controleren door de rechterhandregel toe te passen.

Een gelijkstroommotor is ook een gelijkstroomgenerator. Kijk eens naar de volgende animatie. De spoel, splitsring, borstels en magneet zijn exact dezelfde hardware als de motor hierboven, maar de spoel wordt gedraaid,die een EMF genereert.

Als je mechanische energie gebruikt om de spoel te draaien (N draait, gebied A) bij uniforme hoek snelheid ω in het magnetisch veldB., zal het een sinusvormige emf in de spoel produceren. emf (een emf of elektromotorische kracht is bijna hetzelfde als een spanning).B.en de norm voor de spoel, dus de magnetische stroom φ is NAB.cos θ. Faraday's wet geeft:

• emf = − dφ/dt = − (d/dt) (NBA cos θ)

  = NBA sin θ (dθ/dt) = NBAω sin ωt.

De animatie hierboven zou een gelijkstroomgenerator worden genoemd. Net als bij de gelijkstroommotor worden de uiteinden van de spoel verbonden met een gespleten ring, waarvan de twee helften door de borstels worden verbonden.Let op dat de borstels en de gespleten ring de geproduceerde EMF'rectificeren': de contacten zijn zo georganiseerd dat de stroom altijd in dezelfde richting stroomt, omdat wanneer de spoel voorbij de dode plek draait, waar de borstels de kloof in de ring ontmoeten,de verbindingen tussen de uiteinden van de spoel en de externe eindpunten zijn omgekeerdDe EMF hier (verwaarloosde de dode plek, die gemakkelijk gebeurt bij nul volt) is ≈NBAω sin ωt ≈, zoals geschetst.

Als we AC willen, hebben we geen recificatie nodig, dus we hebben geen gespleten ringen nodig.het is vaak beter om een alternator te gebruiken en te corrigeren met diodes- Ja.

In de volgende animatie komen de twee borstels in contact met twee doorlopende ringen, zodat de twee externe eindpunten altijd verbonden zijn met dezelfde uiteinden van de spoel.Sinusoïdale emf gegeven door NBAω sin ωt, die in de volgende animatie wordt getoond.

Zoals de eerste twee animaties laten zien, kunnen gelijkstroommotoren en generatoren hetzelfde zijn.Ze zetten kinetische energie om in elektrische energie en sturen de stroom terug naar het net.Een aantal fabrikanten is begonnen met het rationele maken van auto's.de elektromotoren die worden gebruikt om de auto aan te drijven, worden ook gebruikt om de batterijen op te laden wanneer de auto stilstaat - dit heet regeneratief remmen.

Hier is een interessant gevolg.Elke motor is een generator.Dit geldt in zekere zin ook wanneer het als een motor functioneert.Achterste EMFDe achterste EMF neemt toe met de snelheid, vanwege Faradays wet dus als de motor geen belasting heeft, draait hij heel snel en versnelt tot de achterste EMF, plus de spanningsdaling als gevolg van verliezen,gelijk aan de voedingsspanningDe achterste EMF kan worden beschouwd als een'regulator': het stopt de motor die oneindig snel draait (en bespaart zo de natuurkundigen wat verlegenheid).dan komt de fase van de spanning dichter bij die van de stroom (het begint weerstand te lijken) en deze schijnbare weerstand geeft een spanningDus de terug-EMF die nodig is is kleiner en de motor draait langzamer. (Om de terug-EMF toe te voegen, die inductief is, aan de weerstandscomponent, moet je spanningen toevoegen die uit fase zijn.Zie AC-circuits- Ja.

De spoelen hebben meestal een kern

In de praktijk (en in tegenstelling tot de diagrammen die we hebben getekend) hebben generatoren en gelijkstroommotoren vaak een kern met een hoge doorlaatbaarheid in de spoel, zodat grote magnetische velden worden geproduceerd door bescheiden stromen.Dit wordt links weergegeven in de onderstaande figuur waarin destatoren(de magneten die statisch-ionisch zijn) zijn permanente magneten.

De statormagneten kunnen ook als elektromagneten worden gemaakt, zoals hierboven rechts wordt getoond.De twee stators worden in dezelfde richting gewikkeld om een veld in dezelfde richting te geven en de rotor heeft een veld dat twee keer per cyclus omkeert omdat het is verbonden met borstelsEen van de voordelen van het hebben van wrap stators in een motor is dat men een motor kan maken die draait op AC of DC, een zogenaamdeuniversele motorWanneer u een dergelijke motor met wisselstroom aandrijft, verandert de stroom in de spoel twee keer in elke cyclus (naast de veranderingen van de borstels), maar de polariteit van de stators verandert tegelijkertijd,dus deze veranderingen annuleren. (Helaas zijn er echter nog steeds borstels, hoewel ik ze in deze schets heb verborgen.)

Om deze eenvoudige maar vreemde motor te bouwen heb je twee vrij sterke magneten nodig (zeer zeldzame aardmagneten met een diameter van ongeveer 10 mm zouden prima zijn, net als grotere staafmagneten),een stevige koperdraad (minimaal 50 cm), twee draden met krokodil clips aan beide uiteinden, een zes volt lantaarn batterij, twee frisdrank blikjes, twee blokken hout, wat plakband en een scherpe nagel.

Maak de spoel van stevige koperdraad, zodat het geen externe steun nodig heeft.en de twee uiteinden radial naar buiten in tegengestelde richtingen wijzenAls de draad is gelakt of is geïsoleerd met kunststof, dan moet u deze aan de uiteinden aftrekken.

Met wisselstroom kunnen we de richting van het veld omkeren zonder borstels te gebruiken.de ozonproductie en het ohmverlies van energie dat borstels kunnen veroorzakenBovendien slijten de borstels, omdat ze contact maken met bewegende oppervlakken.

Het eerste wat je in een wisselstroommotor moet doen is een draaiend veld creëren.'Gewone' wisselstroom van een 2 of 3 pin stopcontact is single-fase wisselstroom - het heeft een enkele sinusoïdale potentiële verschil gegenereerd tussen slechts twee draden - de actieve en neutrale. (Let op dat de aarde draad draagt geen stroom, behalve in het geval van elektrische storingen.) Met single phase AC,men kan een roterend veld produceren door twee stromen te genereren die uit fase zijn met behulp van bijvoorbeeld een condensatorIn het getoonde voorbeeld zijn de twee stromen 90° uit fase, dus de verticale component van het magnetisch veld is sinusoïdaal, terwijl de horizontale is cosusoïdaal, zoals getoond.Dit geeft een veld dat tegen de klok in draait.

Ik ben gevraagd om dit uit te leggen: noch spoelen noch condensatoren hebben de spanning in fase met de stroom.de spanning is maximaal wanneer de lading op de condensator is gevloeidIn een zuiver inductieve spoel is de spanningsdaling het grootst wanneer de stroom het snelst verandert, en de spanning van de spanning is het grootst wanneer de spanning van de spanning het snelst verandert.Dat is ook wanneer de stroom nul is.De spanning (de daling) loopt voor op de stroom. Bij motorspoelen is de fasenhoek minder dan 90°, omdat elektrische energie wordt omgezet in mechanische energie.)

In deze animatie tonen de grafieken de variatie in tijd van de stromen in de verticale en horizontale spoelen._xen B_yHet hoofdbeeld toont het roterende veld. het toont ook de polariteit van de magneten: zoals hierboven,blauw vertegenwoordigt een Noordpool en rood een Zuidpool.

Als we een permanente magneet in dit gebied van draaiend veld, of als we in een spoel waarvan de stroom loopt altijd in dezelfde richting, dan wordt dit eensynchrone motorAls we veel stators hebben, in plaats van alleen de twee hier getoonde paren, dan kunnen we de motor in een andere richting draaien.dan kunnen we het beschouwen als een stappenmotorAls de motor niet in staat is om de spanning van de motor te beperken, kan de motor de spanning van de motor niet in stand houden, omdat de spanning van de motor niet in staat is om de spanning te beperken.

Nu, aangezien we een magnetisch veld hebben dat in de tijd varieert, kunnen we de geïnduceerde EMF in een spoel gebruiken of zelfs de draaikolstromen in een geleider om de rotor een magneet te maken.Zodra je een roterend magnetisch veld hebtDit geeft meerdere van deVoordelen van inductiemotoren: geen borstels of commutatoren betekent gemakkelijker vervaardiging, geen slijtage, geen vonken, geen ozonproductie en geen energieverlies die daarmee gepaard gaat.

De animatie rechts toont eenmotor voor eekhoorntjeskooiDe eekhoornkooi heeft (in deze vereenvoudigde geometrie, hoe dan ook!) twee cirkelvormige geleiders die door verschillende rechte staven worden verbonden.Elke twee balken en de bogen die ze verbinden vormen een spoel zoals aangegeven door de blauwe streepjes in de animatie. (Voor de eenvoud zijn slechts twee van de vele mogelijke circuits getoond.)

Deze schematische beschrijving geeft aan waarom ze misschien 'eekhoornkooienmotoren' worden genoemd.Het probleem met de inductie en eekhoorn kooi motoren getoond in deze animatie is dat condensatoren van hoge waarde en hoge spanning rating zijn duurEen van de oplossingen is de'schaduwrijke paal' motor, maar het rotatieveld heeft een aantal richtingen waar het koppel klein is, en het heeft de neiging om achteruit te lopen onder bepaalde omstandigheden.De beste manier om dit te vermijden is met behulp van meerfasemotoren.

Eenfase wordt gebruikt in huishoudelijke toepassingen voor toepassingen met een laag vermogen, maar het heeft enkele nadelen.Eén is dat het 100 keer per seconde uitgaat (je merkt niet dat de fluorescerende lampen flikkeren met deze snelheid omdat je ogen te traag zijnHet tweede is dat het lastig is om roterende magnetische velden te produceren.sommige huishoudelijke apparaten met een hoog vermogen (verschillende kW) kunnen een installatie in drie fasen vereisenIn industriële toepassingen wordt veel gebruik gemaakt van de driefasemotor, en de driefasemotor is een standaard werkpaard voor toepassingen met een hoog vermogen.De drie draden (zonder aarde) dragen drie mogelijke potentiële verschillen die met elkaar 120° uit fase zijn., zoals weergegeven in de onderstaande animatie.

Als men een permanente magneet in zo'n stel stators plaatst, wordt het eensynchrone driefasemotorDe animatie toont een eekhoornkooi, waarin voor de eenvoud slechts één van de vele geïnduceerde stroomlussen wordt getoond.De rotor hoeft geen eekhoornkooi te zijnIn feite zal elke geleider die wervelstromen zal dragen, draaien en de neiging hebben het roterende veld te volgen.inductiemotormet een hoog rendement, een hoog vermogen en een hoog koppel in een reeks rotatiesnelheden.

Een stel spoelen kan worden gebruikt om een magnetisch veld te creëren dat zich vertaalt, in plaats van te draaien.dus het gebied van het magnetisch veld beweegt van links naar rechtsEen permanente of elektromagneet zal de neiging hebben om het veld te volgen. Zo zou een eenvoudige plaat van geleidend materiaal, omdat de wervelstromen die erin worden geïnduceerd (niet getoond) een elektromagneet omvatten.Alternatief, kunnen we zeggen dat, uit Faraday's wet, een EMF in de metalen plaat is altijd geïnduceerd om elke verandering in de magnetische flux te weerstaan,En de krachten op de stromen aangedreven door deze EMF houden de stroom in de plaat bijna constant. (Rondstroomstromen niet getoond in deze animatie.)