Mối quan hệ mô-men xoắn với tốc độ trong động cơ DC

Tôi có một nghi ngờ về khái niệm về mối quan hệ tốc độ mô-men xoắn trong động cơ DC. Có lẽ đó là một khoảng trống trong suy nghĩ của tôi nhưng dù sao tôi cũng đang đăng câu hỏi này.

Mô-men xoắn và tốc độ trong động cơ DC được cho là tỷ lệ nghịch. Nhưng không phải là sự gia tăng mô-men xoắn dẫn đến tăng Gia tốc góc và do đó, tốc độ góc?

Tôi biết rằng EMF / counter-EMF trở lại chịu trách nhiệm cho mối quan hệ nghịch đảo nhưng nó dường như phản tác dụng trực quan với tôi. Điều gì xảy ra với gia tốc góc, tốc độ góc khi mô-men xoắn tăng và tất cả những công việc đó đi đâu?

Về mặt khái niệm, bạn phải suy nghĩ về điều này hơi khác nhau. Cách tôi nghĩ rằng bạn đang nghĩ về điều này giống như mô-men xoắn trong một chiếc xe. Một chiếc xe có nhiều mô-men xoắn sẽ tăng tốc nhanh hơn và liên quan đến việc tăng tốc độ. Nói cách khác, bạn nhấn vào bàn đạp ga để tăng tốc độ và bạn cần mô-men xoắn để làm điều đó.

Tuy nhiên, khi bạn đang nói về mối quan hệ giữa tốc độ và mô-men xoắn của động cơ DC, thì bạn phải nghĩ về nó khác đi. Đối với một động cơ nhất định có điện áp đầu vào không đổi, tốc độ của động cơ sẽ được xác định bởi tải trên trục động cơ. Đối với một tải nhất định, cách duy nhất để tăng tốc độ là tăng điện áp. Và sự gia tăng tốc độ này sẽ cần thêm một số mô-men xoắn để tăng tốc nhưng sau khi đạt đến tốc độ mới, mô-men xoắn sẽ quay trở lại mô-men xoắn ban đầu (tất nhiên, trừ khi, tải phụ thuộc vào tốc độ - như trong quạt).

Vì vậy, có lẽ cách tốt hơn để bạn nghĩ về nó thay vì nói "Mô-men xoắn và tốc độ trong động cơ DC được cho là tỷ lệ nghịch", bạn nói " Đối với một điện áp nhất định , mô-men xoắn và tốc độ trong động cơ DC được cho là nghịch đảo tỷ lệ thuận. " Đường cong mô-men xoắn tốc độ mà bạn nhìn thấy trên các bảng dữ liệu chỉ có giá trị đối với điện áp định mức và động cơ sẽ hoạt động trên đường cong đó. Vì vậy, nếu mô-men xoắn tăng lên, tốc độ sẽ theo đường cong đó và đi xuống.

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

$L_a$

$$\begin{align} V &= \text{input dc voltage}\\ R_a &= \text{armature resistance}\\ E_b &=\text{back-e.m.f}\\ \omega &= \text{angular rotational frequency of shaft} \ =\frac{2\pi \cdot \text{speed}}{60}\\ I_a &= \text{armature current}\\ K_e &= \text{back-e.m.f constant}\\ K_T &= \text{torque constant}\\ T &= \text{shaft torque} \end{align}$$ và các phương trình sau đây được áp dụng: $$\begin{align} E_b &=K_e \cdot \omega ...(1) \\ T &= K_T\cdot I_a ...(2) \\ E_b &= V-I_a R_a ...(3) (\text{obtained from equivalent circuit shown})\\ \text{from the above 3 equations,} \\ T&=\frac{K_T V}{R_a}-\frac{K_e K_T \ \omega}{R_a} \end{align}$$ Phương trình liên quan đến mô-men xoắn và tốc độ (hoặc tần số) được biểu thị dưới đây, cho thấy rõ mô-men xoắn tỷ lệ nghịch với tốc độ:

Đối với một công suất không đổi được cung cấp cho mô-men xoắn tải cơ học và tốc độ nhân với nhau là một hằng số. Đó là định nghĩa cơ bản của quyền lực tức là

$2\pi n T$

Sự gia tăng mô-men xoắn (và bằng cách tăng mô-men, ý tôi là lực góc tạo ra khi tải cơ học tăng) tự nhiên tạo ra sự chậm lại của phần ứng nếu công suất không đổi.

Tuy nhiên, "động cơ dc" có thể có nghĩa là bất cứ điều gì và khá nhiều động cơ sẽ có cuộn dây trường thể hiện hiệu ứng loại "công suất không đổi" trong khi các động cơ khác (với cuộn dây trường khác nhau) sẽ hoạt động như bộ điều chỉnh tốc độ không đổi và do đó tăng mô-men xoắn (do tải), tốc độ gần như không đổi.

Các loại động cơ dc khác có thể có bộ điều khiển điện tử làm tương tự; họ cảm nhận được dòng điện và khi nó tăng lên, họ tăng điện áp dc đến phần ứng và điều này có thể đạt được tốc độ gần như không đổi.

Tôi nghĩ rằng bạn đang nhầm lẫn mô-men xoắn thực sự với khả năng (hoặc tiềm năng) để cung cấp mô-men xoắn thực sự. Không có mô-men xoắn tải cơ học là vô nghĩa ngoại trừ các tổn thất cơ học trong động cơ.

Nguyên tắc chung với các máy DC được chải là

Hiện tại ~ = Mô-men xoắn

Điện áp ~ = (góc) Vận tốc

(công bằng mà nói hầu như tất cả các loại máy cũng tuân theo điều này nhưng nó ngày càng trở nên ít tỷ lệ hơn và "theo một cách nào đó liên quan", ví dụ như freq)

Bạn có hai hằng số (loại hằng số) khi nói đến máy điện

Kt & Kế

Ke là hằng số điện áp đầu cuối mở với các đơn vị: Volts / w. Điều này tạo ra một BackEMF

Kt là hằng số mô-men xoắn với đơn vị: Nm / A

trong lý thuyết Ke == Kt, nhưng Kt bị ảnh hưởng bởi các đặc tính sắt (do đó tại sao hai tồn tại).

Lý do mà Mô-men xoắn và Tốc độ được cho là tỷ lệ nghịch là khả năng tạo ra mô-men xoắn giảm dần khi tăng tốc độ.

Lý do cho điều này là do BackEMF phản đối nguồn cung đang cố ép dòng điện vào stato, điều này sẽ tạo ra EM-Torque.

Bạn có quyền rằng đối với một ứng dụng nhất định của Mô-men xoắn, một lượng gia tốc nhất định sẽ được tạo ra dựa trên quán tính của rôto và quán tính tải, NHƯNG mô-men xoắn này cũng sẽ bị giảm khi tăng tốc độ (gió, vòng bi, v.v.). Vì vậy, giữa khả năng giảm dòng điện vào máy ở tốc độ tăng cũng như tổn thất tăng ở tốc độ cao hơn, tốc độ tăng tốc sẽ giảm dần cho đến khi đạt được tốc độ không tải (hoặc một số tốc độ được tải khi so sánh với mô men tải và mô men xoắn được tạo ra )

Tôi đồng ý rằng việc tăng mô-men xoắn chắc chắn sẽ làm tăng gia tốc góc, nhưng điều đó không có nghĩa là tốc độ sẽ luôn tăng bằng cách tăng mô-men hoặc gia tốc, Để tăng mô-men xoắn tốc độ phải là dương (theo hướng vận tốc góc), không cần tăng. giả sử Vận tốc góc = + 50 rad / giây Eg1: mô-men1 = +5 Nm, mô-men2 = +10 tốc độ tăng cả hai trường hợp. Eg2: mô-men1 = + 5 Nm, tốc độ mô-men xoắn 2 = +3 vẫn tăng ngay cả sau khi giảm mô-men xoắn nhưng chắc chắn với tốc độ thấp hơn.

Eg3: mô-men1 = -5 Nm, mô-men2 = -10 tốc độ giảm cả hai trường hợp. Eg4: mô-men1 = -5 Nm, mô-men xoắn2 = -3 tốc độ vẫn giảm ngay cả sau khi tăng mô-men xoắn nhưng chắc chắn với tốc độ thấp hơn.

Trong tất cả các ví dụ vận tốc góc được cho là dương.

Vì vậy, tôi nghĩ rằng bạn có nghi ngờ là trong động lực cơ bản không phải trong máy.

Bất kỳ câu trả lời nào có vẻ phủ nhận khả năng tăng tốc đều tỷ lệ thuận với mô-men xoắn hoặc công suất đó không tỷ lệ thuận với tốc độ chỉ là vô nghĩa. Có những câu trả lời ở đây dường như phủ nhận điều đó nhưng được mặc bằng ngôn ngữ tinh vi (= trí tuệ sai lầm). Vì vậy, hãy đơn giản. Nếu bạn tăng mô-men xoắn, bạn tăng tốc độ KHÔNG GIỚI HẠN, bạn tăng tải. Điều quan trọng cần nhớ là với động cơ điện có back-EMF (động cơ cũng là máy phát) tăng theo tốc độ và hạn chế điện áp hiệu dụng và do đó là dòng điện và do đó mô-men xoắn. Nhưng mô-men xoắn nhiều hơn? Nhanh hơn. Tham khảo Isaac Newton.

Theo tôi nghĩ, đối với mô-men xoắn hoạt động trạng thái ổn định phải bằng mô-men xoắn động cơ, bây giờ nếu tăng tải cho động cơ dc (shunt), dòng điện sẽ tăng. Bây giờ theo cách khác, bạn có thể nói nếu hiện tại rút ra làm tăng mô-men xoắn động cơ. Bây giờ khi tăng tải, tốc độ động cơ sẽ giảm và sẽ ổn định ở tốc độ thấp hơn giá trị trước đó, và do đó bạn có thể nói khi tăng tải, hiện tại rút ra nhưng tốc độ giảm. Vì vậy, bạn có thể kết luận, khi tải (mô-men xoắn tải) tăng → mô-men xoắn động cơ tăng nhưng đồng thời tốc độ giảm khi mô-men xoắn tải trở nên nhiều hơn mô-men xoắn động cơ.