Hiện tại gian hàng và hiện tại của động cơ là gì?

Các gian hàng và dòng điện tự do của một động cơ điện là gì? Ví dụ, động cơ Vex này liệt kê gian hàng và dòng điện tự do ở cuối trang.

Tôi nghĩ rằng tôi hiểu ý tưởng chung, nhưng một mô tả chi tiết sẽ hữu ích.

Câu trả lời ngắn

• Dòng ổn định là dòng tối đa được rút ra ¹ , khi động cơ đang áp dụng mô-men xoắn cực đại của nó, vì nó bị ngăn không cho di chuyển hoàn toàn hoặc vì nó không còn có thể tăng tốc khi có tải.

• Dòng điện tự do là dòng điện được rút ra khi động cơ quay tự do ở tốc độ tối đa, không chịu tải ² ngoài lực ma sát và lực đẩy ngược trong chính động cơ.

^{1: Trong điều kiện bình thường, tức là động cơ không được yêu cầu chuyển từ tốc độ tối đa theo hướng này sang tốc độ tối đa theo hướng khác .
2: Điều này giả định rằng động cơ không được điều khiển bởi các lực bên ngoài .}

Câu trả lời dài

Gian hàng hiện tại

Từ trang Wikipedia trên Stall Torque :

Mô-men xoắn là mô-men xoắn được tạo ra bởi một thiết bị khi tốc độ quay đầu ra bằng không. Nó cũng có thể có nghĩa là tải mô-men xoắn làm cho tốc độ quay đầu ra của thiết bị trở thành bằng không - tức là gây ra tình trạng đình trệ . Ngừng là một điều kiện khi động cơ ngừng quay. Tình trạng này xảy ra khi mô-men xoắn tải lớn hơn mô-men trục động cơ tức là phá vỡ điều kiện mô-men xoắn. Trong điều kiện này, động cơ hút dòng điện tối đa nhưng động cơ không quay. Dòng điện được gọi là dòng điện bị đình trệ.

...

Xe máy điện

Động cơ điện tiếp tục cung cấp mô-men xoắn khi bị đình trệ. Tuy nhiên, động cơ điện còn lại trong tình trạng bị đình trệ có xu hướng quá nóng và thiệt hại có thể xảy ra do dòng chảy là tối đa trong các điều kiện này.

Mô-men xoắn cực đại mà động cơ điện có thể tạo ra trong thời gian dài khi bị đình trệ mà không gây ra thiệt hại được gọi là mô-men xoắn liên tục tối đa .

Do đó, từ đặc điểm kỹ thuật của động cơ này

Stall Torque:  8.6 in-lbs
Stall Current: 2.6 A

chúng ta có thể thấy rằng nếu động cơ được yêu cầu áp dụng mô-men xoắn lớn hơn 8,6 in-lbs thì động cơ sẽ ngừng chuyển động (hoặc tăng tốc nếu làm việc chống lại ma sát) và sẽ tạo ra dòng điện tối đa 2,6A.

Mặc dù nó không nói nó là loại động cơ gì, tôi sẽ mong đợi nó là một động cơ điện Brushed DC với giao diện hai dây.

Khi một động cơ DC không tải quay tròn, nó tạo ra một lực điện động ngược dòng, chống lại dòng điện được áp dụng cho động cơ. Dòng điện qua động cơ giảm khi tốc độ quay tăng, và động cơ quay tự do có rất ít dòng điện. Chỉ khi tải được áp dụng cho động cơ làm chậm rôto thì dòng điện chạy qua động cơ mới tăng.

Từ trang wikipedia điện động lực Counter :

Trong điều khiển động cơ và robot , thuật ngữ "Back-EMF" thường dùng để chỉ việc sử dụng điện áp được tạo ra bởi một động cơ quay để suy ra tốc độ quay của động cơ.

Tuy nhiên, xin lưu ý, như DrFriedParts giải thích , đây chỉ là một phần của câu chuyện. Mô -men xoắn gian hàng liên tục tối đa có thể thấp hơn nhiều so với mô-men xoắn tối đa và do đó hiện tại. Chẳng hạn, nếu bạn chuyển từ mô-men xoắn đầy đủ theo một hướng sang mô-men xoắn đầy đủ theo hướng khác. Trong trường hợp này, dòng điện rút ra có thể gấp đôi dòng điện liên tục . Làm điều này thường xuyên đủ, vượt quá chu kỳ nhiệm vụ của động cơ và bạn có thể đốt cháy động cơ của bạn.

Miễn phí hiện tại

Một lần nữa, nhìn vào đặc điểm kỹ thuật:

Free Speed:     100 rpm
Free Current:   0.18 A

Vì vậy, khi chạy tự do, không tải, nó sẽ nhanh chóng tăng tốc lên tới 100 vòng / phút, trong đó nó sẽ rút ra chỉ 180 mA để duy trì tốc độ ma sát và back-emf đó.

Tuy nhiên, một lần nữa, như DrFriedParts giải thích , đây cũng chỉ là một phần của câu chuyện. Nếu động cơ đang được điều khiển bởi một lực bên ngoài (có hiệu quả là tải -ve), và do đó động cơ được biến thành một máy phát, dòng điện có thể bị hủy bởi dòng điện do ngoại lực tạo ra.

Hiện tại gian hàng là bao nhiêu động cơ sẽ vẽ khi nó bị mắc kẹt, tức là bị đình trệ . Dòng điện tự do là dòng điện nó rút ra khi động cơ không tải, tức là tự do quay . Như bạn mong đợi, động cơ càng căng, nó sẽ càng kéo theo dòng điện để di chuyển; hiện tại gian hàng và hiện tại miễn phí là tối đa và tối thiểu, tương ứng.

Từ lúc bắt đầu đứng, động cơ sẽ rút ra một nơi nào đó gần với dòng điện đầu tiên và sau đó giảm xuống dòng điện cần thiết để duy trì bất kỳ tốc độ nào nó hoạt động.

@Ian và @ Mark đưa ra câu trả lời tuyệt vời (và chính xác). Tôi sẽ thêm một điểm nữa cho sự hoàn chỉnh ...

Dường như có xu hướng giữa các nhà thiết kế ít kinh nghiệm hơn khi cho rằng dòng điện ổn định và dòng điện tự do tương đương với dòng điện tối đa và tối thiểu mà động cơ có thể gặp phải.

Họ không.

Chúng là các giá trị danh nghĩa hiệu quả . Bạn có thể vượt quá các giới hạn này trong các trường hợp tương đối phổ biến nếu bạn không cẩn thận.

Vượt quá mức tối thiểu

Như @Ian và @Mark đã lưu ý. Động cơ có thể biến thành một máy phát điện (google "hãm tái sinh") khi nguồn hoặc sự kiện bên ngoài làm cho động cơ di chuyển nhanh hơn so với dòng điện / điện áp được áp dụng. Ví dụ, Ian đang đi xuống một ngọn đồi hoặc một người nào đó quay tay vào xe máy.

Dòng điện trong các tình huống này không chỉ có thể nhỏ hơn dòng điện tự do, mà thực sự đi theo chiều âm (đi theo hướng ngược lại - hoạt động như một nguồn chứ không phải là tải).

Nếu bạn nghĩ về nó từ góc độ công việc (năng lượng), hãy nói rằng bạn đang đẩy một hộp quần áo xuống hành lang. Sẽ không mất nhiều công sức để làm điều đó, nhưng nếu bạn thân của bạn bắt đầu thúc đẩy bạn, tuy nhiên, rất ít nỗ lực bạn đã bỏ ra sẽ giảm đi. Đó là trường hợp của một động cơ đi xuống một lớp nhẹ.

Vượt quá mức tối đa

Một hậu quả thứ yếu của chức năng tạo ra động cơ là một khi nó đạt được động lượng, nó tiếp tục chuyển đổi năng lượng đó thành lực điện động lực (điện áp) một khi năng lượng không còn được áp dụng.

Trường hợp thú vị là khi bạn đang đảo ngược hướng. Nếu bạn quay động cơ về phía trước, sau đó chuyển hướng ngay lập tức, điện áp trên cuộn dây động cơ tạm thời gấp khoảng hai lần điện áp cung cấp trước đó vì EMF trở lại động cơ hiện đang nối tiếp với nguồn cung cấp. Kết quả này, như mong đợi từ luật Ohm, hiện tại vượt quá mức hiện tại.

Giải pháp thiết thực

Vì những lý do này, các mạch điều khiển động cơ hai chiều thực tế bao gồm điốt "bánh xe tự do" (D1-D4) trong hình để cung cấp đường trở về cho dòng điện liên quan đến phía sau và do đó kẹp điện áp vào trong đường ray cung cấp + / - điện áp diode phía trước. Nếu bạn đang xây dựng điều khiển động cơ của riêng bạn, bạn cũng nên bao gồm chúng.

Tất cả các câu trả lời rất tốt, nhưng là một giáo viên vật lý, tôi lo ngại về một số tương đương không chính xác ở đây chỉ có thể dẫn đến nhầm lẫn.

Một dạng [năng lượng] [1], ví dụ [năng lượng hóa học] [2], có thể được chuyển đổi thành các dạng năng lượng khác (ví dụ [năng lượng điện] [3], [động năng] [4], [năng lượng âm thanh ] [5], [năng lượng nhiệt] [6]). Trong [hệ SI] [7], cho đến nay, dễ hiểu và mạch lạc nhất, năng lượng là một đại lượng vật lý vô hướng được đo bằng [joules] [8]. [Điện áp] [9] không giống như năng lượng. Điện áp được đo bằng [vôn] [10]. Một volt được định nghĩa là một joule mỗi [coulomb] [11]. Do đó, năng lượng (được đo bằng joules) không bao giờ có thể được chuyển đổi thành volt (được đo bằng joules trên coulomb).

[Lực điện động] [12] (EMF) trong bất kỳ hệ thống cơ điện nào (trong đó động cơ điện chỉ là một ví dụ) được đo bằng vôn. [Dòng điện] [13] được đo bằng [ampe] [14]. [Điện tích] [15] được đo bằng coulomb. Một coulomb là một ampe giây, tức là điện tích chảy qua một điểm trong dòng điện một ampe trong một giây.

Những gì người ta cần biết cho bất kỳ hệ thống cơ điện nào là [trở kháng điện] [16] của phần điện của hệ thống, và [quán tính] [17] hoặc [mô men quán tính] [18] của phần cơ của hệ thống . Người ta cũng cần biết bên ngoài [mô-men xoắn] [19] điều khiển hệ thống hoàn chỉnh bất cứ lúc nào. (Khi không có mô-men xoắn trên mỗi se (vì không có [khoảnh khắc] [20]), thì người ta chỉ cần biết [lực] bên ngoài ròng [21] hoạt động thông qua [tâm khối lượng] [22]).

Tại bất kỳ thời điểm nào, trở kháng điện, Z, của bất kỳ hệ thống điện nào cũng là căn bậc hai của bình phương [phản ứng điện] [23], X, cộng với bình phương của [điện trở] [24], R. Phản ứng điện của hệ thống là sự khác biệt giữa [phản ứng cảm ứng] [25], X (L) và [phản ứng điện dung] [26], X (C), trong đó X = X (L) - X (C)

(NB, ban đầu, tôi đã cố gắng để Wikilink mỗi trong số hai mươi sáu khái niệm chính trong câu trả lời của tôi, nhưng hệ thống đã thông báo cho tôi rằng tôi không được phép bao gồm nhiều hơn hai liên kết cho đến khi tôi có ít nhất mười điểm.)