Hubungan torsi dengan kecepatan pada motor DC

Saya memiliki keraguan konseptual tentang hubungan kecepatan torsi pada motor DC. Mungkin ada celah dalam pemikiran saya, tetapi saya tetap memposting pertanyaan ini.

Torsi dan kecepatan pada motor DC dikatakan berbanding terbalik. Tapi bukankah peningkatan torsi menghasilkan peningkatan Angular Acceleration dan akibatnya, kecepatan sudut?

Saya tahu bahwa back EMF / counter-EMF bertanggung jawab untuk relasi terbalik tetapi tampaknya kontra intuitif bagi saya. Apa yang terjadi pada percepatan sudut, kecepatan sudut ketika torsi meningkat dan ke mana semua pekerjaan itu berlangsung?

Secara konseptual, Anda harus memikirkan hal ini sedikit berbeda. Cara saya berpikir Anda berpikir tentang ini adalah semacam torsi di kendaraan. Mobil dengan torsi lebih besar akan berakselerasi lebih cepat dan dikaitkan dengan peningkatan kecepatan. Dengan kata lain, Anda menekan pedal gas untuk meningkatkan kecepatan dan Anda perlu torsi untuk melakukan itu.

Namun, ketika Anda berbicara tentang hubungan antara kecepatan dan torsi motor DC, maka Anda harus memikirkannya secara berbeda. Untuk motor tertentu dengan tegangan input konstan, kecepatan motor akan ditentukan oleh beban pada poros motor. Untuk beban yang diberikan, satu-satunya cara untuk meningkatkan kecepatan adalah dengan meningkatkan tegangan. Dan peningkatan kecepatan ini akan memerlukan beberapa torsi lebih untuk berakselerasi tetapi setelah mencapai kecepatan barunya, torsi akan kembali ke torsi semula (kecuali, tentu saja, beban bergantung pada kecepatan - seperti pada kipas angin).

Jadi mungkin cara yang lebih baik bagi Anda untuk memikirkannya adalah daripada mengatakan "Torsi dan kecepatan pada motor DC dikatakan berbanding terbalik" Anda mengatakan " Untuk tegangan , torsi dan kecepatan yang diberikan pada motor DC dikatakan berbanding terbalik sebanding." Kurva kecepatan-torsi yang Anda lihat pada lembar data hanya valid untuk tegangan pengenal dan motor akan beroperasi pada kurva itu. Jadi jika torsi naik, kecepatan akan mengikuti kurva itu dan turun.

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Ini adalah perkiraan kondisi-mapan dari motor dc yang bekerja cukup baik dengan beberapa jenis motor dc (lihat komentar oleh supercat). Sejak steady-state, induktansi armature diabaikan. Kami memiliki yang berikut: dan persamaan berikut ini berlaku: $L_a$

$$\begin{align} V &= \text{input dc voltage}\\ R_a &= \text{armature resistance}\\ E_b &=\text{back-e.m.f}\\ \omega &= \text{angular rotational frequency of shaft} \ =\frac{2\pi \cdot \text{speed}}{60}\\ I_a &= \text{armature current}\\ K_e &= \text{back-e.m.f constant}\\ K_T &= \text{torque constant}\\ T &= \text{shaft torque} \end{align}$$ $$\begin{align} E_b &=K_e \cdot \omega ...(1) \\ T &= K_T\cdot I_a ...(2) \\ E_b &= V-I_a R_a ...(3) (\text{obtained from equivalent circuit shown})\\ \text{from the above 3 equations,} \\ T&=\frac{K_T V}{R_a}-\frac{K_e K_T \ \omega}{R_a} \end{align}$$ Persamaan yang berkaitan dengan torsi dan kecepatan (atau frekuensi) digambarkan di bawah ini, yang dengan jelas menunjukkan bahwa torsi berbanding terbalik dengan kecepatan:

Untuk daya konstan yang dikirim ke torsi beban mekanis dan kecepatan dikalikan bersama adalah konstan. Itulah definisi dasar yaitu kekuasaan

Power = mana n adalah revs per detik dan T adalah torsi.$2\pi n T$

Peningkatan torsi (dan dengan peningkatan torsi yang saya maksud adalah gaya sudut yang dihasilkan ketika beban mekanik meningkat) secara alami menghasilkan perlambatan armature jika daya masuk konstan.

Namun, "motor dc" dapat berarti apa saja dan beberapa motor akan memiliki belitan medan yang menunjukkan efek tipe "daya konstan" sementara yang lain (dengan belitan medan yang berbeda) akan bekerja sebagai pengatur kecepatan konstan dan dengan demikian untuk peningkatan torsi (karena beban), kecepatannya tetap hampir konstan.

Jenis motor dc lainnya dapat memiliki pengontrol elektronik yang melakukan hal yang sama; mereka merasakan arus dan saat naik, mereka meningkatkan tegangan dc ke dinamo dan ini dapat mencapai kecepatan mendekati konstan.

Saya pikir Anda membingungkan torsi nyata dengan kemampuan (atau potensial) untuk menghasilkan torsi nyata. Tanpa torsi beban mekanis tidak ada artinya kecuali untuk kerugian mekanis pada motor.

Aturan umum praktis dengan mesin DC brush adalah

Saat ini ~ = Torsi

Tegangan ~ = (sudut) Kecepatan

(untuk bersikap adil hampir semua jenis mesin mengikuti ini juga tetapi menjadi kurang dan kurang proporsional dan lebih "dalam beberapa hal terkait", misalnya freq)

Anda memiliki dua konstanta (semacam konstanta) dalam hal mesin listrik

Kt & Ke

Ke adalah konstanta tegangan terminal terbuka dengan unit: Volts / w. Ini menghasilkan BackEMF

Kt adalah konstanta torsi dengan satuan: Nm / A

dalam teori Ke == Kt, tetapi Kt dipengaruhi oleh karakteristik besi (karenanya mengapa ada dua).

Alasan bahwa Torsi dan Kecepatan dikatakan berbanding terbalik adalah kemampuan untuk menghasilkan torsi berkurang dengan meningkatnya kecepatan.

Alasan untuk ini adalah karena BackEMF menentang pasokan yang mencoba untuk memaksa arus ke stator, yang akan menghasilkan EM-Torsi.

Anda benar bahwa untuk aplikasi Torsi tertentu, sejumlah percepatan akan dihasilkan berdasarkan inersia rotor dan inersia beban, TETAPI torsi ini akan berkurang dengan peningkatan kecepatan juga (windage, bearing dll ...). Jadi antara berkurangnya kemampuan untuk memaksa arus ke mesin pada peningkatan kecepatan serta peningkatan kerugian pada kecepatan lebih tinggi, laju akselerasi akan berkurang hingga akhirnya kecepatan noload tercapai (atau beberapa kecepatan yang dimuat jika dibandingkan dengan torsi beban dan torsi yang dihasilkan )

Saya setuju bahwa peningkatan torsi pasti akan meningkatkan percepatan sudut, Tapi itu tidak berarti bahwa kecepatan akan selalu meningkat dengan meningkatkan torsi atau percepatan, Untuk meningkatkan kecepatan torsi harus positif (dalam arah kecepatan sudut), tidak perlu meningkat. misalkan Kecepatan sudut = + 50 rad / detik. Eg1: torsi1 = +5 Nm, torsi2 = +10 kecepatan yang meningkatkan kedua kasus. Eg2: torsi1 = + 5 Nm, torsi2 = +3 kecepatan masih meningkat bahkan setelah torsi menurun tetapi pasti dengan laju yang lebih rendah.

Eg3: torque1 = -5 Nm, torque2 = -10 mengurangi kedua kasus. Eg4: torsi1 = -5 Nm, torsi2 = -3 kecepatan masih menurun bahkan setelah torsi meningkat tetapi pasti dengan laju yang lebih rendah.

Dalam semua contoh, kecepatan sudut diasumsikan positif.

Jadi saya pikir Anda ragu dalam dinamika dasar bukan di mesin.

Setiap jawaban yang tampaknya menolak akselerasi sebanding dengan torsi atau bahwa tenaga tidak sebanding dengan kecepatan adalah omong kosong. Ada jawaban di sini yang tampaknya menyangkal itu tetapi yang berpakaian dalam bahasa canggih (= kebijaksanaan salah). Jadi mari kita perjelas. Jika Anda meningkatkan torsi Anda meningkatkan kecepatan KECUALI Anda meningkatkan beban. Yang penting untuk diingat adalah bahwa dengan motor listrik ada back-EMF (motor juga generator) yang meningkat dengan kecepatan dan yang membatasi tegangan efektif dan dengan demikian arus dan dengan demikian torsi. Tetapi lebih banyak torsi? Lebih cepat. Ref Isaac Newton.

Cara saya berpikir adalah, karena untuk torsi beban operasi steady state harus sama dengan torsi motor, sekarang jika beban ditingkatkan untuk motor dc (shunt), arus akan meningkat. Sekarang dengan cara lain Anda dapat mengatakan jika ditarik saat ini meningkatkan torsi motor meningkat. Sekarang ketika beban meningkat, kecepatan motor akan menurun dan akan stabil pada kecepatan yang lebih rendah dari nilai sebelumnya, dan karenanya Anda dapat mengatakan sebagai beban meningkat, arus yang ditarik naik tetapi kecepatan menurun. Jadi Anda dapat menyimpulkan, ketika beban (torsi beban) meningkat → torsi motor meningkat tetapi pada saat bersamaan kecepatan berkurang karena torsi beban menjadi lebih dari torsi motor.