কিভাবে একটি ডিসি মোটর টর্ক এবং আরপিএম উন্নত?

আমার স্থায়ী চৌম্বক সহ একটি এফএ -১ 130০ মোটর (ডিসি) রয়েছে, আমার পাওয়ার উত্সটি ২ টি এএ ব্যাটারি (রিচার্জেবল) তাই মোট ২.৪ ভি।

ধারণা করুন যে সমস্ত মামলা একই স্পেসিফিকেশন থেকে শুরু হবে, তাত্ত্বিকভাবে, আমি নিম্নলিখিতটি করলে কী হবে?

কেস 1 : স্থায়ী চৌম্বকগুলির শক্তি বৃদ্ধি / হ্রাস করুন। টর্ক এবং আরপিএম কি হবে? কেন?

কেস 2 : চৌম্বক তারের আকার বাড়া / হ্রাস করুন। টর্ক, বিদ্যুৎ খরচ এবং আরপিএমের কী হবে? কেন?

কেস 3 : আর্মার আকার বাড়িয়ে / হ্রাস করুন। টর্ক, বিদ্যুৎ খরচ এবং আরপিএমের কী হবে? কেন?

কেস ৪ : টার্নের সংখ্যা (কয়েল) বৃদ্ধি / হ্রাস করুন। টর্ক, বিদ্যুৎ খরচ এবং আরপিএমের কী হবে? কেন?

সাধারণভাবে, আমি কীভাবে এই মোটরটির টর্ক এবং আরপিএম বাড়িয়ে দিতে পারি ধ্রুবক ভোল্টেজ দিয়ে?

দয়া করে এটিকে ব্যাখ্যা করুন যেন আপনি 6 বছরের বাচ্চা বাচ্চার সাথে কথা বলছেন, আমি এই ক্ষেত্রে জ্ঞানী নই তবে আমি ধারণাটি জানতে চাই।

dc-motor

— DPP
সূত্র

এই মডেলটি সহায়ক হতে পারে, রোবোটিকস.ইউ.ইউ.ইউ.উ

— কোর্সেস / এম্বেডড / টিউটোরিয়ালস / টিউটোরিয়ালস /

এটি সাধারণত হয়, তবে সর্বদা নয়, কারণ সেই মডেলটিতে বিভিন্ন পরামিতি রয়েছে। Vemf এটি ফিরে ভোল্টেজ প্রতিনিধিত্ব করে। তাই আমি ভাবছি আমি কীভাবে এটি 6th ষ্ঠ বর্ষের বাচ্চাকে ব্যাখ্যা করব।

— স্ট্যান্ডার্ড সানডুন

@ সানন্দধামিকা ধন্যবাদ, সম্ভবত আমি আরও কিছুটা চেষ্টা করতে পারলাম, আপনি এখন আমাকে একজন 12 বছর বয়সী বিবেচনা করতে পারেন যিনি ইলেকট্রনিক্স সম্পর্কে কিছুই জানেন না ...

— ডিপিপি

আমি ভেবেছিলাম আপনি 6th ষ্ঠ বর্ষের বাচ্চাকে কীভাবে এটি শেখাবেন জিজ্ঞাসা করছেন, আমি বিভ্রান্ত, দুঃখিত sorry

— স্ট্যান্ডার্ড সানডুন

আমি মনে করি আমি এখন কোনওভাবে ইএমএফ বুঝতে পেরেছি, আমি এটি দেখেছি, "যে কোনও সময় বৈদ্যুতিন ক্ষেত্রের মধ্য দিয়ে কোনও শিল্পকারক (এই ক্ষেত্রে কুণ্ডলীটি) যায়, এটি একটি ভোল্টেজ তৈরি করে gene এটি জেনারেটরগুলি এভাবেই কাজ করে still এটি মোটর যখন তার নীচে স্পিন করে তখনও এটি সত্য is নিজস্ব শক্তি।কিন্তু, এই ভোল্টেজটি ভোল্টেজের বিপরীত দিকে চলেছে যা আমরা মোটরটিকে স্পিন করার জন্য রেখে দিচ্ছি, সুতরাং এটি বিয়োগ করে This এটিকে ব্যাক ভোল্টেজ বা ব্যাক ইএমএফ বলা হয় a একটি নির্দিষ্ট গতিতে, পিছনের ভোল্টেজটি ভোল্টেজের সমান হয় als আরপিএম-এ মোটর সর্বাধিক হয়ে গেলে এবং কোনও বিদ্যুৎ প্রবাহিত হয় না, এভাবে মোটর চালিত হয় না we "

— dpp

উত্তর:

আমি ধরে নিতে চলেছি যে এই 6 বছরের পুরানো ফিজিক্সে কমপক্ষে একটি সামান্য ব্যাকগ্রাউন্ড রয়েছে। আমি এই ফলাফলটির পিছনে পদার্থবিজ্ঞানের বর্ণনা দেওয়ার জন্য কেন প্রতিটি ফলাফল প্রচুর গণিতের সাথে উপস্থিত হবে তা উত্তর দিয়ে শুরু করতে যাচ্ছি। তারপরে আমি প্রতিটি ফলাফলের গণিতের সাথে প্রতিটি ফলাফলের পিছনে যুক্তি সরবরাহ করে পৃথকভাবে উত্তর দেব। আপনার "সাধারণ" প্রশ্নের উত্তর দিয়ে আমি গুটিয়ে ফেলব।

কেন?

আপনার সকলের উত্তর "কেন?" প্রশ্ন: পদার্থবিজ্ঞান! বিশেষত লরেঞ্জের আইন এবং ফ্যারাডির আইন । থেকে এখানে :

lorentz এবং faraday

মোটরের টর্কটি সমীকরণ দ্বারা নির্ধারিত হয়:

τ = K_{t} \cdot I (N \cdot m)

$\tau = K_t \cdot I~~~~~~~~~~(N \cdot m)$

কোথায়:

$\tau = \text{torque}$
$K_t = \text{torque constant}$
$I = \text{motor current}$

টর্ক ধ্রুবক, , এমন একটি প্রধান মোটর প্যারামিটার যা আপনার নকশার বিভিন্ন পরামিতি যেমন চৌম্বকীয় শক্তি, তারের পালা সংখ্যা, আর্মার লম্বা ইত্যাদির উপর ভিত্তি করে নির্দিষ্ট মোটটিকে বর্ণনা করে। এর মান প্রতি অ্যাম্প টর্কে দেওয়া হয় এবং এটি গণনা করা হয়: $K_t$

K_{t} = 2 \cdot B \cdot N \cdot l \cdot r (N \cdot m / A)

$K_t = 2 \cdot B \cdot N \cdot l \cdot r~~~~~~~~~~(N \cdot m / A)$

কোথায়:

$B = \text{strength of magnetic field in Teslas}$
$N = \text{number of loops of wire in the magnetic field}$
$l = \text{length of magnetic field acting on wire}$
$r = \text{radius of motor armature}$

ব্যাক-ইএমএফ ভোল্টেজ দ্বারা নির্ধারিত হয়:

V = K_{e} \cdot ω (v o l t s)

$V = K_e \cdot \omega~~~~~~~~~~(volts)$

কোথায়:

$V = \text{Back-EMF voltage}$
$K_e = \text{voltage constant}$
$\omega = \text{angular velocity}$

কৌণিক বেগ হ'ল প্রতি সেকেন্ডে রেডিয়ানগুলিতে (রেড / সেকেন্ড) মোটরের গতি যা আরপিএম থেকে রূপান্তর করা যায়:

rad/sec = RPM \times \frac{π}{30}

$\text{rad/sec} = \text{RPM}\times\dfrac{\pi}{30}$

দ্বিতীয় প্রধান মোটর প্যারামিটার। মজাদারভাবে যথেষ্ট, হিসাবে একই সূত্র ব্যবহার করে গণনা করা হয়তবে বিভিন্ন ইউনিটে দেওয়া হয়: $K_e$ $K_e$ $K_t$

K_{e} = 2 \cdot B \cdot N \cdot l \cdot r (v o l t s / r a d / s e c)

$K_e = 2 \cdot B \cdot N \cdot l \cdot r~~~~~~~~~~(volts/rad/sec)$

$K_e = K_t$

$P_{in} = P_{out}$
$V \cdot I = \tau \cdot \omega$

উপরে থেকে সমীকরণগুলি প্রতিস্থাপন করা আমরা পাই:

$(K_e \cdot \omega) \cdot I = (K_t \cdot I) \cdot \omega$
$K_e = K_t$

মামলা

আমি ধরে নিচ্ছি যে প্রতিটি প্যারামিটারটি বিচ্ছিন্নভাবে পরিবর্তন করা হচ্ছে।

$K_t$ $\tau$

$K_e$ $K_e$

ω = \frac{V}{K_{e}}

$\omega = \dfrac{V}{K_e}$

সুতরাং, চৌম্বকীয় ক্ষেত্রটি বাড়ার সাথে সাথে গতিও হ্রাস পাবে। এটি আবার অর্থবোধ করে কারণ চৌম্বকীয় ক্ষেত্র যত শক্তিশালী, আর্ম্যাচারের উপর "ধাক্কা" ততই শক্তিশালী হয় যাতে এটি গতির পরিবর্তনের বিরুদ্ধে প্রতিরোধ করবে।

যেহেতু পাওয়ার আউট টর্ক গুনের কৌণিক বেগের সমান, এবং পাওয়ার সমান পাওয়ার আউট (আবার, 100% দক্ষতা ধরে): আমরা পাই:

P_{i n} = τ \cdot ω

$P_{in} = \tau \cdot \omega$

সুতরাং টর্ক বা গতির যে কোনও পরিবর্তন মোটর চালানোর জন্য প্রয়োজনীয় শক্তির সাথে সরাসরি আনুপাতিক হবে।

কেস ২: (এখানে আরও কিছু গণিত যা আমি স্পষ্টভাবে উপরে উঠতে পারি নি) লরেঞ্জের আইনে ফিরে আমরা দেখতে পাই যে:

τ = 2 \cdot F \cdot r = 2 (I \cdot B \cdot N \cdot l) r

$\tau = 2 \cdot F \cdot r = 2 (I \cdot B \cdot N \cdot l) r$

অতএব:

F = I \cdot B \cdot N \cdot l

$F = I \cdot B \cdot N \cdot l$

নিউটনকে আমাদের ধন্যবাদ

F = m \cdot g

$F = m \cdot g$

তাই ...

τ = 2 \cdot m \cdot g \cdot r

$\tau = 2 \cdot m \cdot g \cdot r$

আপনি যদি তারের দৈর্ঘ্য একই রাখেন তবে এর গেজটি বাড়ান, ভর বাড়বে। উপরে দেখা যায় যে ভরগুলি চৌম্বকীয় ক্ষেত্রের শক্তির মতো টর্কের সাথে সরাসরি আনুপাতিক হয় তাই একই ফলাফল প্রয়োগ হয়।

$r$

এখানে কোন প্যাটার্ন দেখতে শুরু করছেন?

$N$

সাধারণভাবে

যদি এখনই এটি সুস্পষ্ট না হয়, টর্ক এবং গতি বিপরীতভাবে আনুপাতিক :

টর্ক বনাম গতি

মোটর থেকে পাওয়ার ইনপুট (ভোল্টেজ এবং কারেন্ট) এবং মোটর থেকে পাওয়ার আউটপুট (টর্ক এবং গতি) এর ক্ষেত্রে একটি বাণিজ্য বন্ধ রয়েছে:

V \cdot I = τ \cdot ω

$V \cdot I = \tau \cdot \omega$

আপনি যদি ভোল্টেজকে ধ্রুবক রাখতে চান তবে আপনি কেবল স্রোত বাড়াতে পারেন। বর্তমানের বর্ধমানতা কেবলমাত্র টর্ক বাড়িয়ে তুলবে (এবং সিস্টেমে সরবরাহ করা মোট শক্তি):

τ = K_{t} \cdot I

$\tau = K_t \cdot I$

গতি বাড়াতে আপনার ভোল্টেজ বাড়িয়ে তুলতে হবে:

ω = \frac{V}{K_{e}}

$\omega = \dfrac{V}{K_e}$

আপনি যদি ইনপুট শক্তিটিকে অবিচ্ছিন্ন রাখতে চান, তবে মোটর ধ্রুবকগুলি পরিবর্তন করতে আপনার কোনও শারীরিক মোটর প্যারামিটার সংশোধন করতে হবে।

— embedded.kyle
সূত্র

আমি মনে করি এটিই আমি খুঁজছি, আপনি আমার যা যা প্রয়োজন সবই দিয়েছিলেন! আমি সূত্রটি না বুঝে ধারণাটি প্রায় উপলব্ধি করে ফেলেছি। আমি মনে করি আমার আরও বেশি অধ্যয়ন করা উচিত, মনে হয় কেউ একা তত্ত্বগুলি ব্যবহার করে কার্যকর মোটর তৈরি করতে পারে না।

— dpp

একটি হোম ওয়ার্ক প্রশ্নের জন্য উদার উত্তর নরক।

— ব্রায়ান বোয়েচার

@ ইনস্টা যা আমার হোমওয়ার্ক নয়, এটি আমার খেলনা গাড়ির জন্য।

— ডিপিপি

এখানে দুর্দান্ত উত্তর! আমি কেবল এটি স্পষ্ট করতে চাই: আপনি বলছেন ক্রমবর্ধমান বর্তমান "গতির ব্যয়ে" টর্ক বাড়িয়ে তোলে। কিন্তু ক্রমবর্ধমান স্রোত সমীকরণের কে কে প্রভাবিত করে না, যেহেতু কে এবং কেটি মোটর ধ্রুবক। সুতরাং গতি একই থাকা উচিত তবে টর্ক এখন বেড়েছে এবং সরবরাহ করা সামগ্রিক শক্তিও বৃদ্ধি পেয়েছে? গতি এবং টর্কের মধ্যে বিপরীতমুখী সম্পর্কটি কেবল খেলায় আসে, যখন মোটর ধ্রুবকের কোনও কারণকে পরিবর্তন করা হয়? আগাম ধন্যবাদ.

— তিস্তে অ্যান্ডি

K_{t} = K_{e}

$K_t = K_e$

$P$ $I$ $E$

$P = IE$

পাওয়ার ওয়াটগুলিতে পরিমাপ করা হয় এবং এটি শক্তি ব্যবহারের হার। শক্তি জোলগুলিতে পরিমাপ করা হয় , এবং একটি ওয়াট প্রতি সেকেন্ডে এক জোল হিসাবে প্রচ্ছন্নভাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়।

$F$ $d$

$W = Fd$

আপনি টর্ক এবং আরপিএম বাড়ানোর বিষয়ে জিজ্ঞাসা করেছেন । টর্ক কেবল একটি ঘোরানো শক্তি, এবং আরপিএম কেবল একটি ঘোরানো গতি। সুতরাং কাজের সংজ্ঞা আপনি যা চেয়েছিলেন তার অর্ধেক (এতে এতে টর্ক রয়েছে) এবং গতি এবং দূরত্ব স্পষ্টতই সম্পর্কিত related মনে হচ্ছে আমরা সত্যিই কাছে আছি। আপনি কেবল নিজের মোটর দিয়ে আরও কাজ করতে চান না, আপনি দ্রুত কাজ করতে চান । আপনি শক্তি এবং গতি বাড়াতে চান, বল এবং দূরত্বকে নয়। যান্ত্রিক সিস্টেমে কি এর জন্য কোনও শারীরিক শব্দ রয়েছে?

হ্যাঁ! এটিকে শক্তিও বলা হয় । যান্ত্রিক সিস্টেমে শক্তি শক্তি এবং গতির পণ্য:

$P = Fv$

বা একটি ঘূর্ণমান সিস্টেমের জন্য সমপরিমাণ শর্তাদি ব্যবহার করার জন্য, শক্তি হ'ল টর্ক এবং কৌণিক বেগের উত্পাদন :

$P = \tau \omega$

এটি আপনি যা চেয়েছিলেন ঠিক তাই। আপনি মোটর আরও টর্কে প্রয়োগ এবং দ্রুত স্পিন করতে চান। আপনি শক্তি বাড়াতে চান। আপনি দ্রুত শক্তি ব্যবহার করতে চান।

শক্তি সংরক্ষণ আইন আমাদের বলে যে আমরা যান্ত্রিক শক্তি বাড়াতে চাইলে আমাদের বৈদ্যুতিক শক্তিও বাড়াতে হবে। সর্বোপরি, আমরা যাদু দিয়ে মোটর স্পিন করতে পারি না। বৈদ্যুতিক শক্তি যদি ভোল্টেজ এবং স্রোতের পণ্য হয়, তবে ভোল্টেজ বা কারেন্টের বৃদ্ধি যদি অন্যটি স্থির থাকে তবে বৈদ্যুতিক শক্তি বৃদ্ধি পাবে।

আপনি যখন চুম্বকের শক্তি পরিবর্তন করেন, বা তারের পালা যুক্ত বা সরাবেন তখন আপনি শক্তি বাড়াতে পারবেন না। আপনি করতে পারেন , তবে, বর্তমান, বা ভোল্টেজ জন্য বর্তমান বাণিজ্য ভোল্টেজ, শুধু একটি যান্ত্রিক সংক্রমণ মত আরপিএম এবং ঘূর্ণন সঁচারক বল ট্রেড করতে পারেন। লেনজের আইন এবং বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয় আনয়ন সম্পর্কিত অন্যান্য আইনগুলি কেন এটি সত্য তা ব্যাখ্যা করে, তবে আপনি যদি কেবল শক্তি সংরক্ষণের আইনটি গ্রহণ করেন তবে আপনার প্রশ্নের উত্তর দেওয়ার জন্য তাদের সত্যিকারের প্রয়োজন নেই।

সমস্ত কিছু দেওয়া, আপনার প্রশ্নটি ছিল "কীভাবে একটি ডিসি মোটরের টর্ক এবং আরপিএম উন্নত করা যায়"। আপনি এটিকে আরও শক্তি দিয়ে এটি উন্নত করতে পারেন, বা আপনি আরও দক্ষ করতে পারেন। ক্ষতির কিছু উত্স হ'ল:

বিয়ারিংস মধ্যে ঘর্ষণ
বাতাসে প্রতিরোধের
ঘূর্ণায়মান কোরে চৌম্বকীয় প্রতিরোধের
যাত্রী থেকে বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয় বিকিরণ
তার, ব্যাটারি, ট্রানজিস্টর এবং মোটরকে বৈদ্যুতিক শক্তি সরবরাহ করে এমন অন্যান্য জিনিসগুলির ক্ষতি losses

এগুলি মোটরকে বৈদ্যুতিক এবং যান্ত্রিক শক্তির 100% দক্ষ রূপান্তরকারীর চেয়ে কম তৈরি করে। এগুলির যে কোনও একটি হ্রাস করা সাধারণত অনাকাঙ্ক্ষিত, ঘন ঘন ব্যয় বা আকারের কিছু বাড়ায়।

একটি আকর্ষণীয় চিন্তা: এই কারণেই বৈদ্যুতিক সংকর গাড়িগুলি শহরে আরও ভাল মাইলেজ পেতে পারে। একটি লাল আলোতে থামানো আপনার চলমান গাড়ির সমস্ত শক্তি ব্রেক প্যাডগুলিতে উত্তাপে রূপান্তরিত করে, এটি কার্যকর নয়। যেহেতু মোটর তড়িৎ এবং যান্ত্রিক শক্তির মধ্যে রূপান্তরকারী, তাই একটি হাইব্রিড গাড়ি এই শক্তিটিকে তাপ হিসাবে নয়, বরং বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তর করতে পারে, এটি একটি ব্যাটারিতে সঞ্চয় করে রাখে, যখন আলো সবুজ হয় তখন যান্ত্রিক শক্তিতে ফিরে রূপান্তর করতে পারে। আরও পড়ার জন্য, চেষ্টা করুন কীভাবে আমি ডিসি মোটরটির পুনর্জন্মজনক ব্রেকিং বাস্তবায়ন করতে পারি?

— ফিল ফ্রস্ট
সূত্র

হাই, আমার পরীক্ষাগুলিতে আমি লক্ষ্য করেছি যে আমি যখন তারের আকার বাড়িয়ে তুলি এবং ঘুরিয়ে দেওয়ার সংখ্যা হ্রাস করি, তখন আমি আরপিএম এবং আরও ভাল টর্ক পাই, তা কেন? আমি পাওয়ার উত্সটি বাড়িয়েছি না (এখনও ২.৪ ভি)। যাইহোক, আপনার উত্তর আমাকে সাহায্য করেছিল।

— dpp

P = E^{2} / R

$P = E^2/R$

I = E / R

$I = E/R$

@ থ্যাঙ্কস ফিল, আপনি যেভাবে উত্তর দিয়েছেন তা বোঝা আমার পক্ষে আরও সহজ করে দেয়, যার অর্থ যা বলছে তাই বোঝাচ্ছি

— dpp

τ = 2. B . N . l . r . I

$\tau = 2.B.N.l.r.I$

ω = V / 2. B . N . l . r . I

$\omega = V/2.B.N.l.r.I$

যদি আপনি তারের গজ বৃদ্ধি করেন তবে আপনি স্রোত (I) এবং এর মাধ্যমে টর্ক বাড়ান। আপনি যদি মোড়ের সংখ্যাও হ্রাস করেন তবে আপনি টর্কটি হ্রাস করবেন। কিনা মোট ঘূর্ণন সঁচারক বল বাড়ে, নাকি কমে, নির্ভর করে যার উপর প্রভাব বড়।

— Guill
সূত্র

আমি স্থির করেছি যে ব্রাশহীন মোটর রাখা এবং বল বিয়ারিং যুক্ত করা সহায়তা করবে। আমার ধারণা, ঘর্ষণটি আরপিএম এবং টর্কের কার্যকারিতা হ্রাস করে।

— ডিপিপি