Motor Servo Listrik Yaskawa 4.77Nm Motor-AC Servo SGMP-15A3A4EPU 3000RMP

Sebuah motor DC sederhana memiliki kumparan kawat yang dapat berputar dalam medan magnet.Koil terletak di medan magnet yang stabilKekuatan yang dilakukan pada kabel yang membawa arus menciptakan torsi pada kumparan.

Kekuatan F pada kawat dengan panjang L yang membawa arus i dalam medan magnet B adalah iLB kali sinus sudut antara B dan i, yang akan menjadi 90 ° jika medan secara merata vertikal.Arah F berasal dari aturan tangan kanan*, seperti yang ditunjukkan di sini. Dua kekuatan yang ditunjukkan di sini sama dan berlawanan, tetapi mereka dipindahkan secara vertikal, sehingga mereka memberikan torsi.(Kekuatan pada dua sisi lain dari kumparan bertindak di sepanjang garis yang sama dan dengan demikian tidak memberikan torsi.)

Koil juga dapat dianggap sebagai dipole magnetik, atau sedikit elektromagnet, seperti yang ditunjukkan oleh panah SN: melengkungkan jari-jari tangan kanan Anda ke arah arus,dan ibu jari Anda adalah Kutub UtaraPada sketsa di sebelah kanan, elektromagnet yang terbentuk oleh kumparan rotor diwakili sebagai magnet permanen,dan torsi yang sama (Utara menarik Selatan) terlihat bahwa bertindak untuk menyelaraskan magnet pusat.

• di seluruhnya, kita menggunakan biru untuk kutub utara dan merah untuk selatan. ini hanya konvensi untuk membuat orientasi jelas: tidak ada perbedaan dalam bahan di kedua ujung magnet,dan mereka biasanya tidak dicat warna yang berbeda.

Perhatikan efek dariSikatdi atascincin split. Ketika bidang kumparan berputar mencapai horizontal, sikat akan putus kontak (tidak banyak yang hilang, karena ini adalah titik torsi nol pula ̇ kekuatan bertindak ke dalam).Momentum sudut kumparan membawa melewati titik putus ini dan arus kemudian mengalir ke arah yang berlawananJadi, setelah melewati titik putus, rotor terus berputar melawan arah jarum jam dan mulai sejajar ke arah yang berlawanan.Saya akan sebagian besar menggunakan gambar 'torsi pada magnet', tetapi perlu diingat bahwa penggunaan kuas atau arus AC dapat menyebabkan kutub elektromagnet yang dimaksud untuk bertukar posisi ketika arus berubah arah.

Torsi yang dihasilkan selama siklus bervariasi dengan pemisahan vertikal dari dua kekuatan. Oleh karena itu tergantung pada sinus sudut antara sumbu kumparan dan medan.Karena cincin yang terbelahAnimasi di bawah ini menunjukkan variasi dalam waktu, dan Anda dapat menghentikannya di setiap tahap dan memeriksa arah dengan menerapkan aturan tangan kanan.

Sekarang motor DC juga adalah generator DC. lihat animasi berikutnya. coil, split ring, brushes dan magnet adalah hardware yang sama persis dengan motor di atas, tapi coil diputar,yang menghasilkan EMF.

Jika Anda menggunakan energi mekanik untuk memutar kumparan (N berputar, area A) pada kecepatan sudut seragam ω di medan magnetB, itu akan menghasilkan emf sinusoidal di kumparan. emf (emf atau gaya elektromotor hampir sama dengan tegangan).Bdan normal untuk gulungan, sehingga fluks magnet φ adalah NAB.cos θ. Hukum Faraday memberikan:

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

  = NBA sin θ (dθ/dt) = NBAω sin ωt.

Animasi di atas disebut generator DC. Seperti pada motor DC, ujung-ujung kumparan terhubung ke cincin split, yang dua belahan dihubungi oleh sikat.Perhatikan bahwa kuas dan cincin split'memperbaiki' emf yang dihasilkan: kontak diatur sehingga arus akan selalu mengalir ke arah yang sama, karena ketika kumparan berputar melewati titik mati, di mana sikat bertemu celah dalam cincin,koneksi antara ujung kumparan dan terminal eksternal terbalik. EMF di sini (mengabaikan titik mati, yang nyaman terjadi pada nol volt) adalah NBA ω sin ωt untuk, seperti yang digariskan.

Jika kita ingin AC, kita tidak perlu resifikasi, jadi kita tidak perlu cincin split. (Ini adalah kabar baik, karena cincin split menyebabkan percikan, ozon, gangguan radio dan keausan ekstra.seringkali lebih baik untuk menggunakan alternator dan memperbaiki dengan dioda.)

Pada animasi berikutnya, dua sikat menyentuh dua cincin berturut-turut, sehingga dua terminal eksternal selalu terhubung ke ujung yang sama dari kumparan.Sinusoidal emf yang diberikan oleh NBAω sin ωt, yang ditunjukkan dalam animasi berikutnya.

Sekarang, seperti yang ditunjukkan oleh dua animasi pertama, motor DC dan generator mungkin sama.Mereka mengubah energi kinetik menjadi energi listrik dan menempatkan daya kembali ke gridBaru-baru ini, beberapa produsen telah mulai membuat mobil motor secara rasional.motor listrik yang digunakan untuk mengemudi mobil juga digunakan untuk mengisi baterai ketika mobil berhenti - ini disebut regenerative braking.

Jadi inilah konsekuensi yang menarik.Setiap motor adalah generator.Ini benar, dalam arti tertentu, bahkan ketika berfungsi sebagai motor.Kembali EMF{\fnCandara\fs55\b1\4cH000000\4aH80} {\fnCandara\fs55\b1\4cH000000\4cH000000\4aH80} {\fnCandara\fs55\b1\4cH000000\4cH000000\4aH80} {\fnCandara\fs55\b1\4cH000000\4cH000000\4aH80} {\fnCandara\fs55\b1\4cH000000\4aH80} {\fnCandara\fs55\b1\4cH000000\4aH80} {\fnCandara\fs55\b1\4cH000000\4aH80} {\fnCandara\fs55\b1\4cH000000\4cH000000\4cH000000\4cH000000\4cH000000\4cH000000\4cH000000\4cH000000\4cH000000\4cH000000\4cH000000\4cH000000\4cH000000\4cH000000\4cH000000\4cH000000\4cHsama dengan tegangan pasokan. EMF belakang dapat dianggap sebagai'regulator': hal ini menghentikan motor berputar dengan cepat tanpa batas (dengan demikian menghemat fisikawan beberapa rasa malu).maka fase tegangan menjadi lebih dekat dengan arus (itu mulai terlihat resistif) dan ini resistensi tampak memberikan tegangan. Jadi back emf yang dibutuhkan lebih kecil, dan motor berputar lebih lambat. (Untuk menambahkan back emf, yang induktif, ke komponen resistif, Anda perlu menambahkan tegangan yang keluar dari fase.Lihat sirkuit AC.)

Koil biasanya memiliki inti

Dalam prakteknya, (dan tidak seperti diagram yang telah kita gambarkan), generator dan motor DC sering memiliki inti permeabilitas tinggi di dalam kumparan, sehingga medan magnet besar dihasilkan oleh arus sederhana.Hal ini ditunjukkan di kiri dalam gambar di bawah ini di manaStator(magnet yang stat-ionary) adalah magnet permanen.

Magnet stator juga bisa dibuat sebagai elektromagnet, seperti yang ditunjukkan di atas di sebelah kanan.Dua stator yang berputar ke arah yang sama sehingga memberikan medan ke arah yang sama dan rotor memiliki medan yang terbalik dua kali per siklus karena terhubung ke sikatSalah satu keuntungan dari memiliki stator luka dalam motor adalah bahwa seseorang dapat membuat motor yang berjalan pada AC atau DC, yang disebutmotor universalKetika Anda mengemudi motor seperti itu dengan AC, arus dalam kumparan berubah dua kali dalam setiap siklus (selain perubahan dari sikat), tetapi polaritas stator berubah pada saat yang sama,Jadi perubahan ini membatalkan. (Sayangnya, bagaimanapun, masih ada kuas, meskipun saya telah menyembunyikannya dalam sketsa ini.)

Untuk membangun motor sederhana tapi aneh ini, Anda membutuhkan dua magnet yang cukup kuat (magnet bumi langka dengan diameter sekitar 10 mm akan baik-baik saja, seperti halnya magnet batang yang lebih besar),beberapa kawat tembaga kaku (setidaknya 50 cm), dua kabel dengan klip buaya di kedua ujung, baterai lampu enam volt, dua kaleng minuman ringan, dua blok kayu, beberapa pita lengket dan paku tajam.

Buat kumparan dari kawat tembaga yang kaku, jadi tidak perlu dukungan eksternal angin 5 sampai 20 putaran dalam lingkaran diameter sekitar 20 mm,dan memiliki dua ujung menunjukkan radial ke luar dalam arah yang berlawanan. ujung ini akan baik poros dan kontak. jika kawat memiliki lacquer atau isolasi plastik, lepaskan di ujung.

Dengan arus AC, kita dapat membalikkan arah medan tanpa harus menggunakan kuas.produksi ozon dan hilangnya ohmic energi yang bisa menimbulkan sikatSelanjutnya, karena kuas membuat kontak antara permukaan bergerak, mereka melewatkan.

Hal pertama yang harus dilakukan pada motor AC adalah menciptakan medan berputar.'Biasa' AC dari soket 2 atau 3 pin adalah fase tunggal AC - itu memiliki satu perbedaan potensial sinusoidal yang dihasilkan antara hanya dua kabel - yang aktif dan netral. (Perhatikan bahwa kawat bumi tidak membawa arus kecuali dalam kasus kesalahan listrik.) Dengan fase tunggal AC,satu dapat menghasilkan medan berputar dengan menghasilkan dua arus yang keluar dari fase menggunakan misalnya kapasitorDalam contoh yang ditunjukkan, kedua arus 90 ° keluar dari fase, sehingga komponen vertikal dari medan magnet adalah sinusoidal, sementara horizontal adalah cosusoidal, seperti yang ditunjukkan.Ini memberikan medan berputar melawan arah jarum jam.

Aku telah diminta untuk menjelaskan ini: baik kumparan atau kondensator memiliki tegangan dalam fase dengan arus.tegangan adalah maksimum ketika muatan telah selesai mengalir ke kondensator, dan akan mulai mengalir. sehingga tegangan berada di belakang arus. dalam kumparan induktif murni, penurunan tegangan adalah terbesar ketika arus berubah paling cepat,yang juga ketika arus adalah nolDalam kumparan motor, sudut fase agak kurang dari 90°, karena energi listrik sedang dikonversi menjadi energi mekanik.)

Dalam animasi ini grafik menunjukkan variasi dalam waktu arus di kumparan vertikal dan horizontal._x.dan B_ymenunjukkan bahwa jumlah vektor dari kedua medan ini adalah medan berputar. gambar utama menunjukkan medan berputar. itu juga menunjukkan polaritas magnet: seperti di atas,biru mewakili kutub Utara dan merah kutub Selatan.

Jika kita menempatkan magnet permanen di daerah medan berputar ini, atau jika kita menempatkan dalam kumparan yang arus selalu berjalan ke arah yang sama, maka ini menjadimotor sinkronDi bawah berbagai kondisi, motor akan berputar pada kecepatan medan magnet. jika kita memiliki banyak stator, bukan hanya dua pasangan yang ditunjukkan di sini,maka kita bisa menganggapnya sebagai motor stepper: setiap pulsa memindahkan rotor ke pasangan berikutnya tiang dioperasikan. tolong ingat peringatan saya tentang geometri ideal: motor stepper nyata memiliki lusinan tiang dan geometri cukup rumit!

Sekarang, karena kita memiliki medan magnet waktu yang bervariasi, kita dapat menggunakan EMF yang diinduksi dalam kumparan √ atau bahkan hanya arus pusaran dalam konduktor √ untuk membuat rotor magnet.Setelah Anda memiliki medan magnet berputar, Anda hanya bisa menempatkan konduktor dan berputar.Keuntungan dari motor induksi: tidak ada sikat atau komutator berarti lebih mudah pembuatan, tidak ada keausan, tidak ada percikan, tidak ada produksi ozon dan tidak ada kerugian energi yang terkait dengan mereka.

Animasi di sebelah kanan mewakilimotor kandang tupaiKandang tupai memiliki (dalam geometri yang disederhanakan ini, bagaimanapun!) dua konduktor melingkar yang dihubungkan oleh beberapa batang lurus.Sebarang dua batang dan busur yang bergabung dengan mereka membentuk sebuah kumparan seperti yang ditunjukkan oleh garis-garis biru dalam animasi. (Hanya dua dari banyak sirkuit yang mungkin telah ditunjukkan, untuk kesederhanaan.)

Skema ini menunjukkan mengapa mereka mungkin disebut motor kandang tupai.Masalah dengan motor induksi dan kandang tupai yang ditunjukkan dalam animasi ini adalah bahwa kapasitor nilai tinggi dan tegangan tinggi peringkat mahalSalah satu solusi adalah motor 'pos teduh', tetapi medan putarannya memiliki beberapa arah di mana torsi kecil, dan memiliki kecenderungan untuk berjalan mundur di bawah kondisi tertentu.Cara terbaik untuk menghindari ini adalah dengan menggunakan motor multi-fase.

Fase tunggal digunakan dalam aplikasi domestik untuk aplikasi daya rendah tetapi memiliki beberapa kelemahan.Satu adalah bahwa ia mati 100 kali per detik (Anda tidak memperhatikan bahwa lampu neon berkedip pada kecepatan ini karena mata Anda terlalu lambat: bahkan 25 gambar per detik di TV cukup cepat untuk memberikan ilusi gerakan terus menerus.) Kedua adalah bahwa hal itu membuat canggung untuk menghasilkan medan magnet berputar.beberapa perangkat rumah tangga bertenaga tinggi (beberapa kW) mungkin memerlukan pemasangan tiga faseAplikasi industri menggunakan tiga fase secara ekstensif, dan motor induksi tiga fase adalah kuda kerja standar untuk aplikasi daya tinggi.Tiga kawat (tidak menghitung bumi) membawa tiga kemungkinan perbedaan potensial yang keluar dari fase satu sama lain oleh 120 °, seperti yang ditunjukkan dalam animasi di bawah ini. Dengan demikian tiga stator memberikan medan berputar dengan lancar.

Jika seseorang menempatkan magnet permanen dalam set stator seperti itu, itu menjadimotor tiga fase sinkronAnimasi ini menunjukkan kandang tupai, di mana untuk kesederhanaan hanya satu dari banyak loop arus yang diinduksi yang ditunjukkan.Rotor tidak harus menjadi kandang tupai: pada kenyataannya setiap konduktor yang akan membawa arus pusaran akan berputar, cenderung mengikuti medan berputar.motor induksimampu efisiensi tinggi, daya tinggi dan torsi tinggi pada rentang kecepatan rotasi.

Sekumpulan kumparan dapat digunakan untuk menciptakan medan magnet yang mentransfer, bukan berputar.Jadi wilayah medan magnet bergerak dari kiri ke kananSebuah permanen atau elektromagnet akan cenderung mengikuti medan. begitu juga lempeng sederhana dari bahan konduktif, karena arus pusaran yang diinduksi di dalamnya (tidak ditunjukkan) terdiri dari elektromagnet.Sebagai alternatif, kita bisa mengatakan bahwa, dari hukum Faraday, sebuah EMF di lempeng logam selalu diinduksi sehingga menentang setiap perubahan dalam fluks magnetik,dan kekuatan pada arus yang didorong oleh EMF ini menjaga aliran di lempeng hampir konstan. (Arus puting beliung tidak ditunjukkan dalam animasi ini.)