Il post precedente ha spiegato in dettaglio lo sforzo della coppia zero e le sue conseguenze. Verrà discusso questo post relativo alla fornitura di informazioni sulla coppia costante.
La coppia non è funzione della velocità, ma le sue caratteristiche dipendono dalla velocità di un corpo rotante. Questa dipendenza dalla velocità di rotazione rende conto della coppia costante. La coppia esercitata sul carico non cambia ad ogni aspetto di rotazione; quindi, abbiamo detto che la coppia è "costante".
We sappi che la coppia esercitato su qualsiasi oggetto li fa ruotare ad una certa velocità. Poiché è necessario esercitare anche una certa forza esterna, quel corpo può ruotare continuamente con accelerazione angolare. Una costante la coppia può essere correlata all'accelerazione angolare.
Cos'è la coppia costante?
La coppia costante può essere definita come "la quantità di coppia richiesta per mantenere la velocità di marcia costante dell'oggetto a tutte le velocità, sotto movimento rotatorio".
Semplicemente si può dire che la coppia agente sul corpo di rotazione deve essere costante per l'alta velocità e per la bassa velocità. Ciò significa che, anche se la velocità del corpo rotante aumenta o diminuisce, l'applicazione della coppia deve essere la stessa.
La coppia costante può anche essere definita come una coppia di uscita che non cambia per nessuna rotazione in ingresso. Quindi qualsiasi sistema rotante è candidato per una coppia costante mantenendo la coppia applicata nella fase di rotazione.
La coppia può essere costante?
Sì, la coppia può essere costante. Se un corpo ruota liberamente con un raggio costante e l'applicazione della forza esterna è perpendicolare all'asse di rotazione, la coppia può essere costante.
Poiché sappiamo che la coppia è solo un prodotto incrociato del raggio vettore del percorso di rotazione e della forza esterna applicata, il raggio deve essere lo stesso in ogni punto rispetto al baricentro dell'asse di rotazione e all'applicazione di una forza esterna deve essere in direzione perpendicolare.
τconst=|r|const|F|const peccato(θ)
Se il percorso di rotazione non ha un centro fisso, il raggio cambierà, quindi la coppia varia con il raggio aumentando la velocità lineare. In un percorso di rotazione con un centro fisso, il raggio sarà costante con coppia costante.
Quando la coppia può essere costante?
La coppia è associata alla velocità di scivolamento dell'oggetto. Se la velocità di scorrimento viene mantenuta costante per ogni velocità e frequenza variabile, la coppia può essere costante. Anche quando il velocità angolare aumenta linearmente ad ogni intervallo, si può ottenere una coppia costante.
L'aumento lineare di la velocità angolare fornisce un'accelerazione angolare costante; quindi, possiamo dire che la coppia costante è indicata come accelerazione angolare costante in un telaio rotante.
Se parliamo di motori AC e DC, la coppia è proporzionale alla potenza generata su di essi. Il motore montato sull'albero funziona secondo i principi della coppia. Pertanto, nei motori elettrici, è possibile ottenere una coppia costante quando si utilizzano il controller combinato e le condizioni di carico adeguate.
Dove può essere costante la coppia?
Una coppia costante viene solitamente impiegata nei motori a induzione. Ma non può creare da solo una coppia costante per funzionare a tutte le velocità.
Viene utilizzato un dispositivo chiamato azionamento a frequenza variabile in cui la coppia può essere costante a ogni velocità dell'albero di rotazione. Quindi i motori a induzione sono dotati di VFD.
La coppia costante in VFD descrive la variazione di potenza con la velocità di rotazione. Ci sarà una coppia costante se la potenza aumenta linearmente con la velocità di rotazione. Allo stesso modo, è anche importante mantenere la frequenza al di sotto dei 60 Hz. Se supera i 60 Hz, la potenza diventa costante.
Immagine crediti: Comuni di Wikimedia
Come può la coppia essere costante?
La coppia che agisce sul sistema rotazionale definisce l'inerzia rotazionale sviluppata in quel sistema. Se l'inerzia rotazionale è mantenuta costante, allora accelerazione angolare sarà uguale alla coppia che porta a una quantità costante di coppia da esercitare sul sistema di rotazione.
L'inerzia di rotazione definisce la resistenza di un oggetto a cambiare la sua rotazione. La formula lo dà come;
Dove L è il momento angolare e ω è la velocità angolare.
Quindi, se la velocità angolare aumenta linearmente ad ogni uguale intervallo di tempo, accelerazione angolare sarà costante, che tende ad esercitare una coppia costante per la loro rotazione.
Uso di coppia costante
La coppia costante è ampiamente utilizzata per correnti elevate a rotazione a bassa velocità. Oltre a questo, esiste un'ampia gamma di applicazioni in vari campi; alcuni di essi sono elencati di seguito:
- Pompe centrifughe
- Macchina da cucire motorizzata
- Motore a rotore avvolto
- Macchine commutatrici di flusso eccitato in corrente continua
- Ventole di raffreddamento
- Nastri trasportatori
- Ascensori
- Molle a coppia costante negli attuatori elastici
- Motore sincrono a magneti permanenti
- Camminata a coppia costante
Pompe centrifughe
Un'applicazione importante della coppia costante sono le pompe centrifughe. Le giranti delle pompe centrifughe sono dotate di una serie di palette curve inserite tra due dischi. Queste giranti si basano sulla coppia costante con rotazione ad alta velocità.
Macchina da cucire motorizzata
Le macchine da cucire modernizzate utilizzano la tecnologia VFD per controllare la coppia esercitata sulla ruota motrice della macchina. Se la velocità varia, la coppia sarà costante.
Motore a rotore avvolto
Il motore a induzione del rotore avvolto, noto anche come motore ad anello avvolto, è costituito da due anelli in cui una resistenza esterna collega gli avvolgimenti del rotore all'anello elastico. La resistenza esterna controlla la velocità e la coppia sviluppate nel motore.
Macchine commutatrici di flusso eccitato in corrente continua
Le macchine di commutazione del flusso eccitato CC sono costituite da avvolgimenti CC sui rotori, che forniscono un buon controllo sulla coppia prodotta a ogni velocità del rotore.
Ventole di raffreddamento
Il rotore e gli statori delle ventole di raffreddamento inducono una coppia costante riducendo il calore all'interno del rotore. Un tipo di motore chiamato motore PCS viene impiegato nelle ventole di raffreddamento per eseguire una coppia costante sui rotori.
Nastri trasportatori
I nastri trasportatori offrono velocità elevata e coppia costante indipendentemente dalla quantità di carico applicato all'albero del nastro.
Ascensori
Un ascensore elettrico è una macchina a coppia costante in cui lo statore del motore a induzione guida l'azione dell'ascensore per applicazioni ad alto e basso carico.
Molle a coppia costante negli attuatori elastici
Nell'era dell'interazione uomo-robot, una serie di molle parallele viene utilizzata negli attuatori elastici, migliorando il buon controllo della coppia e superando la perdita di coppia a una velocità diversa.
Motore sincrono a magneti permanenti
Un motore sincrono CA in cui un magnete permanente eccita i campi per generare EMF sinusoidale è chiamato motore sincrono a magneti permanenti. È costituito da un rotore e statori che creano un campo magnetico ad ogni rotazione.
Questo motore è sincronizzato con la velocità e la frequenza della rotazione e il periodo di rotazione è uguale al valore integrale del ciclo AC. Pertanto la velocità del motore è sincrona con il campo magnetico rotante destinato a coppia costante.
Camminata a coppia costante
Nella robotica, vengono utilizzate tecniche di coppia costante per sostenere la base della gamba per migliorare la stabilità della deambulazione.
Carichi a coppia costante
I carichi di coppia costanti si riferiscono all'applicazione della stessa quantità di coppia a velocità basse e alte. È anche associato alla potenza, che dipende direttamente dalla velocità. Il carico di coppia costante determina lo spostamento positivo e l'azione alternativa in pompe, nastri trasportatori e compressori.
Un buon esempio di coppia costante il carico è un paranco a tamburo. Consideriamo un fusto di diametro d, che può sostenere un carico massimo fino a 1000 kg. Ci sarà una certa tensione T che agisce sulla corda del tamburo, quindi la coppia esercitata su di esse è data come
Se la velocità viene mantenuta costante, il carico non accelera la coppia è uguale e contraria alla forza esercitata sul lato tamburo. Se la velocità di sollevamento viene aumentata a un determinato valore, il motore raggiunge la velocità massima. Ora la velocità di sollevamento sarà in corrispondenza della velocità del tamburo.
Tuttavia, la coppia di carico sul motore viene ridotta a causa dell'attrito. Tuttavia, la coppia a pieno carico è equivalente alla coppia del motore, bilanciando così la quantità di forza richiesta per sollevare a ogni velocità massima. In questo modo si ottiene uno stato di coppia costante sul carico e sul paranco a tamburo.
Coppia costante agente su una ruota circolare uniforme
Una coppia costante che agisce sulla ruota circolare cambia spesso il momento angolare della costante della ruota. Ciò significa che la variazione del momento angolare è uguale alla coppia applicata sulla ruota rotante.
Poiché sappiamo che il momento angolare è un prodotto del momento d'inerzia e della velocità angolare, cioè L=Iω, la velocità angolare definisce la variazione dell'angolo di rotazione per unità di tempo.
Quando viene applicata la coppia, la velocità angolare cambia, portando a una variazione del momento angolare. È dato come
Supponiamo che la coppia applicata sia costante; ciò significa che ci sarà un cambiamento costante nel momento angolare per intervallo di tempo unitario.
Coppia costante vs coppia variabile
La coppia costante guida una corrente relativamente elevata anche alla bassa velocità del rotore dove la coppia variabile non può; è la principale differenza tra coppia costante e variabile. Oltre a questo, alcuni altri confronti sono elencati nella tabella seguente:
| Coppia costante | Coppia variabile |
| La coppia costante fornisce la stessa quantità di coppia per tutti i valori di velocità. | Coppia variabile significa che ci sarà un cambiamento di coppia al variare della velocità. |
| Se la velocità aumenta del doppio, raddoppia anche la potenza, mantenendo costante la coppia. | Nella coppia variabile, se la velocità si riduce, la coppia guadagnata per tempi quadrati e la potenza viene ridotta di un valore cubico. |
| La potenza cambia in modo lineare con la velocità e quindi la coppia sarà costante. | La potenza rimane costante per tutta l'azione. |
| L'efficienza di un rotore è leggermente inferiore in quanto deve fornire la stessa coppia a tutte le velocità. | L'efficienza del rotore è maggiore in quanto non influisce sull'albero motore. |
| La perdita di energia è spesso a coppia costante in quanto fornisce la stessa quantità di coppia alle alte e basse velocità. | Risparmia molta energia quando l'applicazione della coppia diminuisce o aumenta, quando la velocità diminuisce o aumenta. |
| La durata dell'azionamento a coppia costante è inferiore. | La durata dell'azionamento a coppia variabile è relativamente maggiore. |
| L'enorme costo di installazione e più difficile da mantenere. | L'installazione dell'azionamento a coppia variabile è conveniente e di facile manutenzione. |
Come si può controllare la coppia costante nel motore?
La coppia può essere controllata mantenendo la pressione esercitata sul carico nel circuito.
Generalmente, la coppia dipende dalla forza angolare che agisce sul carico meccanico. Se l'esercizio della forza angolare viene mantenuto a una velocità costante, possiamo facilmente controllare la coppia costante.
In che modo la velocità influisce sulla coppia nel motore?
La coppia e la velocità hanno una relazione inversa; all'aumentare della velocità, la coppia tende a diminuire.
In un motore, i sistemi di ingranaggi sono forniti per controllare la velocità in modo che l'ingranaggio di ingresso abbia un numero di denti inferiore rispetto all'ingranaggio di uscita. Quindi, quando l'ingranaggio di uscita ruota, la velocità di ingresso diminuisce e di conseguenza la coppia aumenta.
Tensione e coppia sono proporzionali tra loro?
Sì, la tensione e la coppia sono proporzionali tra loro poiché entrambe dipendono dalla potenza.
La potenza è un fattore strettamente correlato alla tensione. La coppia viene prodotta anche grazie alla potenza esercitata sull'azionamento del rotore. Quindi, coppia e tensione sono correlate; aumentano anche la coppia all'albero del rotore e la tensione sviluppata nel circuito del motore.
Cosa si intende per potenza?
Una potenza è solo un'unità di potenza che definisce la velocità di lavoro svolto per unità di tempo sul sistema.
La potenza definisce generalmente la potenza di uscita da un motore o da un motore. La potenza ha un valore diverso per un sistema diverso. Su questa base; sono classificati come
- Potenza meccanica
- Potenza metrica
- Potenza elettrica
- Potenza della caldaia
- Potenza idraulica
- Potenza dell'aria
Sommario
Comprendendo il concetto di coppia costante, possiamo concludere questo post affermando che la coppia costante è una quantità, il che significa che una variazione di velocità non altera il valore della coppia. Dipende dal momento angolare e dalla potenza di uscita costante associati al sistema.
Per saperne di più, leggi Come aumentare la coppia su motore, auto, turbina.
Leggi anche:
- Coppia negativa
- Come aumentare la coppia
- Coppia nulla
- Come calcolare la coppia dai giri al minuto
- Esempi di coppia
- Come trovare la direzione della coppia
- Direzione della coppia
Sono Keerthi K Murthy, ho completato la specializzazione in Fisica, con la specializzazione nel campo della fisica dello stato solido. Ho sempre considerato la fisica come una materia fondamentale e collegata alla nostra vita quotidiana. Essendo uno studente di scienze mi piace esplorare nuove cose in fisica. Come scrittore il mio obiettivo è raggiungere i lettori in modo semplificato attraverso i miei articoli.
Ciao amico lettore,
Siamo una piccola squadra alla Techiescience, che lavora duro tra i grandi player. Se ti piace quello che vedi, condividi i nostri contenuti sui social media. Il tuo supporto fa una grande differenza. Grazie!