Velocidad angular máxima del motor eléctrico

Question

Recientemente me encontré con una pregunta dirigida a la siguiente:

Si un motor está encendido, rápidamente alcanza una velocidad máxima. ¿Por qué no acaba de ir más rápido y más rápido y más rápido?

Pensé que podría estar relacionado con el hecho de que la energía eléctrica es constante, así que he intentado acercarse a con $P=\tau \cdot \omega$. Sin embargo, yo todavía no tiene ninguna pista para llegar a la conclusión.

Es de alguna manera relacionados con la pérdida de energía debido a la fricción)? Como la velocidad del terminal de un paracaídas o algo? Pero yo estaba pensando que la fricción debe ser constante ( $f=\mu \cdot N$ ), mientras que el arrastre de aire está relacionada con la velocidad, por lo que esta no puede ser la respuesta.

Gracias.

Answer 1

Surpringingly la parte superior, la velocidad no es necesariamente algo que ver con la fricción, a pesar de la fricción, por supuesto, tienen algún efecto.

Un motor actúa como un generador, es decir, si usted gira un motor de generar una diferencia de potencial igual a un generador, y esta diferencia de potencial (generalmente llamada la espalda EMF) es proporcional a la velocidad del motor. Así que si usted conecta un X voltios de la batería de una descarga de motor de la armadura se acelere hasta que la espalda EMF se eleva al mismo valor de la tensión aplicada. En este punto, el motor se asentará en una constante de la velocidad angular.

Las ecuaciones que describen este se da en el artículo de Wikipedia sobre el motor de DC, aunque esto está lejos de ser el mejor artículo que he visto. Básicamente la espalda EMF, $E_b$, está dada por:

$$ E_b = \omega \Phi k_b $$

donde $\phi$ $k_b$ son dependientes en el diseño del motor y por el bien de esta discusión pueden ser tratados como constantes. Así que ignorando la fricción, la resistencia interna del motor y sin carga en el motor, la velocidad máxima será de al $E_b$ es el mismo que el voltaje aplicado a $V$ así:

$$ \omega = \frac{V}{\Phi k_b} $$

Así que predice la velocidad angular es proporcional a la tensión aplicada.

El efecto de la resistencia interna, $R_i$, se incluye fácilmente, ya que sólo crea una caída de potencial de $IR_i$) y la ecuación cambia a:

$$ \omega = \frac{V - IR_i}{\Phi k_b} $$

Answer 2

John Rennie la respuesta es ideal para los motores de DC pero pensé que tenía que hablar de por qué los motores de inducción de CA alcanzar una velocidad máxima. Para la CA de los motores de inducción, la velocidad máxima está limitada por la velocidad de la rotación del campo magnético creado por el estator (aka, la velocidad sincrónica del motor). El rotor de un motor de inducción de CA sólo puede girar tan rápido como la rotación de campo magnético y el campo magnético giratorio es puramente una función de la frecuencia de la potencia de entrada y el número de polos del motor es de la herida.