Делайте электрические устройства «берите то, что им нужно»

Мне сложно понять одну концепцию электроники, если такие вещи, как двигатели, исполнительные механизмы, соленоиды и т. Д., Потребляют столько энергии, сколько им нужно или что вы им даете.

Если для двигателя требуется 12 вольт и 500 мА, а я подаю на него 12 вольт и 3000 мА, будет ли он потреблять только 500 мА? Кроме того, если я поставлю 15 Вольт и 500 мА, что произойдет?

Кажется логичным, что светодиод и двигатель постоянного тока сильно отличаются друг от друга, когда речь идет о необходимости / использовании электричества, когда светодиод должен быть полностью отрегулирован, а (я полагаю) двигатель постоянного тока - нет.

Мое понимание неверно?

Если ему требуется 500 мА, тогда потребуется 500 мА, даже если вы обеспечите мощность 3000 мА . Если вы стоите на дне Ниагарского водопада с 10 - литровым ведром вы можете заполнить ее , пока она содержит 10 литров, хотя водопад имеет потенциал , чтобы обеспечить гораздо больше.

Обычно это относится к лампам накаливания, двигателям, другим вещам, сделанным из катушек, и большинству электроники, предшествующей полупроводникам. Это также в целом справедливо для многих интегральных схем, которые по мере необходимости питаются от своих силовых шин.

Это в особенности неверно для светодиодов и биполярных транзисторов, которые могут легко потреблять ток, достаточный для самоуничтожения, если не удерживать их при очень специфическом напряжении.

Перенапряжение почти всегда вредно почти для всего. Простая электроника может работать при пониженном напряжении (двигатели, лампы). Полупроводники не будут.

Представьте, что электрическое соединение представляет собой вал, который может вращаться и может подключить машину, которая будет питаться от вала, к устройству, которое заставит его вращаться. Если приводное устройство вращает вал, реальная машина, у которой нет источника энергии, будет прикладывать по крайней мере некоторый крутящий момент в направлении, противоположном вращению (эффективно пытаясь замедлить его) - некоторый крутящий момент в этом направлении придет от входного подшипника трения, если ничего другого. Количество энергии, передаваемой через вал, будет являться произведением крутящего момента и скорости вращения в радианах в секунду [единицы измерения - радианы в секунду, потому что при этой скорости конец рычага крутящего момента l единицы длины будет перемещаться l расстояние единиц в секунду.

Некоторые типы приводных устройств будут «пытаться» подавать определенный крутящий момент практически на любой скорости. Другие типы приводных устройств будут «пытаться» вращать вал с определенной скоростью, обеспечивая столько крутящего момента (до некоторого предела), сколько требуется для этого. Большинство типов приводных устройств будут вращаться с некоторой скоростью без нагрузки, но будут вращаться медленнее в условиях увеличения крутящего момента нагрузки.

И наоборот, некоторые типы ведомых устройств будут применять почти постоянный уровень крутящего момента нагрузки независимо от того, как быстро они приводятся в движение, некоторые почти не будут применять крутящий момент при движении ниже определенной скорости, но «пытаются» предотвратить вращение входного сигнала быстрее, чем это, Сопротивление с таким крутящим моментом, сколько необходимо для этого (до определенной точки). Многие типы приводных устройств будут сопротивляться с некоторым крутящим моментом почти независимо от скорости, но крутящий момент будет больше при более высоких скоростях, чем при более низких скоростях.

Каждый раз, когда крутящий момент поставщика выше, чем у потребителя, частота вращения вала увеличивается; когда он ниже, он будет уменьшаться. Поскольку увеличение скорости приводит к падению крутящего момента большинства водителей, но приводит к увеличению крутящего момента большинства потребителей, скорость будет увеличиваться, пока не достигнет уровня, при котором оба уровня крутящего момента равны.

В некоторых случаях можно думать о скорости вращения, установленной поставщиком; в некоторых случаях это устанавливается потребителем. Во многих случаях это устанавливается взаимодействием двух.

В мире электричества ток в значительной степени аналогичен скорости вращения, а напряжение аналогично крутящему моменту. Точно так же, как можно приложить крутящий момент без чего-либо движущегося, но (без подшипников качения) нельзя иметь непрерывное движение без крутящего момента, так же можно прикладывать напряжение без протекания тока, но протекание тока (кроме сверхпроводников) требует напряжения. Одна странная вещь в аналогии состоит в том, что большинство двигателей потребляют ток, пропорциональный механическому крутящему моменту, при падении напряжения, которое пропорционально сумме их скорости вращения (они также сбрасывают некоторое дополнительное напряжение, которое пропорционально приложенному току).

Рассмотрим закон Ома :

Здесь у нас есть три переменные: напряжение, ток, сопротивление. Для любой резистивной нагрузки три всегда будут связаны этим уравнением.

Если это трудно понять, рассмотрим более заметное, знакомое уравнение с тремя переменными, второй закон Ньютона :

Сила - это продукт массы и ускорения. В среде без трения, что-то, что не ускоряется, не должно быть приложено усилие. При учете трения для чего-то, что не ускоряется, должны быть приложены силы, которые точно отменяют трение, так что нет нулевой чистой силы. Когда есть сила, масса будет ускоряться; и он будет ускоряться меньше, если он будет более массивным.

Скажем, вы хотели буксировать прицеп с постоянной скоростью. Ваш трейлер будет иметь некоторое трение от воздуха и шин, и буксирующая машина должна будет сбалансировать эту силу, чтобы поддерживать желаемую скорость. Если трейлер еще не движется, буксирующая машина должна будет приложить больше усилий для ускорения трейлера. Если вы буксируете в гору, для преодоления силы тяжести потребуется еще больше силы. Спускаясь вниз, вам может потребоваться применить обратную силу.

Не имеет значения, используете ли вы в качестве буксирной машины велосипед или локомотив, если вы можете приложить достаточное усилие для поддержания желаемой скорости. В любом случае сила одна и та же, хотя диапазон сил, которые могут быть приложены велосипедом и локомотивом, очевидно, сильно отличается.

$F=ma$

$E$$R$$I$$E = IR$

Ток вытягивается, напряжение выталкивается.

(Упрощенное объяснение) Двигатель - это большой резистор, ограничивающий ток, который проходит через него. Это длинная катушка провода. При заданном напряжении V и сопротивлении катушки R с помощью обычной формулы закона Ома I = V / R вы получите необходимый ток.

Светодиод - это очень очень маленький резистор, похожий на плавкий предохранитель, так как он пропускает очень большой ток, нагреваясь на пути. По сути, это короткое замыкание. Для полезной цели излучения света этот ток должен контролироваться извне. Если бы нагрев не был проблемой (нагрев на светодиодном переходе был причиной его гибели), он просто действовал бы как очень очень маленький резистор.

Думайте о моторе как о светодиоде + резисторе. Это все, что есть на самом деле в простейших терминах. И когда напряжение меняется, ток меняется через этот светодиод + резистор, или двигатель.

мы знаем, что приводы, такие как двигатели постоянного тока, шаговые двигатели, реле, соленоид, изготавливаются из катушек (индукторов), при подаче питания он используется для получения большого тока от источника, чем его номинальная мощность, поскольку обратная эдс катушки равна нулю в условие запуска (если мы используем быстродействующие предохранители, то он может перегореть), поэтому только они выдаются с более высоким номинальным током.

В другом примере есть различие между батареями, используемыми в автомобилях и инвертором. Когда автомобиль запускается, батарея должна подавать большой ток (очень высокий пусковой ток) в течение нескольких секунд, тогда ток нагрузки будет очень меньше (легкие нагрузки, аудио системы); аккумулятор, используемый с инвертором, всегда должен давать постоянный ток (пусковой ток будет меньше по сравнению с автомобилями).

но такие нагрузки, как светодиоды, являются чисто нереактивными, поэтому потребляемый ими ток не может изменяться, поэтому он может питаться от источника с точным номинальным током.