Когда люди говорят об устройстве, «рисующем» ток, что они имеют в виду? Почему устройства под нагрузкой «потребляют» больше тока?


21

В моем (крайне элементарном) понимании величина тока, протекающего в цепи, определяется а) его сопротивлением и б) напряжением источника питания (напряжение от начала до конца), которое заставляет заряд протекать через него.

Почему же тогда люди говорят об устройстве, «потребляющем» дополнительный ток, когда, например, двигатель сталкивается с большой силой? Во всяком случае, я ожидал бы, что это увеличит сопротивление в цепи и, следовательно, уменьшит протекающий ток. Что говорит нагрузка в цепи о том, в какой степени проталкивается заряд? Как это может привлечь больше?

Альтернативно: где мое понимание этих взаимодействий ошибочно? :)


1
Я подозреваю, что они сами не совсем понимают, что они имеют в виду, «рисуя» ток. Однако «нагрузка» - это, по сути, устройство, на которое подается энергия . Таким образом, для увеличения нагрузки, например, на двигатель, требуется, чтобы двигатель выдавал большую мощность, и, предполагая, что напряжение на двигателе является (более или менее) постоянным, это означает увеличение тока через двигатель (электрическая мощность - это произведение напряжения и тока).
Альфред Центавра

4
Возможно, лучше сказать, что устройство или нагрузка «принимает» или «позволяет» течь току, а не говорит, что оно «потребляет» ток. Распространенное заблуждение новичков, похоже, заключается в том, что источник питания будет пропускать свой номинальный ток через нагрузку - это неверно, только тот ток, который допустит нагрузка, будет течь.
Питер Беннетт

7
Если вы спрашиваете о двигателях, а не о «напряжении», сопротивление не изменяется под нагрузкой, а то, что называется обратным ЭДС, меняется. Обратная ЭДС свободно вращающегося двигателя приведет к тому, что ток будет минимальным. Противо-ЭДС исчезает, когда двигатель останавливается, и у вас остается относительно небольшое сопротивление обмоток.
Джордж Уайт

3
Также обратите внимание, что если вы подключите пылесос, шаг двигателя увеличивается. Это не так, потому что двигатель работает тяжелее. Это работает менее усердно! Он не способен перемещать воздух, и поэтому он не имеет ничего общего. Будучи более легким, он делает то же, что и двигатели со слабой нагрузкой: он ускоряется.
Каз

Ответы:


21

Думайте об этом как о «набирании» дополнительного дыхания во время бега, а не при ходьбе.

Цепь в нормальных условиях будет отображаться как определенный импеданс. Например, двигатель постоянного тока, работающий без механической нагрузки, будет вращаться со скоростью, определяемой числом его обмоток, контактов, постоянных магнитов и т. Д. Когда нагрузка прикладывается к валу, ротор замедляется, уменьшая импеданс обмоток. связаться. Упрощенно, полное сопротивление определяется скоростью (частотой), с которой оно вращается. Поскольку обмотки являются индуктивными, уменьшение угловой частоты уменьшает сопротивление. В результате ток увеличивается, поэтому он, так сказать, «больше дышит».


3
Ах, отлично! Таким образом, для человека, который еще не изучал переменный ток, я могу пока думать об этом (очень приблизительно) как о сопротивлении в главной цепи, которое фактически уменьшается, когда двигатель работает против чего-либо? Все снова в мире. Благодарность!
Крис Купер

2
Да, это правильно. Во время обучения вы обнаружите, что полное сопротивление (комплексное сопротивление) обмотки зависит от частоты переменного тока. В двигателе есть много других способствующих переменных, но суть в том, что XL = 2 * pi f L. Таким образом, комплексное сопротивление уменьшается с уменьшением частоты, как это предлагается в выражении реактивного сопротивления индуктора. Сопротивление (действительное) постоянного тока не изменяется, но комплексное сопротивление представляет собой векторную сумму R и XL, поэтому оно выше при подаче переменного тока или, в случае двигателя постоянного тока, при переключении обмоток через щетки и контакты.
Мартин

8

Под «вытягиванием дополнительного тока» большинство людей подразумевают именно то, что, как «находясь под [дополнительной] нагрузкой», оно подразумевает аналогичную вещь, то есть устройство должно подавать большую нагрузку на свою нагрузку.

Если вы подумаете об этом, если ток (и, следовательно, мощность, предполагающая постоянное напряжение) в двигателе уменьшится при более тяжелой нагрузке, то фундаментальный закон физики будет нарушен - будет выходить больше энергии, чем в. Существует много деталей, которые могут быть потеряны здесь, но по существу Противоэлектродвижущая сила (или обратная ЭДС) является причиной, по которой двигатели и другие подобные вещи работают так же, как они (см . также закон Ленца ). Грубая аналогия, возможно, заключается в том, что вы можете думать об этом как о двигателе, который физически подключен к нагрузке (аналогично трансформатору).

Довольно просто и информативно провести быстрый тест с (предпочтительно небольшим) двигателем, наполовину приличным (или настольным) источником питания и мультиметром (или прицелом с датчиком тока).
Настройте цепь для измерения тока через двигатель, затем наблюдайте текущие отклонения от пуска до полной скорости без нагрузки, затем приложите небольшую нагрузку и постепенно увеличивайте нагрузку до тех пор, пока двигатель не остановится (если это безопасно для двигателя и для себя - проверьте таблицу данных, в любом случае сделайте это кратко. Большинство полуприличных таблиц данных предоставить данные об сопротивлении обмотки, токе срыва, ненагруженном токе, графиках и т. д.)


6

Когда инженеры говорят, они хотят, чтобы вы знали, что они очень умны и имеют собственный язык, чтобы доказать это ... Вроде как «COP TALK», т. Е. «Преступник вышел из машины и вошел в учреждение, когда он обеспечил покупка продукта кока-колы перед повторным въездом в его автомобиль ... "

Для электрических или электронных целей:

«Рисование» означает потребление, вытягивание или использование какого-либо ресурса… Подобно тому, как вы можете «УБРАТЬ» молоко вверх по соломе из чашки, которая является источником, в электронике вы можете «УБРАТЬ» больше тока из источника. Используется почти исключительно в термине «Течение тока»

«Ток» - это термин, который мы используем для визуализации / представления / измерения электричества, проходящего через провод.

Когда люди говорят, что устройство «потребляет ток», они просто подразумевают, что устройство работает или использует питание от источника питания. В области электроники мы всегда озабочены тем, сколько сока требуется нашим устройствам или которые в настоящее время используются. Возможно, мы беспокоимся, потому что мы используем батарею, и мы боимся, что мы можем убить батарею, если мы «потянули слишком много», или, возможно, у нас могут быть проблемы с устройством. Может быть, он не включается, не загорается и не издает правильных звуков .... НО !!, похоже, он "рисует много тока". Это ценная информация для устранения неполадок, и она действительно заставляет вас звучать умно для людей. что не знаю о чем ты говоришь.

«НАГРУЗКА» - это просто устройство или часть цепи, которая использует питание от некоторого электрического источника. Рассматривая электрическую цепь, которая управляет чем-то вроде стиральной машины, кондиционера или жесткого диска в компьютере, мы говорим, что компонент представляет или фактически является «НАГРУЗКОЙ» цепи.

НО!!!!! Количество нагрузки может изменяться в зависимости от того, что устройство делает в любое конкретное время.

В качестве альтернативы, «НАГРУЗКА» может также относиться к общему количеству мощности, которая вытягивается из источника питания. Таким образом, мы можем также сказать: «Кондиционер создает большую нагрузку на наш контур, или в совокупности кондиционер, стиральная машина и компьютер слишком перегружены для одной бытовой цепи.

Когда устройство находится под нагрузкой, это означает, что оно выполняет работу, и ему требуется больше энергии от источника питания или «источника питания». Вы можете / будете видеть термин «Он находится под большой нагрузкой». Очевидно, что HEAVY LOAD дает представление о том, что устройство работает очень интенсивно, возможно, почти на пределе своих возможностей. Небольшая нагрузка предполагает обратное и тоже очевидное.

Таким образом, правильный вопрос заключается не в том, почему устройство под нагрузкой потребляет больше энергии, а в том, чтобы понять, что на самом деле означает термин «нагрузка» в этом сложном словаре инженеров. Факт, что устройство находится «под нагрузкой», фактически означает, что устройство просто использует питание или ток от источника питания. Таким образом, для любой конкретной цепи, чем тяжелее становится нагрузка, тем больше тока или мощности будет взято или получено из источника питания. Схема, которая НЕ находится под нагрузкой, вообще не потребляет питания или тока.

Обратите внимание, что «Питание» и «Ток» использовались в моем объяснении просто как общий способ описания электрической энергии, используемой устройством или схемой. Технически, «Ток» и «Мощность», хотя они оба имеют прямое отношение, представляют собой 2 разных измерения и имеют 2 разных значения для любой данной цепи.

Я надеюсь, что это поможет и ударит суть вашего вопроса ..

Спасибо за прочтение,

Кит Данхардт

ИЗВИНЯЮСЬ! Я видел только верхнюю часть вашего вопроса о токе и нагрузке ... Включение мотора показывает мне, что у вас более высокий уровень понимания, чем я на самом деле писал.

Теперь, когда дело касается мотора, он превращается во что-то вроде обезьяньего рывка просто из-за невероятно интересных вещей, которые действительно происходят, когда мотор работает.

Кажется довольно очевидным, что любое устройство с более высокой нагрузкой потребует больше энергии для работы. Например, двигатель, который в настоящее время поднимает 10 фунтов, должен в значительной степени тянуть удвоенную мощность, когда вес меняется до 20 фунтов. Не совсем, хотя, из-за многих причин, таких как трение и другие факторы, но достаточно сказать, что логика диктует, что машина, которая удваивает объем работы, должна использовать удвоенную энергию (при прочих равных условиях). Таким образом, «LOAD» может быть справедливо описан как объем работы, выполняемой машиной. Таким образом, чем тяжелее подъем в нашем примере, чем выше нагрузка, тем больше требуется мощность. Довольно прямо вперед.

Поэтому, рассматривая двигатель в строгом смысле как закон закона Ома постоянного тока, и учитывая ваш уровень понимания, не должно возникнуть никаких вопросов, почему более высокая нагрузка увеличивает ток в цепи. , Когда нагрузка становится больше, сопротивление нагрузки уменьшается. Таким образом, если приложенное напряжение остается тем же, но сопротивление нагрузки снижается, очевидно, что ток должен возрасти. Простой закон Ома. Единственная проблема в том, что цифры не работают.

Глядя на это из прямой зависимости между сопротивлением, напряжением, током, кажется, что двигатель не имеет электронного смысла. Числа не рассчитывают, как вы думали. И это именно та причина, по которой я решил не выбирать теорию переменного тока или коммуникации в качестве моей основной области исследования. Когда вы попадаете в эти теории, вещи начинают казаться нарушающими старый закон ОМС. Обратите внимание, я сказал, появляется. Когда вы, наконец, садитесь и делаете 4 страницы математических уравнений, все из которых основаны непосредственно на законе Ома и в соответствии с ним, все получается и доказывает, что именно то, что они сказали, должно произойти, даже если это не имеет смысла на первый взгляд ..

То, что на самом деле происходит в двигателе, когда он работает, представляет собой сложную серию взаимодействующих событий, которые по-своему влияют на течение тока. Наряду с трением, нагревом обмоток и некоторыми другими незначительными явлениями существует нечто, называемое противо-ЭДС. Это самый влиятельный фактор, хотите верьте, хотите нет.

Когда вы работаете с электродвигателем (давайте, пожалуйста, просто придерживайтесь двигателя постоянного тока для наших целей. Мой мозг уже начинает болеть, просто думая о попытке объяснить двигатель переменного тока.), Теоретически единственная потребляемая мощность - это потеря в трение подшипников и обмоток катушки. В противном случае электродвигатель «теоретически» не будет тянуть мощность. Из-за конструкции электродвигателя он фактически вырабатывает собственное электричество. ....... в некотором смысле ....... Так же, как работает трансформатор или электрический генератор, электродвигатель также использует идею о том, что зарядная катушка проводов будет фактически содержать энергию в магнитном поле, которое окружает себя когда электрический ток проходит через него. Когда это поле разрушается, он индуцирует напряжение на окружающей катушке проводов, равное 100% и противоположное току, который использовался для первоначальной зарядки катушки. (минус потери в катушке.) Это называется счетчиком ЭДС. В трансформаторном или генераторном устройстве получаемый в результате электрический ток направляется на его нагрузку или источник питания для использования по мере необходимости. Но в электродвигателе этот обратный ток течет обратно в его собственный источник питания с эффектом, по-видимому, замены тока, который был первоначально извлечен из него. Теперь добавьте в нагревание проводов влияние постоянных магнитов, которые также являются частью двигателя постоянного тока, и другие факторы, и, по крайней мере, для меня это становится математически невозможным для вычисления .... Ну, не совсем, но. ..Получить ваттметр и измерить фактическую мощность. Намного легче.. Один раз в жизни посчитай математику, чтобы доказать теорию, но после этого просто доверься ваттметру. Если вы попытаетесь выполнить слишком много таких вычислений в своей жизни, ваша голова взорвется, поэтому будьте предельно осторожны.

Единственное, чего не хватает в приведенном выше объяснении, это то, что, хотя мы говорили о двигателе постоянного тока, мы все еще имеем дело со строительством переменного тока и разрушением на катушке, потому что, когда двигатель постоянного тока вращается, он постоянно меняет полярность заряда в катушке. провода эффективно вырабатывают переменное напряжение. Это могло бы, вероятно, потребовать гораздо большего и лучшего объяснения, но я должен где-то обрезать его.

Хорошо, теперь объясним, почему ток увеличивается, когда двигатель удерживается или даже останавливается, пока все еще подается полная мощность. Теперь, когда двигатель остановлен, скажем, магнитное поле вокруг катушки никогда не разрушается. Без вращения двигателя вы просто запускаете полное напряжение прямо в прямой кусок провода. Возможно, длинный спиральный провод, но все же не так много электрического сопротивления. Таким образом, без включения и выключения вращения двигателя, полное напряжение от источника питания постоянно подается на катушку двигателя. Затем катушка начинает вытягивать огромное количество тока из источника питания и в то же время нагревать провода катушки, пытаясь вытолкнуть эту в основном замкнутую энергию. Следовательно! Ток проходит через крышу, и вы, скорее всего, разрушаете обмотки катушки. Это легко посмотреть на поверхность и сказать:

Кит


Это был хороший ответ! Спасибо за ваше объяснение.
Крис Купер

Ах, да, это также объяснило мне, почему сопротивление движению двигателя может вызвать перегрев вещей. Вы фактически закорачиваете это. Еще раз спасибо!
Крис Купер

5

В конце концов, ваша путаница проистекает из закона Ома. Закон Ома применяется только к омическим компонентам (то есть их сопротивление очень мало изменяется по отношению к другим переменным, оно немного глупо, поскольку определение в основном означает «Компонент, который придерживается закона Ома).

Дело в том, что большинство компонентов не омические. Это, конечно, означает, что его сопротивление может измениться, и, следовательно, измениться ток. Но поскольку сопротивление - это то, что мы создали (в физическом сопротивлении нет ничего физического), фактическое изменение - это изменение тока, которое равнозначно изменению Voltage/Currentили Resistance.

Хорошо ... так что есть много объектов, которые не являются омическими. Самым простым, что я могу придумать, является соленоид (или электромагнит). «Идеальный» соленоид имеет воображаемое сопротивление и очень не омичен. Он сопротивляется ИЗМЕНЕНИЯМ в течении. Учитывая, что они существуют во всех двигателях, вы должны понимать, что двигатели НЕ ОМОНИЧЕСКИЕ.

Таким образом, потребление тока не пропорционально напряжению на двигателях.

Еще один способ думать об этом с трубами. Простая труба будет пропускать больше воды, чем больше давления вы оказываете за ней. Чем толще труба, тем больше расход воды на давление.

Тем не менее, вы также можете иметь такие вещи, как цистерны в вашем сантехнике. Когда вы включаете давление воды, много воды течет. Однако, когда бак начинает заполняться, вода перестает течь. Можете ли вы поговорить со мной о сопротивлении цистерны?


5
Я пытаюсь понять, что в сопротивлении нет ничего физического .
Аниндо Гош


1
Как "измерить" сопротивление? Это просто отношение тока к напряжению. Если не было тока или напряжения, вы НЕ МОЖЕТЕ измерить сопротивление. Для некоторых вещей это соотношение в основном постоянное, но для большинства оно не соответствует действительности.
Арон

1
Это физическое свойство материалов, такое как плотность или диэлектрическая проницаемость.
pjc50

@ pjc50, пожалуйста, опишите, как вы определяете физическое свойство сопротивления для плазмы.
Арон

3

1) Мы называем это «током потребления», потому что, когда нагрузка подключена к источнику, электроны стремятся совмещаться и двигаться к положительному полюсу источника. Для измерения количества электронов (заряда), а также времени , у нас есть количество, называемое текущим . И мы предполагаем, что направление тока противоположно потоку электронов. Так что это называется « током» из источника, что фактически означает, что источник притягивает электроны от нагрузки .

2) Мы не можем сделать вывод, что нагрузка напрямую потребляет больше тока. Рассмотрим резистивную нагрузку, подключенную к источнику постоянного тока, он потребляет ток V / R. Предположим, что произошло короткое замыкание, R падает до нуля. Тогда ток равен V / 0, то есть бесконечность . Это нежелательная неисправность в цепи. А на OC он рисует нулевой ток. Таким образом, когда источник подключен к нагрузке, он потребляет оптимальный ток .


1

Мощность, подаваемая на двигатель, равна V x I. Если напряжение постоянное и двигатель требует большей мощности (поскольку его механическая нагрузка увеличивается), то от источника напряжения берется больший ток.


0

Электрический потенциал точки или «узла» - это степень, в которой он притягивает электроны; если это разрешено, электроны будут течь из точек с более низким потенциалом в точки с более высоким потенциалом, выполняя работу в процессе. Можно вытолкнуть электроны из точек с более высоким потенциалом в точки с более низким потенциалом (это то, что делают батареи и источники питания), но для этого требуется добавление энергии откуда-то еще.

Говорят, что устройство «извлекает ток из узла», если оно позволяет электронам из других узлов (обычно с более низким потенциалом) течь к этому узлу. Говорят, что устройство «поглощает ток из узла», если электроны из других узлов перетекают в этот узел, независимо от того, имеет ли этот другой узел более низкий потенциал (так что он может просто позволить потоку электронов туда), или другой узел имеет более высокий потенциал и электроны должны быть вытолкнуты. Устройство называется «источником тока для узла», если электроны из этого узла перетекают в другие узлы (опять же, без учета относительных потенциалов). Я не знаю ни одного термина, который был бы похож на «источник», но имел в виду, что электронам просто давали течь.

Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.