वजन उठाने वाली मोटर के लिए आवश्यक टॉर्क को समझना

Question

यह मेरे दूसरे प्रश्न में टॉर्क और स्टेपर मोटर्स को समझने की कोशिश का एक सिलसिला है । मैं यह समझने की कोशिश कर रहा हूं कि एक छोटे से वजन को उठाने के लिए टोक़ को एक मोटर की आवश्यकता होगी, और इसमें शामिल सूत्र।

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मेरे प्रश्न का पहला भाग यह सत्यापित करना है कि क्या मैं इसकी सही गणना कर रहा हूँ:

मान लीजिए कि मेरा वजन 450 ग्राम है (लगभग आधा पाउंड) तो गुरुत्वाकर्षण बल इसे नीचे खींच रहा है:

$\begin{align} F &= ma \\ &= 0.450 \:\mathrm{kg} * 9.8 \:\mathrm{m}/\mathrm{s}^2 \\ &= 4.41 \:\mathrm{N} \\ \end{align}$

अगर मेरे पास मेरी स्ट्रिंग के लिए स्पिंडल के साथ एक स्टेपर मोटर है जो 5 सेमी के त्रिज्या के साथ मेरी मोटर को ऊपर खींचती है। मुझे लगता है कि मेरी टोक़ की जरूरत होगी:

$\begin{align} T &= Fr \\ &= F * 0.005 \\ &= 0.022 \:\mathrm{Nm} \\ \end{align}$

तो अब अगर मैं उस वजन को स्थानांतरित करना चाहता हूं तो मुझे एक स्टेपर मोटर खोजने की जरूरत है जो 0.022 एनएम से अधिक टॉर्क का उत्पादन कर सके, है ना?

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मेरे सवाल का अनुसरण यह है कि अगर मैं यह देखना चाहता हूं कि मैं इसे कितनी तेजी से आगे बढ़ा सकता हूं तो मुझे टॉर्क स्पीड कर्व देखने की जरूरत है, है ना?

मेरा भ्रम यह है: क्या मुझे यह सुनिश्चित करना है कि मैं अपनी ज़रूरत के हिसाब से टॉर्क पाने के लिए काफी धीमी गति से आगे बढ़ रहा हूं, या क्या यह कहता है कि यदि आपको इस टॉर्क की जरूरत है तो आप इस गति से ऊपर नहीं जा पाएंगे क्योंकि मोटर ने जीत हासिल की ' t तुम्हें?

Comments

"450 ग्राम वजन" निरर्थक है। वह "450 ग्राम द्रव्यमान " होना चाहिए ।

— ओलिन लेट्रोप

यह बिलकुल भी बकवास नहीं है, हम जानते हैं कि वास्तव में उनका क्या मतलब है। यह सिर्फ औपचारिक रूप से सही नहीं है।

— एतानि

@OlinLathrop अंशांकन वजन ।

— वायु

@ ओनलीथ्रोप - बयानबाजी को बंद करें, कृपया। जबकि आप शब्दावली के संबंध में सही हैं, आप इस विशेष मामले में शब्दावली के महत्व के बारे में गलत हैं। मैं मानता हूं कि सही इकाइयों का उपयोग महत्वपूर्ण है, लेकिन इकाइयों के बारे में अतिशयोक्ति अनावश्यक है।

@OlinLathrop आप सही हैं मुझे बड़े पैमाने पर कहना चाहिए था और वजन नहीं जो मेरे हिस्से में आलस्य था। हालाँकि मुझे लगा कि टूटी हुई खिड़कियों का दर्शन अस्वीकृत साबित हुआ था :)

— उलझन

Answer 1

आपके पास सही अवधारणा है, लेकिन एक दशमलव बिंदु फिसल गया है। 5 सेमी = 0.05 मीटर। आपके 450 ग्राम द्रव्यमान पर गुरुत्वाकर्षण बल 4.4 N है, जैसा कि आप कहते हैं, इसलिए सिर्फ गुरुत्वाकर्षण के साथ रखने के लिए टोक़ (4.4 N) (0.05 m) = 0.22 Nm है।

हालाँकि, यह सिस्टम को स्थिर स्थिति में रखने के लिए पूर्ण न्यूनतम टोक़ है। यह वास्तव में द्रव्यमान को बढ़ाने और अपरिहार्य घर्षण पर काबू पाने के लिए कुछ भी नहीं छोड़ता है।

आवश्यक वास्तविक टोक़ प्राप्त करने के लिए, आपको यह निर्दिष्ट करना होगा कि आप कितनी तेजी से इस द्रव्यमान को ऊपर ले जाने में सक्षम होना चाहते हैं। उदाहरण के लिए, मान लें कि आपको कम से कम 3 m / s you की आवश्यकता है। एफ = मा के न्यूटन के नियम को हल करना:

(0.450 किग्रा) (3 मीटर / सेकंड) = 1.35 एन

गुरुत्वाकर्षण को संतुलित करने के लिए 4.4 एन के अलावा, इसका मतलब है कि आपको 5.8 एन ऊपर की ओर बल की आवश्यकता है। 0.05 मीटर के दायरे में, जो 0.28 एनएम के टॉर्क के लिए निकलता है। कुछ घर्षण होगा और आप कुछ मार्जिन चाहते हैं, इसलिए इस उदाहरण में एक 0.5 एनएम मोटर करेगा।

यह भी ध्यान दें कि टोक़ मोटर के लिए एकमात्र मानदंड नहीं है। शक्ति एक और महत्वपूर्ण है। इसके लिए आपको यह तय करना होगा कि आप सबसे तेज गति क्या चाहते हैं ताकि आप बड़े पैमाने पर ऊपर की ओर खींच सकें। उदाहरण के लिए मान लें कि 2 मी / से। ऊपर से, हम जानते हैं कि सबसे ऊपर की ओर बल 5.8 N है।

(5.8 एन) (2 मीटर / सेकंड) = 11.6 एनएम / एस = 11.6 डब्ल्यू

घर्षण के कारण कुछ नुकसान के लिए लेखांकन और थोड़ा मार्जिन छोड़ने के बाद, मोटर को लगभग 15 डब्ल्यू न्यूनतम के लिए रेट किया जाना चाहिए।

Comments

मेरे पास एक टिप्पणी है सर। आपका स्पष्टीकरण वास्तव में अच्छा और स्पष्ट था लेकिन मेरा एक प्रश्न है: मान लीजिए कि मैं मोटर को बहुत तेजी से स्पिन करना चाहता हूं ताकि मैं तेजी से वजन बढ़ा सकूं। मान लीजिए कि मैं इसे निरंतर गति के साथ 10 मीटर / सेकंड पर खींचना चाहता हूं। यदि मैं अपने हाथ से एक धक्का के साथ प्रारंभिक 10 मीटर / एस की गति प्रदान करता हूं तो मोटर उस गति तक पहुंचती है, क्या मोटर को केवल 10 मीटर / सेकंड रखने के लिए गुरुत्वाकर्षण और घर्षण को दूर करने के लिए 0.22Nm प्लस थोड़ा और प्रदान करना होगा गति? यही बात 100 m / s पर लागू होती है? यदि मैं, किसी तरह, मोटर को प्रारंभिक धक्का 100 m / s प्राप्त कर दूं, तो क्या मोटर को केवल 0.22Nm प्रदान करने की आवश्यकता होगी?

— समीउल

@ सैमुल: हां, आपको लगता है कि टॉर्क के संबंध में सही अवधारणा है। ध्यान दें कि उर्ध्व गति को बनाए रखने के लिए आवश्यक शक्ति अभी भी वहाँ है।

— ओलिन लेथ्रोप

आपको बहुत - बहुत धन्यवाद! मैं विश्वास नहीं कर सकता था कि मैं जो कह रहा था वह सही था ... इसलिए यदि मैं 100000 मीटर / सेकंड की गति रखना चाहता हूं तो मुझे बस उस गति तक तेजी लाने और वजन उठाने के लिए एक वास्तविक छोटे टोक़ रखने की आवश्यकता है? वह आश्चर्यजनक है! निश्चित रूप से मुझे लगता है कि घर्षण तेजी से बढ़ सकता है इसलिए हो सकता है कि उच्च गति पर मुझे घर्षण से लड़ने के लिए एक विशाल टॉर्क प्रदान करना होगा, क्या मैं सही हूं? यह मेरा आखिरी प्रश्न है, मैं वादा करता हूं :)

— समुल

@ सलाम: किसी भी स्थिर गति पर, आपको केवल गुरुत्वाकर्षण और घर्षण का सामना करने के लिए पर्याप्त टोक़ की आवश्यकता होती है। हालांकि, इसके साथ दो गोचारण हैं। घर्षण का पहला भाग गति (चिपचिपा घर्षण) के समानुपाती होगा। एयर ड्रैग और भी बदतर है, गति के वर्ग के समानुपाती। दूसरा, आवश्यक शक्ति टोक़ की गति का समय है। बिना घर्षण वाले एक आदर्श प्रणाली में, 10 मीटर / 1000 मीटर / सेकंड बनाए रखने के लिए टोक़ एक समान है, लेकिन उच्च गति पर उस टोक़ का उत्पादन करने के लिए आवश्यक शक्ति 100 गुना अधिक है। यदि आपको 10 W / s पर 15 W की आवश्यकता है, तो आपको 1000 m / s पर 1.5 kW की आवश्यकता होगी।

— ओलिन लेथ्रोप

बहुत बहुत धन्यवाद!!! आप बहुत स्पष्ट थे! मैं आखिरकार इसे समझ सका। यह आख़िरकार बहुत ही अजीब लग सकता है, लेकिन मेरी ग़लतफ़हमी को ख़त्म कर देने वाले फिज़िक्स ने इसे थोड़ा भ्रमित कर दिया, लेकिन अब आपने इसे बहुत स्पष्ट कर दिया है!

— सैमुल