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인터랙티브 실험실

모델과 방법

로그인

전기 → 회전

브러시 직류 전동기.

코일 세 개. 영구 자극 두 개. 기계적으로 전환되는 회로 하나.

회전자 구조치 3개 · 권선 3개 · 정류자편 3개

회전자 극 (권선 치)

전기자와 그 전기 회로를 다시 만듭니다. 구성을 바꾸면 실험이 다시 시작되고 궤적이 지워집니다.

동적 회전자 N/S 색상

빨강 N / 파랑 S: 전기자 여자. 회색: 거의 0. 치 카드를 선택하면 추적됩니다.

DC 전원

인가 전압9.0 V

0 V12 V

축 부하8.0 mN·m

무부하 회전제동

기준 공극 자기장0.45 T

0 T0.60 T

브러시와 축정상

실험 프리셋

각 프리셋은 기준 전원, 부하, 자기장을 복원한 뒤 조건 하나를 바꿉니다.

기준 전원, 부하, 자기장, 보기, 학습 시간을 복원하고 회전자 구조는 유지한 채 새 궤적을 시작합니다.

조립 보기

시각화

자기장관습적 전류로런츠 힘부품 라벨

권선 추적

드래그로 회전 · Shift + 드래그로 이동 · 더블클릭으로 보기 초기화

기록

롤링 궤적만 지우고 새 실행 번호를 시작합니다. 모터 상태는 바뀌지 않습니다.

모델 기준

vⱼ − vⱼ₊₁ = R iⱼ + L diⱼ/dt + ω ∂λⱼ/∂θ
τ = Σ iⱼ ∂λⱼ/∂θ · eⱼ = ω ∂λⱼ/∂θ
J dω/dt = τ − bω − τ_load − τ_friction

권선 구조: 닫힌 고리 안의 3개 분기; 분기당 72회 감음
권선 저항 / 인덕턴스: 분기당 2.4 Ω / 1.2 mH
전면 브러시 접촉 저항: 브러시당 0.12 Ω
관성 / 점성 마찰: 2.8 × 10⁻⁵ kg·m² / 1.5 × 10⁻⁵ N·m·s
적분기: 후진 오일러 회로; 반암시적 회전자; 스텝당 최대 20 μs
기준 자성 재료: μᵣ: 회전자 500; 요크 900; 자석 1.05
기준 공극 자속밀도: 극축 샘플 지점에서 0.45 T

모델링하지 않은 요소: 상호 인덕턴스, 자기장 표시에서의 전기자 반작용, 철심 포화, 히스테리시스, 맴돌이 전류, 단부 누설, 브러시 아크, 마모, 접점 바운스, 열 한계. 1 nF 노드 커패시턴스는 회로 정규화를 위한 값입니다.

모델 자체 검사

백그라운드 워커에서 2치, 3치, 4치 회로에 대한 원본 실험실 검사를 실행합니다. 몇 초가 걸릴 수 있으며 실험을 바꾸지는 않습니다.

Space시간 일시정지 / 재개

작동 원리

전류. 자기장. 운동.

축 스스로가 전환하는 실제 회로입니다.

3극 회전자 / 정류자편 3개

축 속도

0rpm

공급 전류

0.00A

전자기 토크

0.0mN·m

역기전력 · 등가값

0.00V

장면에서 부품을 클릭하면 그 기능을 살펴볼 수 있습니다.

B 자기장전류 I힘 F

회전자를 지나 N → S; 강철 리턴을 지나 S → N.
2D 고정자 자기장 근사 · 화살촉은 방향을 나타낼 뿐 움직임이 아닙니다.

B 자기장 프로브를 켜세요. 자기장 단면 카메라에서 측정됩니다.

브러시 접점 / 실시간 단면

회전 · 확대 · 살펴보기
Shift + 드래그로 이동 · 더블클릭으로 시점 초기화

전동기와 자기 회로를 구성하는 중입니다.

독립 실행 WebGL 2 / 네트워크 불필요

물리 시간0.000 s

회전자15.0°

권선 전류 / 물리 시간

A B C

델타 권선 / 구리 정류자편 3개

전기 동력 균형

전기 입력

변환됨 · τω

권선 발열

브러시 발열

저장 + 솔버

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교육용 기준 모델 · 동력

브러시 DC 모터 실험실

2치, 3치, 4치 브러시 DC 모터를 다시 만들어, 정류와 부하, 잠김, 관성 회전이 하나의 회로 해석에서 어떻게 나오는지 지켜보세요.

이 실험실은 순전히 교육을 위해 만든 영구자석 브러시 DC 모터이며, 상용 제품의 치수 복제품도 검증된 성능 모델도 아닙니다. 선택한 2치, 3치, 4치 전기자는 정확히 그 수만큼의 연속된 72회 권선과 구리 정류자편을 지니며, 닫힌 고리로 이어져 있습니다. 회전자를 바꾸면 치의 배치, 권선, 리드, 정류자편, 회로 행렬, 궤적 채널, 라벨이 모두 다시 만들어집니다.

고정된 탄소 브러시 두 개가 각도에 따라 정류자와 접촉합니다. 모든 권선 분기에 대한 키르히호프 방정식을 매 스텝마다 암시적으로 풉니다. 역기전력과 전자기 토크는 자기장에서 유도된 같은 자속쇄교 미분값을 쓰므로, 변환된 전기 동력은 토크와 속도의 곱과 정확히 일치합니다. 회전자를 움직이는 목표 속도나 애니메이션 타이머는 어디에도 없습니다 — 속도는 토크, 베어링 마찰, 선택한 부하에서 나옵니다.

자기장은 유한체적 벡터 퍼텐셜 해석으로 미리 계산한 2차원 고정자 전용 기준값이며, 자기장 설정값에 따라 선형으로 크기가 조정됩니다. 전기자 반작용, 철심 포화, 히스테리시스, 맴돌이 전류, 단부 누설은 생략되어 있습니다. 회전자 치의 색상은 실측 자기장이 아니라, 등저항 근사를 사용해 권선 전류에서 계산한 전기자 여자를 보여줍니다. 브러시 아크, 마모, 접점 바운스, 열 한계는 시뮬레이션하지 않습니다.

직접 실험해 보세요 — 축에 부하를 걸어 속도가 떨어지고 전류가 오르는 모습을 보거나, 전원을 반전시켜 회전자가 반전되기 전에 제동이 걸리는 모습을 보거나, 브러시를 들거나 전원을 개방해 회전자가 관성으로 돌게 하거나, 축을 잠가 잠김 전류와 구동 전류를 비교해 보세요. 2치 회전자에는 어느 브러시도 구동할 수 없는 실제 데드 포지션이 있습니다.

사양

회전자 옵션: 권선 치, 권선, 정류자편 2개, 3개 또는 4개
권선: 코일당 72회 감음; 분기당 2.4 Ω, 1.2 mH
전원: 0–12 V, 반전 가능
기준 공극 자기장: 극축에서 0.45 T (0–0.60 T 조절 가능)
적분기: 후진 오일러 회로, 반암시적 회전자, 스텝당 최대 20 μs
자기장 기준: 2D 유한체적 정자기 해석, 321 × 321 격자

전체 전시물

전류. 자기장. 운동.

이번 호 전시물