Les appareils électriques «prennent-ils ce dont ils ont besoin»

Un concept de l'électronique que j'ai du mal à comprendre, c'est si des choses comme les moteurs, les actionneurs, les solénoïdes, etc. utilisent autant de puissance que nécessaire ou ce que vous leur donnez.

Si un moteur a besoin de 12 volts et de 500 mA et que je l'alimente en 12 volts et 3000 mA, ne consommera-t-il que 500 mA? De plus, si je le fournis avec 15 volts et 500 mA, que se passera-t-il?

Il semble logique qu'une LED et un moteur à courant continu soient très différents lorsqu'il s'agit d'exiger / d'utiliser de l'électricité alors qu'une LED doit être complètement régulée et (je suppose) qu'un moteur à courant continu ne le fait pas.

Ma compréhension est-elle mauvaise?

S'il a besoin de 500 mA, cela prendra 500 mA, même si vous fournissez une capacité de 3000 mA . Si vous vous tenez au fond des chutes du Niagara avec un seau de 10 litres, vous pouvez le remplir jusqu'à ce qu'il contienne 10 litres, même si la cascade a la capacité de fournir beaucoup plus.

Cela est généralement vrai pour les lampes à incandescence, les moteurs, les autres éléments constitués de bobines et la plupart des appareils électroniques antérieurs aux semi-conducteurs. Cela est également généralement vrai pour de nombreux circuits intégrés, qui tirent de leurs rails d'alimentation au besoin.

C'est particulièrement faux pour les LED et les transistors bipolaires, qui peuvent tous deux tirer facilement suffisamment de courant pour s'autodétruire à moins d'être maintenus à une tension très spécifique.

La surtension est presque toujours mauvaise pour presque tout. Une électronique simple peut fonctionner en cas de sous-tension (moteurs, lampes). Les semi-conducteurs ne le feront pas.

Imaginez une connexion électrique comme étant un arbre qui peut tourner et peut connecter une machine qui serait alimentée par l'arbre à un appareil qui le fera tourner. Si le dispositif d'entraînement fait tourner l'arbre, une machine du monde réel qui n'a pas de source d'énergie appliquera au moins un couple dans le sens opposé à la rotation (essayant effectivement de le ralentir) - un certain couple dans cette direction viendra du frottement du roulement d'entrée si rien d'autre. La quantité d'énergie transférée via l'arbre sera le produit du couple et de la vitesse de rotation en radians par seconde [les unités sont des radians par seconde car à cette vitesse, la fin d'un bras de couple l distance-unités longues se déplacera l distance -unités par seconde].

Certains types d'appareils d'entraînement "tenteront" de fournir une certaine quantité de couple à peu près à n'importe quelle vitesse. D'autres types d'appareils d'entraînement "essaieront" de faire tourner l'arbre à une vitesse particulière, fournissant autant de couple (jusqu'à une certaine limite) que nécessaire pour le faire. La plupart des types d'appareils d'entraînement tourneront à une certaine vitesse sans charge, mais tourneront plus lentement dans des conditions d'augmentation du couple de charge.

Inversement, certains types d'appareils entraînés appliqueront un niveau de couple de charge presque constant quelle que soit la vitesse à laquelle ils sont entraînés, certains n'appliqueront presque aucun couple lorsqu'ils seront conduits en dessous d'une certaine vitesse, mais "essayez" d'empêcher l'entrée de tourner plus vite que cela, résister avec autant de couple que nécessaire pour le faire (jusqu'à un certain point). De nombreux types d'appareils entraînés résisteront à un certain couple presque indépendamment de la vitesse, mais le couple sera plus élevé à des vitesses supérieures à des vitesses inférieures.

Chaque fois que le couple du fournisseur est supérieur à celui du consommateur, la vitesse de l'arbre augmente; quand il est plus bas, il diminue. Étant donné que l'augmentation de la vitesse entraîne une baisse du couple de la plupart des conducteurs mais entraînera une augmentation du couple de la plupart des consommateurs, la vitesse augmentera jusqu'à ce qu'elle atteigne un niveau où les deux niveaux de couple sont égaux.

Dans certains cas, on peut penser que la vitesse de rotation est définie par le fournisseur; dans certains cas, il est fixé par le consommateur. Dans de nombreux cas, il est défini par une interaction des deux.

Dans le monde électrique, le courant est largement analogue à la vitesse de rotation et la tension est analogue au couple. Tout comme il est possible d'avoir appliqué un couple sans que quelque chose bouge, mais (en l'absence de roulements sans friction), on ne peut pas avoir de mouvement continu sans couple, de même on peut avoir appliqué une tension sans flux de courant, mais le flux de courant (sauf dans les supraconducteurs) nécessite une tension. La seule chose étrange à propos de l'analogie est que la plupart des moteurs consomment un courant proportionnel au couple mécanique, tout en diminuant la tension qui est proportionnelle à la somme de leur vitesse de rotation (ils perdent également une tension supplémentaire qui est proportionnelle au courant appliqué).

Considérez la loi d'Ohm :

Ici, nous avons trois variables: tension, courant, résistance. Pour toute charge résistive, les trois seront toujours liés par cette équation.

Si c'est difficile à comprendre, considérez une équation à trois variables plus observable et familière, la deuxième loi de Newton :

La force est le produit de la masse et de l'accélération. Dans un environnement sans frottement, quelque chose qui n'accélère pas ne doit pas appliquer de force. Pour tenir compte du frottement, quelque chose qui n'accélère pas doit avoir des forces appliquées qui annulent exactement le frottement, de sorte qu'il n'y a aucune force nette. Lorsqu'il y a force, une masse accélère; et il accélérera moins s'il est plus massif.

Supposons que vous vouliez remorquer une remorque à vitesse constante. Votre remorque va avoir un certain frottement de l'air et des pneus, et la machine de remorquage devra équilibrer cette force pour maintenir la vitesse souhaitée. Si la remorque ne bouge pas déjà, la machine de remorquage devra appliquer plus de force pour accélérer la remorque. Si vous remorquez en montée, il faudra encore plus de force pour surmonter la gravité. En descendant, vous devrez peut-être appliquer une force vers l'arrière.

Peu importe si vous utilisez un vélo ou une locomotive comme machine de remorquage, tant que vous pouvez appliquer suffisamment de force pour maintenir la vitesse souhaitée. Dans les deux cas, la force est la même, bien que la gamme de forces pouvant être fournies par un vélo et une locomotive soit évidemment très différente.

$F=ma$

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

Le courant est tiré, la tension est poussée.

(Explication simplifiée) Un moteur est essentiellement une grande résistance, limitant le courant qui le traverse. C'est une longue bobine de fil. Lorsqu'on leur donne la tension V et la résistance de bobine R, avec la formule régulière de la loi d'Ohm I = V / R, vous obtenez le courant dont il a besoin.

Une LED est essentiellement une très très petite résistance, comme un fusible, car elle laisse passer une très grande quantité de courant, s'échauffant en cours de route. Il s'agit essentiellement d'un court-circuit. Dans le but utile d'émettre de la lumière, ce courant doit être contrôlé de l'extérieur. Si la chaleur n'était pas un problème (la chaleur à la jonction LED étant ce qui la tue), elle agirait simplement comme une très très petite résistance.

Considérez un moteur comme une résistance led +. C'est tout ce qu'il y a de plus simple. Et à mesure que la tension change, le courant change à travers ce combo led + résistance, ou le moteur.

nous savons que les actionneurs comme les moteurs à courant continu, les moteurs pas à pas, les relais, les solénoïdes sont fabriqués par des bobines (inductances); lorsque l'alimentation est fournie, elle tirait beaucoup plus de courant de la source que sa valeur nominale; parce que la FEM arrière de la bobine est nulle dans le condition de démarrage (si nous utilisons des fusibles à réaction rapide, ils peuvent sauter), donc seuls ils sont donnés avec le courant nominal le plus élevé.

un autre exemple, il y a une différence entre les batteries utilisées dans les automobiles et l'onduleur.Lorsque le véhicule est démarré, la batterie doit fournir beaucoup de courant (courant d'appel très élevé) pendant quelques secondes, alors le courant de charge serait très inférieur (charges légères, audio systèmes); la batterie utilisée avec l'onduleur doit toujours fournir un courant permanent (le courant d'appel sera moindre par rapport aux automobiles).

mais les charges comme les LED sont de type purement non réactif, de sorte que le courant qu'elles utilisent ne peut pas varier et peut donc être alimenté par la source avec un courant nominal exact.