¿Los dispositivos eléctricos "toman lo que necesitan"

Un concepto de electrónica que me cuesta entender es si cosas como motores, actuadores, solenoides, etc. utilizan tanta potencia como necesitan o lo que les das.

Si un motor necesita 12 voltios y 500 ma y lo suministro con 12 voltios y 3000 ma, ¿consumirá solo 500 ma? Además, si lo suministro con 15 voltios y 500 ma, ¿qué sucederá?

Parece lógico que un LED y un motor de CC sean muy diferentes cuando se trata de requerir / usar electricidad donde un led tiene que estar completamente regulado y (supongo) que un motor de CC no lo hace.

¿Está mal mi entendimiento?

Si necesita 500 mA, entonces se llevará a 500 mA, incluso cuando se proporciona un 3000 mA de capacidad . Si está parado en el fondo de las cataratas del Niágara con un cubo de 10 litros, puede llenarlo hasta que contenga 10 litros, a pesar de que la cascada tiene la capacidad de proporcionar mucho más.

Esto es generalmente cierto para lámparas incandescentes, motores, otras cosas hechas de bobinas y la mayoría de los dispositivos electrónicos que son anteriores a los semiconductores. También es generalmente cierto para muchos circuitos integrados, que se extraen de sus rieles de alimentación según sea necesario.

Es específicamente falso para los LED y los transistores bipolares, los cuales pueden extraer fácilmente suficiente corriente para autodestruirse a menos que se mantengan a un voltaje muy específico.

El sobrevoltaje casi siempre es malo para casi todo. La electrónica simple puede funcionar cuando está bajo voltaje (motores, lámparas). Los semiconductores no lo harán.

Imagine una conexión eléctrica como un eje que puede girar, y puede conectar una máquina que sería alimentada por el eje a un dispositivo que lo haga girar. Si el dispositivo de accionamiento está girando el eje, una máquina del mundo real que no tiene una fuente de energía aplicará al menos algo de torque en la dirección opuesta a la rotación (tratando efectivamente de reducir la velocidad); vendrá algo de torque en esa dirección de la fricción que soporta la entrada, si nada más. La cantidad de energía transferida a través del eje será el producto del par y la velocidad de rotación en radianes por segundo [las unidades son radianes por segundo porque a esa velocidad, el extremo de un brazo de torque l unidades de distancia se moverá l distancia -unidades por segundo].

Algunos tipos de aparatos de conducción "intentarán" suministrar una cierta cantidad de torque a casi cualquier velocidad. Otros tipos de aparatos de conducción "intentarán" girar el eje a una velocidad particular, suministrando tanto torque (hasta cierto límite) como sea necesario para hacerlo. La mayoría de los tipos de aparatos de conducción girarán a cierta velocidad sin carga, pero girarán más lentamente en condiciones de mayor par de carga.

Por el contrario, algunos tipos de aparatos impulsados ​​aplicarán un nivel de par de carga casi constante, independientemente de la velocidad con la que se conducen, algunos no aplicarán casi ningún par cuando se manejen por debajo de cierta velocidad, pero "intentan" evitar que la entrada gire más rápido que eso, resistir con el mayor par necesario para hacerlo (hasta cierto punto). Muchos tipos de aparatos accionados resistirán con un par casi sin importar la velocidad, pero el par será mayor a velocidades más altas que a velocidades más bajas.

Cada vez que el par del proveedor sea mayor que el del consumidor, la velocidad del eje aumentará; cuando es más bajo, disminuirá. Dado que el aumento de la velocidad hace que el torque de la mayoría de los conductores disminuya, pero hará que el torque de la mayoría de los consumidores aumente, la velocidad aumentará hasta que alcance un nivel en el que los dos niveles de torque sean iguales.

En algunos casos, uno puede pensar en la velocidad de rotación establecida por el proveedor; en algunos casos lo establece el consumidor. En muchos casos, se establece por una interacción de los dos.

En el mundo eléctrico, la corriente es en gran medida análoga a la velocidad de rotación y el voltaje es análogo al par. De la misma manera que es posible haber aplicado el par sin que algo se mueva pero (sin rodamientos sin fricción) no se puede tener un movimiento continuo sin par, así también se puede aplicar voltaje sin flujo de corriente, pero el flujo de corriente (excepto en superconductores) requiere voltaje. Lo extraño de la analogía es que la mayoría de los motores consumen corriente proporcional al par mecánico, mientras que caen voltaje que es proporcional a la suma de su velocidad de rotación (también caen algo de voltaje adicional que es proporcional a la corriente aplicada).

Considere la ley de Ohm :

Aquí tenemos tres variables: voltaje, corriente, resistencia. Para cualquier carga resistiva, los tres siempre estarán relacionados por esta ecuación.

Si eso es difícil de entender, considere una ecuación de tres variables más observable y familiar, la segunda ley de Newton :

La fuerza es producto de la masa y la aceleración. En un entorno sin fricción, algo que no se está acelerando no debe tener fuerza aplicada. Teniendo en cuenta la fricción, algo que no está acelerando debe tener fuerzas aplicadas que cancelen exactamente la fricción, de modo que haya una fuerza neta cero. Cuando hay fuerza, una masa se acelerará; y se acelerará menos si es más masivo.

Digamos que desea remolcar un remolque a una velocidad constante. Su remolque tendrá algo de fricción por el aire y los neumáticos, y la máquina de remolque tendrá que equilibrar esa fuerza para mantener la velocidad deseada. Si el remolque ya no se mueve, la máquina de remolque tendrá que aplicar más fuerza para acelerar el remolque. Si está remolcando cuesta arriba, se necesitará más fuerza para vencer la gravedad. Al descender, es posible que deba aplicar una fuerza hacia atrás.

No importa si usa una bicicleta o una locomotora como máquina de remolque, siempre que pueda aplicar la fuerza suficiente para mantener la velocidad deseada. En cualquier caso, la fuerza es la misma, aunque el rango de fuerzas que puede suministrar una bicicleta y una locomotora es obviamente muy diferente.

$F=ma$

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

Se extrae la corriente, se empuja el voltaje.

(Explicación simplificada) Un motor es esencialmente una resistencia grande, lo que limita la corriente que lo atraviesa. Es una larga bobina de alambre. Cuando se le da voltaje V y resistencia de bobina R, con la fórmula regular de la Ley de Ohm I = V / R se obtiene la corriente que necesita.

Un LED es esencialmente una resistencia muy muy pequeña, como un fusible, ya que deja pasar una gran cantidad de corriente y se calienta en el camino. Esencialmente, es un corto circuito. Para el propósito útil de emitir luz, esa corriente debe controlarse externamente. Si el calor no fuera un problema (el calor en la unión led es lo que lo mata), simplemente actuaría como una resistencia muy muy pequeña.

Piense en un motor como una resistencia led +. Eso es todo lo que realmente es en los términos más simples. Y a medida que cambia el voltaje, la corriente cambia a través de ese combo led + resistencia, o el motor.

sabemos que los actuadores, como los motores de CC, los motores paso a paso, el relé y el solenoide, están hechos por bobinas (inductores); cuando se suministra el suministro, se utiliza para extraer mucha corriente de la fuente de la nominal; porque la fem posterior de la bobina es cero en el condición de arranque (si usamos fusibles de reacción rápida, entonces puede explotar), por lo que solo se proporcionan con la clasificación de corriente más alta.

Otro ejemplo es que hay una diferencia entre las baterías usadas en los automóviles y el inversor. Cuando se enciende el vehículo, la batería debe suministrar mucha corriente (corriente de entrada muy alta) durante unos segundos, entonces la corriente de carga sería muy inferior (cargas ligeras, audio sistemas); la batería utilizada con el inversor siempre debe proporcionar una corriente de estado estable (la corriente de entrada será menor en comparación con los automóviles).

pero las cargas como los LED son de tipo puramente no reactivo, por lo que la corriente consumida por ellos no puede variar, por lo que puede ser alimentada por la fuente con una clasificación de corriente exacta.