Os dispositivos elétricos “pegam o que precisam”

Um conceito de eletrônica que eu tenho dificuldade em entender é se coisas como motores, atuadores, solenóides etc. usam tanta energia quanto eles precisam ou o que você fornece a eles.

Se um motor precisa de 12 volts e 500ma e eu forneço 12 volts e 3000ma, ele consumirá apenas 500ma? Além disso, se eu fornecer 15 volts e 500ma, o que acontecerá?

Parece lógico que um LED e um motor CC sejam muito diferentes quando se trata de exigir / usar energia elétrica, onde um led deve ser completamente regulado e (presumo) um motor DC não.

Meu entendimento está errado?

Se precisar de 500 mA, serão necessários 500 mA, mesmo quando você fornecer uma capacidade de 3000 mA . Se você estiver no fundo das Cataratas do Niágara com um balde de 10 litros, poderá enchê-lo até que contenha 10 litros, mesmo que a cachoeira tenha capacidade para fornecer muito mais.

Isso geralmente é verdade para lâmpadas incandescentes, motores, outras coisas feitas de bobinas e a maioria dos aparelhos eletrônicos anteriores aos semicondutores. Também é geralmente verdade para muitos circuitos integrados, que utilizam seus trilhos de força conforme necessário.

É especificamente falso para LEDs e transistores bipolares, os quais podem consumir facilmente corrente suficiente para se autodestruir, a menos que sejam mantidos em uma tensão muito específica.

Sobretensão quase sempre é ruim para quase tudo. Eletrônicos simples podem funcionar quando a tensão é baixa (motores, lâmpadas). Semicondutores não.

Imagine uma conexão elétrica como um eixo que pode girar e pode conectar uma máquina que seria movida pelo eixo a um dispositivo que fará com que ele gire. Se o dispositivo de acionamento estiver girando o eixo, uma máquina do mundo real que não tenha uma fonte de energia aplicará pelo menos algum torque na direção oposta à rotação (efetivamente tentando desacelerá-lo) - algum torque nessa direção ocorrerá de atrito com rolamento de entrada, se nada mais. A quantidade de energia transferida através do eixo será o produto do torque e da velocidade de rotação em radianos por segundo [as unidades são radianas por segundo porque nessa velocidade, o final de um braço de torque l distância-unidades longas se moverá l distância -unidades por segundo].

Alguns tipos de aparelhos de direção "tentam" fornecer uma certa quantidade de torque a qualquer velocidade. Outros tipos de aparelhos de acionamento "tentarão" girar o eixo a uma velocidade específica, fornecendo o torque (até certo limite) necessário para isso. A maioria dos tipos de aparelhos de direção gira a certa velocidade sem carga, mas gira mais lentamente sob condições de aumento do torque da carga.

Por outro lado, alguns tipos de aparelhos acionados aplicarão um nível quase constante de torque de carga, independentemente da velocidade com que são acionados, outros não aplicarão quase nenhum torque quando acionados abaixo de uma determinada velocidade, mas "tentarão" impedir que a entrada gire mais rápido que isso, resistir com o torque necessário para fazê-lo (até um certo ponto). Muitos tipos de aparelhos acionados resistem com algum torque quase independentemente da velocidade, mas o torque será maior em velocidades mais altas do que em velocidades mais baixas.

Sempre que o torque do fornecedor for maior que o do consumidor, a velocidade do eixo aumentará; quando estiver mais baixo, diminuirá. Como o aumento da velocidade faz com que o torque da maioria dos motoristas diminua, mas aumenta o torque dos consumidores, a velocidade aumenta até atingir um nível em que os dois níveis de torque são iguais.

Em alguns casos, pode-se pensar na velocidade de rotação como sendo definida pelo fornecedor; em alguns casos, é definido pelo consumidor. Em muitos casos, é definido por uma interação dos dois.

No mundo elétrico, a corrente é amplamente análoga à velocidade de rotação e a voltagem é análoga ao torque. Assim como é possível aplicar torque sem que algo se mova, mas (ausência de rolamentos sem atrito), não se pode ter movimento contínuo sem torque, da mesma forma que se pode aplicar tensão sem fluxo de corrente, mas o fluxo de corrente (exceto em supercondutores) requer tensão. A única coisa estranha sobre a analogia é que a maioria dos motores consome corrente proporcional ao torque mecânico, enquanto diminui a tensão proporcional à soma de sua velocidade de rotação (eles também diminuem alguma tensão adicional proporcional à corrente aplicada).

Considere a lei de Ohm :

Aqui, temos três variáveis: tensão, corrente, resistência. Para qualquer carga resistiva, os três sempre serão relacionados por esta equação.

Se isso é difícil de entender, considere uma equação de três variáveis ​​mais observável e familiar, a segunda lei de Newton :

Força é o produto de massa e aceleração. Em um ambiente sem atrito, algo que não está acelerando não deve ter força aplicada. Considerando o atrito, algo que não está acelerando deve ter forças aplicadas que cancelam exatamente o atrito, de modo que exista zero força líquida. Quando houver força, uma massa irá acelerar; e acelerará menos se for mais massivo.

Digamos que você queira rebocar um trailer a uma velocidade constante. Seu trailer terá algum atrito com o ar e os pneus, e a máquina de reboque precisará equilibrar essa força para manter a velocidade desejada. Se o trailer ainda não estiver em movimento, a máquina de reboque terá que aplicar mais força para acelerar o trailer. Se você estiver subindo a colina, mais força será necessária para superar a gravidade. Ao descer a montanha, pode ser necessário aplicar uma força para trás.

Não importa se você usa uma bicicleta ou uma locomotiva como sua máquina de reboque, desde que aplique força suficiente para manter a velocidade desejada. Em ambos os casos, a força é a mesma, embora a gama de forças que pode ser fornecida por uma bicicleta e uma locomotiva seja obviamente muito diferente.

$F=ma$

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

A corrente é puxada, a tensão é empurrada.

(Explicação simplificada) Um motor é essencialmente um resistor grande, limitando a corrente que passa por ele. É uma longa bobina de arame. Quando recebe tensão V e resistência de bobina R, com a fórmula regular da lei de Ohm I = V / R, você obtém a corrente necessária.

Um LED é essencialmente um resistor muito pequeno, como um fusível, pois nele permite que uma quantidade muito grande de corrente passe, esquentando no caminho. Essencialmente, é um curto-circuito. Para o propósito útil de emitir luz, essa corrente deve ser controlada externamente. Se o calor não fosse um problema (o calor na junção conduzida é o que o mata), ele simplesmente atuaria como um resistor muito pequeno.

Pense em um motor como um led + resistor. Isso é tudo o que realmente é nos termos mais simples. E à medida que a tensão muda, a corrente muda através desse conjunto de led + resistor ou do motor.

sabemos que os atuadores como motores DC, motores de passo, relé e solenoide são feitos por bobinas (indutores); quando o fornecimento é fornecido, é usado para extrair muita corrente da fonte do que a sua nominal; porque a fem de volta da bobina é zero na condição de inicialização (se usarmos fusíveis de reação rápida, eles podem explodir), portanto, apenas eles são fornecidos com a classificação de corrente mais alta.

outro exemplo, há uma diferença entre as baterias usadas nos automóveis e no inversor. quando o veículo é iniciado, a bateria deve fornecer muita corrente (corrente de pico muito alta) por alguns segundos, então a corrente de carga seria muito menor (cargas leves, áudio sistemas), a bateria usada com o inversor deve sempre fornecer uma corrente de estado estacionário (a corrente de irrupção será menor em comparação com os automóveis).

mas cargas como LEDs são do tipo puramente não reativo, portanto, a corrente consumida por eles pode não variar, podendo ser alimentada pela fonte com a classificação exata de corrente.