ساختار یک موتور الکتریکی DC. موتورهای DC و کاربردهای آنها

دستگاهی که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند، می تواند به عنوان موتور یا ژنراتور استفاده شود، زیرا اصل طراحی و عملکرد موتور جریان مستقیم(DPT) شبیه به طرح ژنراتور است. ویژگی خاص DPT یک اینورتر مکانیکی (سوئیچ) است. این کموتاتور دارای کنتاکت های لغزنده ای به صورت برس می باشد که به گونه ای چیده شده اند که در حین حرکت چرخشی قطبیت سیم پیچ های آرمیچر (کویل) را تغییر می دهند.

ویژگی ها و طراحی DPT

DPT یک چرخش است ماشین الکتریکی، با جریان مستقیم کار می کند. بسته به جهت جریان نیرو، بین یک موتور (موتور الکتریکی با توان الکتریکی و مکانیکی) و یک ژنراتور (ژنراتور برقی با توان الکتریکی) تمایز قائل می‌شود. قدرت مکانیکیو همچنین برق). DCT ها را می توان تحت بار راه اندازی کرد و سرعت آنها را به راحتی تغییر داد. در حالت ژنراتور DPT ولتاژ AC را تبدیل می کندتوسط روتور به داخل ضربان دار عرضه می شود فشار ثابت.

تاریخچه اختراع

بر اساس توسعه اولین سلول های ولتایی در نیمه اول قرن 19، اولین مبدل های انرژی الکترومکانیکی ماشین های جریان مستقیم بودند. شکل اولیه موتور الکتریکی در سال 1829 ساخته شد و در سال 1832 هیپولیت پیکسی فرانسوی اولین ژنراتور را ساخت. آنتونیو پاچینوتی یک موتور الکتریکی DC با یک کموتاتور چند جزئی در سال 1860 ساخت. Friedrich von Hefner-Alteneck در سال 1872 لنگر درام را توسعه داد که امکان استفاده صنعتی را در زمینه مهندسی در مقیاس بزرگ باز کرد.

در دهه های بعدی، این گونه ماشین ها به دلیل توسعه جریان متناوب سه فاز، اهمیت خود را در مهندسی مکانیک در مقیاس بزرگ از دست دادند. ماشین ها و سیستم های سنکرون با سطح پایینسرویس موتور آسنکرونآنها را در بسیاری از دستگاه ها جایگزین کرد.

طراحی موتور

برای درک نحوه عملکرد DBT، ابتدا باید آن را مطالعه کنید. ویژگی های طراحییکی از آنها این است که یک مدار رسانای دوار در میدان مغناطیسی آهنربای دائمی نصب شده است.

با ساده سازی این ساختار، می توان گفت که موتور از دو جزء اصلی تشکیل شده است:

1. آهنربای اصلی (آهنربای دائمی) که به استاتور متصل است. میدان مغناطیسی نیز می تواند به صورت الکتریکی تولید شود. استاتور شامل سیم پیچ های به اصطلاح هیجان انگیز (کویل) است.
2. یک حلقه رسانا (تقویت کننده) روی هسته آرمیچر که معمولاً از ورق های فلزی چند لایه تشکیل شده است.

هر دو طرح را موتورهای DC برانگیخته خارجی می نامند. قانون الکترودینامیک نشان می دهد که یک حلقه حامل جریان از یک هادی در میدان مغناطیسی، بسته به جریان [I] و ولتاژ، نیروی [F] را نشان می دهد. میدان مغناطیسی[B]. یک هادی حامل جریان توسط یک میدان مغناطیسی دایره ای احاطه شده است. اگر میدان مغناطیسی یک میدان مغناطیسی را با میدان مغناطیسی یک حلقه رسانا ترکیب کنید، می توانید برهم نهی دو میدان و همچنین اثر نیروی حاصل را بیابید.

سیم پیچ آرمیچر از دو نیمه سیم پیچ تشکیل شده است. اگر یک ولتاژ DC به دو سر سیم‌پیچ آرمیچر اعمال شود، حامل‌های بار متحرک را می‌توان تصور کرد که از نیمه بالایی سیم‌پیچ وارد نیمه پایینی سیم‌پیچ می‌شوند.

هر سیم پیچ حامل جریان، میدان مغناطیسی خود را ایجاد می کند و میدان مغناطیسی آهنربای دائمی بر روی میدان مغناطیسی نیمه پایینی سیم پیچ و میدان مغناطیسی نیمه بالایی سیم پیچ قرار می گیرد. خطوط میدان مغناطیسی ثابت همیشه در یک جهت هستند، آنها همیشه از شمال به قطب جنوب اشاره می کنند. در مقابل، میدان های دو نیمه سیم پیچ دارای جهت مخالف هستند.

در سمت چپ میدان نیمه سیم پیچ، خطوط میدان میدان تحریک کننده و میدان سیم پیچ دارای جهت یکسان هستند. با توجه به این اثر نیرو در جهت مخالفیک گشتاور در انتهای پایین و بالایی آرماتور ایجاد می شود که باعث حرکت چرخشی آرمیچر می شود.

لنگر یک لنگر به اصطلاح I-beam است. این طرح به دلیل شکلی که به دو ترکیب "T" شباهت دارد، نام خود را گرفت. سیم پیچ های آرمیچر به تخته های کموتاتور (کلکتور) متصل می شوند. تامین جریان سیم پیچ آرمیچر معمولاً از طریق برس های کربنی انجام می شود که این کار را فراهم می کند تماس کشوییبا یک کموتاتور دوار و برق رسانی به سیم پیچ ها. برس ها از گرافیت خود روان شونده ساخته شده اند که تا حدی با پودر مس برای موتورهای کوچک مخلوط شده است.

اصل عملیات و کاربرد

این دستگاه یک ماشین الکتریکی است که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند. اصل کار یک موتور DC این است که هرگاه رسانایی که توسط جریان حمل می شود در میدان مغناطیسی قرار گیرد، نیروی مکانیکی را تجربه می کند.

آهنربای دائمی انرژی الکتریکی را از طریق تعامل دو میدان مغناطیسی به انرژی مکانیکی تبدیل می کند. یک میدان توسط مجموعه ای از آهنرباهای دائمی ایجاد می شود، دیگری توسط جریان الکتریکی که در سیم پیچ های موتور جریان دارد. این دو میدان منجر به گشتاوری می شود که تمایل دارد روتور را بچرخاند. با چرخش روتور، جریان در سیم پیچ ها تغییر می کند و گشتاور خروجی پیوسته را فراهم می کند.

کموتاتور متشکل از بخش های رسانا (میله های) مس است که انتهای سیم پیچ های جداگانه ای هستند که در اطراف آرمیچر توزیع شده اند. نیمه دوم سوئیچ مکانیکی مجهز به برس است. این برس ها معمولاً با محفظه موتور ثابت می مانند.

همانطور که می روید انرژی الکتریکیاز طریق برس ها و اتصالات، نیروی پیچشی به صورت واکنش بین میدان موتور و آرمیچر ایجاد می شود و باعث چرخش آرمیچر موتور می شود. هنگامی که آرمیچر می چرخد، برس ها به نوارهای مجاور روی کموتاتور تغییر می کنند. این عمل انرژی الکتریکی را به سیم پیچ و آرمیچر مجاور منتقل می کند.

حرکت میدان مغناطیسی با تغییر جریان بین سیم پیچ های داخل موتور به دست می آید. این عمل کموتاسیون نامیده می شود. بسیاری از موتورها دارای کموتاسیون داخلی هستند. این بدان معنی است که با چرخش موتور، برس های مکانیکی به طور خودکار سیم پیچ های روتور را تغییر می دهند.

تنظیم سرعت

DPT به راحتی قابل تنظیم است. سرعت را می توان با استفاده از متغیرهای زیر تغییر داد:

ساده ترین روش کنترل سرعت چرخش، کنترل ولتاژ درایو است. هر چه ولتاژ بیشتر باشد، موتور سعی در دستیابی به سرعت بالاتری دارد. در بسیاری از کاربردها، تنظیم ساده ولتاژ می تواند منجر به تلفات توان زیادی در مدار کنترل شود، بنابراین مدولاسیون عرض پالس یک تکنیک پرکاربرد است.

در راه اصلی با مدولاسیون عرض پالسبرق عملیاتی برای تعدیل جریان روشن و خاموش می شود. نسبت زمان روشن به زمان خاموشی سرعت موتور را تعیین می کند.

یک موتور برانگیخته بیرونی به راحتی قابل کنترل است زیرا جریان های عبوری از سیم پیچ آرمیچر و استاتور را می توان به طور جداگانه کنترل کرد. بنابراین، چنین موتورهایی به ویژه در زمینه سیستم های محرک بسیار پویا، به عنوان مثال برای رانندگی ماشین ابزار با کنترل دقیق سرعت و گشتاور، اهمیت خاصی دارند.

برنامه مدرن

DBT در زمینه های مختلف استفاده می شود.

او هست عنصر مهمدر محصولات مختلف:

1. اسباب بازی؛
2. دستگاه های سروومکانیکی؛
3. محرک سوپاپ؛
4. ربات ها؛
5. الکترونیک خودرو

وسایل روزمره با کیفیت بالا (لوازم آشپزخانه) از موتور سروو معروف به موتور جهانی استفاده می کنند. این موتورهای یونیورسال، موتورهای DC معمولی هستند که سیم پیچ های ثابت و دوار در آنها سیم های سری هستند.

بعد از پست قبلی در مورد موتور دنده، چندین سوال در مورد تنظیم موتور DC دریافت کردم. پس وقت آن است که یک پست دیگر بنویسیم :)

موتور جریان مستقیم (موتور DC) یکی از آشناترین و قابل فهم ترین موتورهای الکتریکی است که حتی در مدرسه و در فیزیک مورد مطالعه قرار می گیرد. تقریباً در همه جا که به یک موتور با اندازه کوچک نیاز است استفاده می شود و همچنین عجله ای برای از دست دادن موقعیت خود ندارد حتی در جایی که قدرت در ده ها کیلووات اندازه گیری می شود. بیایید در مورد او صحبت کنیم.

▌ طراحی و اصل اساسی
من در اینجا زیاد وارد جزئیات نمی شوم، تصویری از ویکی پدیا به شما نشان می دهم و تعدادی از اجزای اصلی را نشان می دهم. هر چیز دیگری که قبلاً می دانید و با دستان خود لمس کرده اید.

1. استاتور از یک منبع میدان مغناطیسی تشکیل شده است. این همیشه یک آهنربای دائمی نیست، علاوه بر این، یک آهنربای دائمی استثنا است تا یک قاعده. معمولاً این سیم پیچ تحریک است. توسط حداقلروی هر چیزی که اندازه آن از یک مشت بزرگتر است.

2. آرمیچر از یک سیم پیچ آرمیچر و یک واحد جمع کننده تشکیل شده است.

همه چیز خیلی خیلی ساده کار می کند. سیم پیچ آرمیچر توسط نیروی آمپر از میدان مغناطیسی استاتور دفع می شود و نیم دور چرخش می کند و سعی می کند این نیرو را به صفر برساند و اگر کلکتوری که هوشمندانه همه را قطع می کند قطبیت را تغییر نمی دهد آن را بیرون می آورد. از سیم پیچ و نیرو دوباره به حداکثر می رسد. و به همین ترتیب در یک دایره. آن ها کلکتور به عنوان یک اینورتر ولتاژ مکانیکی در آرمیچر عمل می کند. این لحظه را به خاطر بسپارید، بعداً برای ما مفید خواهد بود :)

معمولاً در موتورهای کوچک فقط دو قطب سیم پیچ میدان (یک جفت) و یک آرمیچر سه شاخه وجود دارد. سه دندانه حداقل برای شروع از هر موقعیتی است، اما هرچه تعداد دندانه‌ها بیشتر باشد، سیم‌پیچ با کارایی بیشتری استفاده می‌شود، جریان‌ها کمتر و گشتاور نرم‌تر می‌شود، زیرا نیرو یک برآمدگی بر روی زاویه و بخش فعال است. سیم پیچ به یک زاویه کوچکتر می چرخد

▌ فرآیندهای رخ داده در موتور
فکر می‌کنم بسیاری از شما که با موتورها سر و کار داشته‌اید، متوجه شده باشید که آن‌ها جریان راه‌اندازی مشخصی دارند، وقتی که موتور در هنگام استارت می‌تواند سوزن آمپرمتر را مثلاً به آمپر تکان دهد و پس از شتاب، جریان به حدود 200 میلی‌آمپر کاهش یابد. .

چرا این اتفاق می افتد؟ back emf اینگونه کار می کند. هنگامی که موتور متوقف می شود، جریانی که می تواند از آن عبور کند فقط به دو پارامتر بستگی دارد - ولتاژ تغذیه و مقاومت سیم پیچ آرمیچر. بنابراین یافتن حداکثر جریانی که موتور می تواند ایجاد کند و مدار باید برای آن محاسبه شود آسان است. کافی است مقاومت سیم پیچ موتور را اندازه گیری کنید و ولتاژ تغذیه را بر این مقدار تقسیم کنید. به سادگی با قانون اهم. این حداکثر جریان راه اندازی خواهد بود.

اما همانطور که شتاب می گیرد، یک چیز خنده دار شروع می شود: سیم پیچ آرمیچر در سراسر میدان مغناطیسی استاتور حرکت می کند و یک EMF در آن القا می شود، مانند یک ژنراتور، اما در مقابل آن چیزی است که موتور را می چرخاند. و در نتیجه جریان عبوری از آرمیچر به شدت کاهش می یابد، هر چه بیشتر باشد، سرعت بالاتر می رود.

و اگر موتور در طول مسیر بیشتر سفت شود، EMF پشتی بالاتر از منبع خواهد بود و موتور شروع به پمپاژ انرژی به سیستم می کند و به یک ژنراتور تبدیل می شود.

▌ چند فرمول
من هیچ کس را با نتیجه گیری سنگین نمی کنم؛ اگر بخواهید خودتان آنها را پیدا خواهید کرد. برای اینکه کمتر گیج کننده باشد، توصیه می کنم یک کتاب درسی در مورد درایوهای الکتریکی برای دانش آموزان متوسط ​​پیدا کنید. موسسات آموزشیو سال ساخت قدیمی تر است. مربوط به دهه 50-60 است:) تصاویر قدیمی و نقاشی شده برای فارغ التحصیل دیروز یک مدرسه هفت ساله روستایی وجود دارد. نامه های زیاد و بدون غرق، همه چیز واضح و دقیق است.

مهمترین فرمول برای یک موتور DC برس خورده این است:

U = E + I i *R i

• U - ولتاژ عرضه شده به آرمیچر
• R i مقاومت زنجیر لنگر است. معمولاً فقط مقاومت سیم پیچ به عنوان این نماد در نظر گرفته می شود، البته می توانید یک مقاومت را از بیرون آویزان کنید و به آن اضافه می شود. سپس آن را به صورت (R i + R d) می نویسند.
• I I جریان در مدار آرمیچر است. همونی که موقع اندازه گیری مصرف موتور با آمپرمتر اندازه گیری میشه :)
• E، emf یا emf پشتی ژنراتور، در حالت ژنراتور است. این به طراحی موتور، سرعت بستگی دارد و با این فرمول ساده توصیف می شود

E = C e * F * n

• C e یکی از ثابت های طراحی است. آنها به طراحی موتور، تعداد قطب ها، تعداد چرخش ها و ضخامت شکاف های بین آرمیچر و استاتور بستگی دارند. ما واقعاً به آن نیاز نداریم؛ در صورت تمایل، می توان آن را به صورت تجربی محاسبه کرد. نکته اصلی این است که ثابت است و بر شکل منحنی ها تأثیر نمی گذارد :)
• F شار تحریک است. آن ها قدرت میدان مغناطیسی استاتور در موتورهای کوچک که توسط یک آهنربای دائمی تنظیم می شود، این نیز ثابت است. اما گاهی اوقات یک سیم پیچ جداگانه برای تحریک بیرون آورده می شود و سپس می توانیم آن را تغییر دهیم.
• n - انقلاب های آرمیچر.

خوب، وابستگی گشتاور به جریان و جریان:

M = C m * I i * F

C m یک ثابت سازنده است.

در اینجا شایان ذکر است که وابستگی گشتاور به جریان کاملاً مستقیم است. آن ها به سادگی با اندازه‌گیری جریان، با شار تحریک ثابت، می‌توانیم مقدار گشتاور را به دقت تعیین کنیم. این ممکن است مهم باشد، به عنوان مثال، برای شکستن درایو، زمانی که موتور می تواند چنان نیرویی ایجاد کند که بتواند به راحتی آنچه را که در آنجا می چرخد ​​بشکند. مخصوصا با گیربکس.

خوب، از این نتیجه می شود که گشتاور یک ماشین DC فقط به توانایی منبع برای تامین جریان آن بستگی دارد. بنابراین موتور ابررسانا غیر قابل تخریب ایده آل شما را گره می زند، حتی اگر به کوچکی یک میخ باشد. فقط انرژی را تامین کنید.

حالا بیایید همه را با هم مخلوط کنیم و وابستگی چرخش ها به گشتاور را بدست آوریم - یک ویژگی مکانیکی موتور.

اگر آن را بسازید، چیزی شبیه به این خواهد شد:

n 0 سرعت بیکار ایده آل یک موتور کروی در خلاء است. آن ها وقتی موتور ما بالاخره یخ می زند، لحظه ای برابر با صفر. مصرف فعلی نیز طبیعتاً صفر است. زیرا emf پشتی برابر با ولتاژ است. گزینه کاملا نظری و نقطه دوم با لحظه ای روی شفت ساخته می شود. به نظر می رسد که رابطه مستقیمی بین سرعت و گشتاور وجود دارد. و شیب مشخصه با مقاومت زنجیره آرمیچر تعیین می شود. اگر هیچ مقاومت اضافی در آنجا وجود نداشته باشد، این ویژگی طبیعی نامیده می شود.

سرعت بیکار ایده آل به ولتاژ و جریان بستگی دارد. هیچ چیز دیگر. و اگر شار ثابت باشد (آهنربای دائمی)، آنگاه فقط از ولتاژ. با کاهش ولتاژ، کل مشخصه ما به صورت موازی به پایین تغییر می کند. ولتاژ را به نصف کاهش داد - سرعت به نصف کاهش یافت.

اگر امکان تغییر جریان تحریک وجود دارد، می توانید سرعت را بالاتر از سرعت اسمی قرار دهید. در اینجا رابطه معکوس است. ما جریان را ضعیف می کنیم - موتور شتاب می گیرد، اما یا گشتاور کاهش می یابد، یا نیاز به مصرف جریان بیشتری دارد.

موتور دیگری که تحریک آن حذف شده است ممکن است به هم بخورد. به یاد دارم که یک دوره طولانی در مورد رانندگی الکتریکی گذراندم، چه کسی می داند چه مدت بعد از جلسه. مجبور شدم بشکنم، آره :) خب، نشستم تو آزمایشگاه و منتظر استاد بودم. و تعدادی قلاب وجود داشت، یک مسیر پایین تر، که یک آزمایشگاه ساختند. آنها موتور را در حالت آرام چرخاندند و تحریک به پایه روی شکاف متصل شد و از ترمینال خارج شد. موتور خراب شد. در آزمایشگاه ما در EPA SUSU، همه چیز جدی بود، ماشین ها جدی بودند، هر کدام ده کیلووات و حدود صد و چند کیلوگرم. همه چیز در ولتاژ شدید 380 ولت است.
به طور کلی، وقتی این احمق مانند یک هیولا غرش کرد و شروع به پاره کردن خود از پایه هایش کرد، تمام وقتم برای فریاد زدن این بود که جهنم را از ماشین بیرون بیاورید، آن را به جهنم تبدیل کنید. قبل از اینکه وقت داشته باشیم، موتور از پایه هایش جدا شد، سیم پیچ ها از شیارها خارج شدند و موتور آسیب دید. باشه کسی صدمه ندیده
با این حال، آزمایشگاه های درایو همچنان سرگرمی بودند. آنجا آتش سوزی و انفجار داشتیم. در آنجا مهارت‌های قابل‌توجهی برای اصلاح هر چیزی، با هر چیزی، در مدت کوتاهی به دست آوردم. به طور متوسط، همه موفق شدند یک بار پایه را به طور کامل بکشند، و آزمایشگاه اغلب با تعمیر آهن لحیم کاری که برای تعمیر اسیلوسکوپ استفاده می شد، شروع می کرد، و با کمک آن پایه مرده دوباره زنده شد.

با افزودن مقاومت به مدار آرمیچر می توانیم شیب را افزایش دهیم، یعنی. هر چه بیشتر بارگذاری کنیم، سرعت کاهش می یابد.


روش بد است زیرا مقاومت های موجود در مدار آرمیچر باید برای جریان موتور درجه بندی شوند، یعنی. قدرتمند باشد و بیهوده گرم شود. خوب، لحظه به شدت کاهش می یابد، که بد است.

همچنین موتورهایی وجود دارند که مستقل نیستند، اما تحریک متوالی. این زمانی است که سیم پیچ استاتور به صورت سری به آرمیچر متصل می شود. هر موتوری را نمی توان به این روش روشن کرد، سیم پیچ میدان باید جریان آرمیچر را تحمل کند. اما آنها یک ویژگی جالب دارند. هنگام راه اندازی، یک جریان راه اندازی بزرگ رخ می دهد و این جریان راه اندازی نیز جریان تحریک است که گشتاور راه اندازی عظیمی را فراهم می کند. مشخصه مکانیکی شبیه یک هذلولی با حداکثر در ناحیه صفر دور است.

و سپس، با شتاب دادن، گشتاور کاهش می یابد و برعکس، سرعت افزایش می یابد. و اگر بار از شفت برداشته شود، موتور فوراً به حالت اوردرایو می رود. چنین موتورهایی عمدتاً روی درایو پیش نویس نصب می شوند. حداقل قبل از توسعه آن را نصب کردند الکترونیک قدرت. این مزخرف آنقدر از جای خود منفجر می شود که همه قاتل های خیابانی عصبی می شوند.

▌ حالت های عملکرد موتور DC
جهت چرخش موتور به جهت جریان آرمیچر یا جهت جریان تحریک بستگی دارد. بنابراین اگر یک موتور کموتاتور بگیرید و سیم پیچ تحریک را به موازات آرمیچر وصل کنید، آنگاه کاملاً با جریان متناوب می چرخد ​​(موتورهای جهانی، آنها اغلب در لوازم آشپزخانه نصب می شوند). زیرا جریان به طور همزمان هم در آرمیچر و هم در تحریک تغییر می کند. این لحظه واقعاً تپنده خواهد بود، اما اینها چیزهای جزئی هستند. و برای معکوس کردن آن، باید قطبیت آرمیچر یا تحریک را تغییر دهید.

اگر یک مشخصه مکانیکی را در چهار ربع رسم کنیم، چیزی شبیه به این خواهیم داشت:

برای مثال مشخصه 1 در بخش I، ماشین ما مانند یک موتور عمل می کند. بار افزایش می یابد و در یک لحظه موتور متوقف می شود و شروع به چرخش در جهت مخالف می کند، یعنی. بار آن را معکوس می کند. این یک حالت ترمز، ضد مهار است. حالت بسیار دشوار است، موتور به سادگی وحشیانه گرم می شود، اما برای ترمز بسیار موثر است. اگر لحظه روی شفت تغییر جهت دهد و شروع به چرخش به سمت موتور کند، موتور فوراً تولید می شود (بخش IV).

مشخصه 2 یکسان است، فقط با قطبیت معکوسولتاژ منبع تغذیه موتور

و مشخصه 3 ترمز پویا است. رئوستات است. آن ها وقتی موتور خود را به یک مقاومت یا به خودش متصل می کنیم و به سادگی آن را اتصال کوتاه می کنیم. می توانید خودتان آن را چک کنید، هر موتوری را بردارید و بچرخانید و سپس آرمیچرش را اتصال کوتاه کنید و دوباره بچرخانید. نیروی محسوسی بر روی شفت وارد می شود که کیفیت موتور بیشتر می شود.

به هر حال، رانندگان موتور مانند L293 یا L297 این توانایی را دارند که با بالا یا پایین کردن هر دو کلید، ترمز رئوستاتیک را روشن کنند. در این حالت، آرمیچر از طریق راننده به زمین یا اتوبوس برق متصل می شود.

▌ موتورهای DC بدون جاروبک
موتور کلکتور خیلی خوبه تنظیم آن بسیار آسان و انعطاف پذیر است. می توانید سرعت را افزایش دهید، آن را پایین بیاورید، ویژگی های مکانیکی سخت است، گشتاور را با ضربه نگه می دارد. وابستگی مستقیم است. خوب، این یک افسانه است، نه یک موتور. اگر یک قاشق غذاخوری در این همه خوشمزگی نبود - یک کلکسیونر.

این یک واحد پیچیده، گران قیمت و بسیار غیر قابل اعتماد است. جرقه می زند، تداخل ایجاد می کند و با گرد و غبار رسانای برس ها مسدود می شود. و وقتی که بار سنگینمی تواند شعله ور شود و آتش دایره ای شکل بگیرد و بعد تمام شود، موتور پیچ می شود. همه چیز را محکم اتصال کوتاه می کند.

اما به هر حال کلکسیونر چیست؟ چرا به او نیاز است؟ در بالا گفتم که کلکتور یک اینورتر مکانیکی است. وظیفه آن این است که ولتاژ آرمیچر را به جلو و عقب سوئیچ کند و سیم پیچ را در معرض جریان قرار دهد.

اما در حال حاضر قرن بیست و یکم است و نیمه هادی های ارزان و قدرتمند در حال حاضر در هر مرحله هستند. پس چرا به یک اینورتر مکانیکی نیاز داریم اگر بتوانیم آن را الکترونیکی کنیم؟ درسته، نیازی نیست! بنابراین کلکتور را می گیریم و با کلیدهای برق جایگزین می کنیم و همچنین سنسورهای موقعیت روتور را اضافه می کنیم تا بدانیم در چه لحظه ای سیم پیچ ها را تغییر دهیم.

و برای راحتی بیشتر، موتور را به سمت بیرون می چرخانیم - چرخاندن یک آهنربا یا یک سیم پیچ تحریک ساده بسیار آسان تر از آرمیچر با این همه آشغال است. روتور در اینجا یا یک آهنربای دائمی قوی است یا یک سیم پیچ که توسط حلقه های لغزنده کار می کند. که اگرچه شبیه یک کلکسیونر به نظر می رسد، اما بسیار قابل اعتمادتر از آن است.

و چه چیزی بدست می آوریم؟ درست! موتور DC بدون جاروبک یا BLDC. همه همان ویژگی های زیبا و راحت DPT، اما بدون این کلکسیونر بد. و BLDC را با موتورهای سنکرون اشتباه نگیرید. اینها ماشینهای کاملاً متفاوتی هستند و اصول مختلفکنش‌ها و کنترل‌ها، اگرچه از نظر ساختاری بسیار شبیه به هم هستند و همان همگام‌کننده می‌تواند به راحتی به عنوان یک BLDC کار کند، تنها سنسورها و یک سیستم کنترل را به آن اضافه می‌کند. اما این یک داستان کاملا متفاوت است.

در آن درایوهایی که لازم است طیف گسترده ایکنترل سرعت از یک موتور الکتریکی DC استفاده می کند. به شما اجازه می دهد دقت بالاسرعت چرخش را حفظ کرده و تنظیمات لازم را انجام دهید.

طراحی موتورهای الکتریکی DC

عملکرد این نوع موتورها بر اساس. اگر رسانایی که از طریق آن جریان الکتریکی می گذرد در میدان مغناطیسی قرار گیرد، بر اساس , نیروی معینی بر آن اثر می گذارد.

هنگامی که هادی از خطوط مغناطیسی نیرو عبور می کند، یک نیروی الکتروموتور در آن القا می شود که در جهت مخالف حرکت جریان هدایت می شود. در نتیجه واکنش معکوس رخ می دهد. تحول صورت می گیرد قدرت الکتریکیبه مکانیکی با گرمایش همزمان هادی.

کل ساختار دستگاه از یک آرمیچر و یک سلف تشکیل شده است که بین آنها یک شکاف هوا وجود دارد. سلف یک میدان مغناطیسی ثابت ایجاد می کند و شامل قطب های اصلی و اضافی است که به قاب ثابت می شوند. سیم پیچ های میدان روی قطب های اصلی قرار دارند و میدان مغناطیسی ایجاد می کنند. قطب های اضافی حاوی سیم پیچ خاصی هستند که شرایط سوئیچینگ را بهبود می بخشد.

آرمیچر شامل یک سیستم مغناطیسی است. عناصر اصلی آن سیم پیچ کاری است که در شیارها قرار می گیرد، ورق های فلزی جداگانه و یک کلکتور که با کمک آن جریان مستقیم به سیم پیچ کار می شود.

کلکتور به صورت سیلندر ساخته شده و بر روی محور موتور الکتریکی نصب می شود. انتهای سیم پیچ آرمیچر به برجستگی های آن لحیم می شود. جریان الکتریکی با استفاده از برس هایی که در نگهدارنده های مخصوص نصب شده و در یک موقعیت خاص ثابت شده اند از کموتاتور حذف می شود.

فرآیندهای اساسی: راه اندازی و ترمز

هر موتور DC دو فرآیند اصلی را انجام می دهد: راه اندازی و ترمز. در همان ابتدای راه اندازی، آرمیچر ثابت است، ولتاژ و نیروی مخالف emf برابر با صفر است. با مقاومت آرمیچر ناچیز، ارزش جریان شروعتقریباً 10 برابر از مقدار اسمی فراتر می رود. برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد سیم پیچ آرمیچر در هنگام راه اندازی، از رئوستات های راه اندازی ویژه استفاده می شود. با قدرت موتور تا 1 کیلووات، استارت مستقیم انجام می شود.

موتورهای DC از چندین روش ترمز استفاده می کنند. در هنگام ترمز دینامیکی، سیم پیچ آرمیچر اتصال کوتاه یا با کمک مقاومت ها ایجاد می شود. این روش دقیق ترین توقف را فراهم می کند. ترمز احیا کننده مقرون به صرفه ترین است. در اینجا جهت EMF برعکس تغییر می کند.

ترمز با سوئیچینگ برگشتی با تغییر قطبیت جریان و ولتاژ در سیم پیچ آرمیچر انجام می شود که به شما امکان می دهد گشتاور ترمز موثری ایجاد کنید.

موتور DC چگونه کار می کند؟

موضوع مقاله امروز ما اصل کار یک موتور الکتریکی DC است. اگر از وب سایت ما دیدن کنید، احتمالاً می دانید که ما تصمیم گرفتیم این موضوع را به طور کامل تری پوشش دهیم و به تدریج انواع موتورهای الکتریکی و ژنراتورهای الکتریکی را بررسی می کنیم.

جریان مستقیم حدود 200 سال است که برای بشر شناخته شده است؛ آنها کمی بعد یاد گرفتند که از آن به طور موثر استفاده کنند، اما امروزه تصور فعالیت انسان در جایی که انرژی استفاده نمی شود دشوار است. تکامل موتورهای الکتریکی نیز تقریباً به همین شکل صورت گرفت.

توسعه سریع مهندسی برق از زمان تولد این جهت در فیزیک متوقف نشده است. اولین پیشرفت های مربوط به موتورهای الکتریکی کار بسیاری از دانشمندان در دهه 20 قرن نوزدهم بود. مخترعان از هر نوع سعی کردند ماشین‌های مکانیکی بسازند که بتوانند انرژی الکتریکی را به انرژی جنبشی تبدیل کنند.

• مطالعات M. Faraday از اهمیت ویژه ای برخوردار است که در سال 1821 در حین انجام آزمایش هایی در مورد برهمکنش جریان و هادی های مختلف متوجه شد که یک هادی می تواند در یک میدان مغناطیسی بچرخد، همانطور که یک آهنربا می تواند به دور یک هادی بچرخد.
• مرحله دوم توسعه دوره زمانی طولانی تری از دهه 1830 تا 1860 طول کشید. اکنون که اصول اولیه تبدیل انرژی برای بشر شناخته شده بود، سعی کرد کارآمدترین طرح موتور با آرمیچر چرخان را ایجاد کند.
• در سال 1833، مخترع آمریکایی و آهنگر پاره وقت، توماس داونپورت، توانست اولین موتور چرخشی را که با جریان مستقیم کار می کرد بسازد و یک قطار مدلی بسازد که توسط آن رانده می شد. او 4 سال بعد حق امتیاز ماشین الکتریکی خود را دریافت کرد.

• در سال 1834، بوریس سمنوویچ ژاکوبی، فیزیکدان و مخترع روسی-آلمانی، اولین موتور الکتریکی با جریان مستقیم در جهان را ایجاد کرد، که در آن قادر به اجرای اصل اساسی عملکرد چنین ماشین هایی بود که هنوز هم استفاده می شود - با چرخش مداوم. بخش
• در سال 1838، در 13 سپتامبر، یک قایق واقعی در امتداد نوا با 12 مسافر پرتاب شد - اینگونه بود که آزمایشات میدانی موتور جاکوبی انجام شد. قایق با سرعت 3 کیلومتر در ساعت برخلاف جریان حرکت می کرد. درایو موتور مانند کشتی های بخار آن زمان به چرخ های پارویی در طرفین متصل بود. جریان الکتریکی از یک باتری حاوی 320 سلول گالوانیکی به واحد تامین می شد.

نتیجه آزمون ها امکان شکل گیری اصول اولیه بود پیشرفتهای بعدیموتورهای الکتریکی:

• اولا، مشخص شد که گسترش دامنه کاربرد آنها مستقیماً به کاهش هزینه روش های تولید انرژی الکتریکی بستگی دارد - یک ژنراتور قابل اعتماد و ارزان مورد نیاز بود و نه باتری های گالوانیکی که در آن زمان گران بودند.
• دوما، لازم بود موتورهای نسبتاً فشرده ای ایجاد شود که با این حال کارایی بالایی داشته باشند.
• و سوم- مزایای موتورهای با آرمیچرهای غیر قطبی دوار، با گشتاور چرخشی ثابت، آشکار بود.

سپس مرحله سوم توسعه موتورهای الکتریکی می آید که با کشف پدیده خود تحریکی موتور مشخص می شود. جریان الکتریسیته، پس از آن اصل برگشت پذیری چنین ماشین هایی شکل گرفت ، یعنی موتور می تواند یک ژنراتور باشد و بالعکس. اکنون برای نیرو دادن به موتور، آنها شروع به استفاده از ژنراتورهای جریان ارزان قیمت کردند که اصولاً امروزه هنوز انجام می شود.

جالب است بدانید! هر شبکه برقمتصل به نیروگاهی که جریان تولید می کند. خود ایستگاه در واقع مجموعه ای از ژنراتورهای قدرتمند است که هدایت می شوند راه های مختلف: جریان رودخانه، انرژی باد، واکنش های هسته ای و غیره. استثنا، شاید، فتوسل های موجود در آن است انرژی خورشیدی، اما این یک داستان عزیز دیگر است که هنوز توزیع کافی پیدا نکرده است.

چشم انداز طراحی مدرنمن موتور الکتریکی را در سال 1886 خریداری کردم و پس از آن فقط تغییرات و بهبودهایی در آن انجام شد.

اصول اولیه عملیات

هر موتور الکتریکی بر اساس اصل جاذبه و دافعه مغناطیسی است. به عنوان یک آزمایش، می توانید این آزمایش ساده را انجام دهید.

• یک هادی باید در داخل میدان مغناطیسی قرار گیرد که جریان الکتریکی باید از آن عبور کند.
• برای انجام این کار، استفاده از آهنربا به شکل نعل اسب بسیار راحت است و الف سیم مسیدر انتها به باتری متصل می شود.
• در نتیجه آزمایش خواهید دید که سیم از ناحیه عمل آهنربای دائمی به بیرون رانده می شود. چرا این اتفاق می افتد؟
• واقعیت این است که وقتی جریان از یک هادی عبور می کند، یک میدان الکترومغناطیسی در اطراف دومی ایجاد می شود که از یک آهنربای دائمی با میدان موجود در تعامل است. در نتیجه این فعل و انفعال ما شاهد حرکت مکانیکی هادی هستیم.
• در جزئیات بیشتر، به نظر می رسد این است. هنگامی که میدان دایره ای هادی با ثابت آهنربا تعامل می کند، قدرت میدان مغناطیسی از یک طرف افزایش می یابد و از طرف دیگر کاهش می یابد، به همین دلیل سیم از ناحیه عمل آهنربا به بیرون رانده می شود. زاویه 90 درجه

• جهتی که هادی در آن رانده می شود را می توان با قانون سمت چپ تعیین کرد که فقط برای موتورهای الکتریکی اعمال می شود. قانون به شرح زیر است - دست چپشما باید آن را در یک میدان مغناطیسی قرار دهید تا خطوط نیروی آن از کف دست وارد آن شود و 4 انگشت در جهت حرکت بارهای مثبت هدایت شوند، سپس انگشت شست که به طرفین حرکت می کند، جهت نیروی محرکه را نشان می دهد. عمل بر روی هادی

اینها اصول سادهموتورهای DC هنوز هم امروزه مورد استفاده قرار می گیرند. با این حال، در واحدهای مدرن، به جای آهنرباهای دائمی، از آهنرباهای الکتریکی استفاده می شود و قاب ها با سیستم های سیم پیچ پیچیده جایگزین می شوند.

ساختار موتور

بیایید اکنون نگاهی دقیق‌تر به نحوه عملکرد یک موتور DC، شامل چه قطعاتی و نحوه تعامل آنها با یکدیگر بیندازیم.

ادامه نظریه

شما به راحتی می توانید با دستان خود یک موتور DC ساده بسازید. دستورالعمل ها به شرح زیر است: کافی است یک قاب مستطیلی از یک هادی بسازید که بتواند حول محور مرکزی بچرخد.

• قاب در یک میدان مغناطیسی قرار می گیرد و پس از آن یک ولتاژ ثابت به انتهای آن از همان باتری اعمال می شود.
• بنابراین به محض اینکه جریان شروع به عبور از قاب می کند، شروع به حرکت می کند تا زمانی که طول بکشد موقعیت افقیزمانی که اثر میدان بر روی هادی صفر باشد، خنثی یا مرده نامیده می شود.
• در تئوری، قاب باید متوقف شود، اما این اتفاق نمی افتد، زیرا با اینرسی از نقطه "مرده" عبور می کند، به این معنی که نیروهای الکتروموتور دوباره شروع به افزایش خواهند کرد. اما با توجه به اینکه اکنون جریان در جهت مخالف نسبت به میدان مغناطیسی جریان دارد، اثر ترمز قوی مشاهده خواهد شد که غیرقابل مقایسه با عملکرد عادیموتور
• برای اینکه فرآیند به طور عادی پیش برود، لازم است چنین طرحی برای اتصال قاب به منبع تغذیه ارائه شود، که در آن، در لحظه عبور جریان از نقطه صفر، قطب ها تغییر می کنند، به این معنی که نسبت به در میدان مغناطیسی، جریان در همان جهت جریان خواهد داشت.

چنین دستگاهی از یک کلکتور متشکل از صفحات عایق استفاده می کند، اما اجازه دهید کمی بعد در مورد آن صحبت کنیم.

به عنوان جایگزین، می توانید یک قاب مانند آنچه در عکس بالا نشان داده شده است بسازید. تفاوت آن در این است که جریان در یک جهت در امتداد دو کانتور قاب جریان می یابد که خلاص شدن از شر کموتاتور را امکان پذیر می کند ، اما چنین موتور الکتریکی به دلیل نیروهای ترمز دائماً فعال بسیار ناکارآمد است.

با دریافت چرخش روتور، می توانید یک درایو را به آن وصل کنید و باری قابل مقایسه با قدرت موتور بدهید و در نتیجه یک مدل کار به دست آورید.

ساختار یک موتور الکتریکی DC

بنابراین، بیایید به ساختار موتورها برویم:

• استاتور یا سلف– قسمت ثابت موتور که قسمتی است که میدان الکترومغناطیسی ثابتی ایجاد می کند. استاتور از یک هسته ساخته شده از ورق فولادی نازک تشکیل شده است (بخشی از صفحات با مشخصات خاص مونتاژ می شود. اندازه مناسب) و سیم پیچ.

• سیم پیچ در شیارهای هسته قرار می گیردبه روشی خاص، قطب های مغناطیسی اصلی و اضافی را به طور طبیعی هنگام اتصال به شبکه تشکیل می دهند.
• سیم پیچ میدان در قطب های اصلی قرار دارد، در حالی که در موارد اضافی به بهبود کموتاسیون کمک می کند - کارایی موتور و کارایی آن را افزایش می دهد.

• روتور موتورکه در اینجا لنگر است، نیز ساختاری مشابه دارد، اما آنچه که آن را متمایز می کند، اول از همه این و آن است. این گرهموتور متحرک است این است که جایگزین قاب چرخان از مثال های ذکر شده در بالا می شود.
• سیم پیچ آرمیچر می چرخداز یکدیگر جدا شده و به صفحات تماس کلکتور متصل می شوند که از طریق آنها برق تامین می شود.
• تمام قسمت های روتور به یک شفت فلزی ثابت می شوند، که محور مرکزی چرخش موتور است. یک درایو به آن متصل است و گشتاور را به مکانیسم های خارجی منتقل می کند.

• گردآورنده(سیلندری راه راه که روی شفت نصب شده است) از طریق برس هایی که اغلب از گرافیت ساخته شده اند به منبع تغذیه متصل می شود. به طور کلی ساختار کموتاتور به گونه ای است که صفحات تماس نیز عایق بندی شده اند که امکان تغییر موثر جهت جریان در مدار را برای جلوگیری از ترمز موتور فراهم می کند.
• خود برس هادارای تماس کشویی با صفحات کموتاتور هستند و توسط نگهدارنده های برس در یک موقعیت نگه داشته می شوند. فنرها به حفظ تنش تماس ثابت کمک می کنند (و می دانیم که برس ها فرسوده شده و نازک تر می شوند).

• برس ها متصل شدند سیم های مسیبا منبع تغذیه. سپس شروع می شود مدار خارجیمنبع تغذیه و کنترل که کمی بعد در مورد آن صحبت خواهیم کرد.

• به دنبال کموتاتور روی شفت یک بلبرینگ نورد وجود دارد، اطمینان از چرخش صاف. در بالای آن توسط یک حلقه پلیمری ویژه محافظت می شود که از گرد و غبار محافظت می کند.

نصیحت! یکی از خرابی های مکررموتورهای الکتریکی، بلبرینگ خراب است. اگر این عنصر کوچک ساختاری را به موقع تعویض نکنید، به راحتی می توانید کل موتور را بسوزانید.

• با سمت معکوسسیم پیچ، روی همان شفت، پروانه قرار دارد، جریان هوایی که از آن به طور موثر موتور را خنک می کند.
• درایو معمولاً در کنار پروانه وصل می شودبسته به هدف واحدی که موتور DC در آن نصب شده است، در پارامترها متفاوت است.

اساساً همین است. همانطور که می بینید، طراحی بسیار ساده، و مهمتر از همه، بسیار موثر است.

ویژگی های موتورهای کموتاتور

به طور کلی، یک موتور کموتاتور واقعا است دستگاه خوب. تنظیم چنین واحدهایی آسان است. افزایش یا کاهش سرعت مشکلی نیست. دادن یک گشتاور واضح یا یک مشخصه مکانیکی سفت و سخت آسان است.

با این حال، با وجود تعدادی مزایای غیر قابل انکار، موتور دارد افزایش پیچیدگیمونتاژ، نسبت به موتورهای AC با روتور خود مهیج یا سایر واحدهای بدون جاروبک، و همچنین قابلیت اطمینان کمتر. و کل مشکل در همین کلکسیونر نهفته است.

• این واحد بسیار گران است و هزینه تعمیر آن در صورت امکان ترمیم گاهی اوقات با یک قطعه جدید قابل مقایسه است.
• در حین کار با گرد و غبار رسانا مسدود می شود که به مرور زمان می تواند باعث خرابی کل موتور شود.
• کلکتور جرقه می زند و تداخل ایجاد می کند و تحت بار زیاد حتی می تواند شعله ور شود و آتش دایره ای ایجاد کند. در این صورت با یک قوس اتصال کوتاه می شود که با عمر موتور ناسازگار است.

قبلاً در بالا گفتیم که وظیفه آن تغییر جهت جریان در پیچ های سیم پیچ است و اکنون می خواهیم سؤال را با جزئیات بیشتری بررسی کنیم.

• بنابراین، اساسا، این قسمتروتور به عنوان یکسو کننده جریان عمل می کند جریان متناوبعبور از آن ثابت می شود که برای ژنراتورها صادق است یا جهت جریان را تغییر می دهد اگر ما در مورددر مورد موتورها
• در مورد مثالی که در بالا بحث شد با یک قاب در حال چرخش در میدان مغناطیسی، یک کلکتور متشکل از دو حلقه نیمه عایق مورد نیاز بود.
• انتهای قاب به نیم حلقه های مختلف متصل می شود که از اتصال کوتاه مدار جلوگیری می کند.
• همانطور که به یاد داریم کموتاتور با برس ها در تماس است که به گونه ای تعبیه شده اند که همزمان با هم تماس نداشته باشند و با عبور فریم از نقطه صفر نیم حلقه ها را تغییر دهند.

همه چیز فوق العاده ساده است، اما چنین موتورها و ژنراتورهایی به دلیل طراحی نمی توانند قدرت معمولی داشته باشند. در نتیجه، آنها شروع به ساخت آرمیچر با چرخش های زیادی کردند تا رسانای فعال همیشه تا حد امکان به قطب های آهنربا نزدیک شوند، زیرا با به یاد آوردن قانون القای الکترومغناطیسی، مشخص می شود که این موقعیت مؤثرترین است.

از آنجایی که تعداد چرخش ها افزایش می یابد، به این معنی است که کلکتور باید به تقسیم شود تعداد بزرگترقطعات که در واقع دلیل پیچیدگی ساخت و هزینه بالای این عنصر می باشد.

جایگزین موتور برس خورده

عصر نیمه هادی ها مدت هاست که در الکترونیک حاکم شده است، که امکان تولید ریزمدارهای قابل اعتماد و فشرده را فراهم می کند. پس چرا هنوز از موتورهای برس دار استفاده می کنیم؟ اما واقعا؟

• مهندسان نیز این موضوع را بی توجه نگذاشتند. در نتیجه کلکتور تعویض شد کلیدهای پاورعلاوه بر این، اکنون طراحی شامل سنسورهایی است که موقعیت فعلی روتور را ثبت می کنند تا سیستم به طور خودکار لحظه سوئیچ سیم پیچ را تعیین کند.
• همانطور که به یاد داریم، فرقی نمی کند که آهنربا نسبت به هادی حرکت کند یا برعکس. بنابراین، استاتور به آرمیچر تبدیل می شود و روی روتور یک آهنربای دائمی یا یک سیم پیچ ساده از طریق حلقه های تماسی به برق متصل است که چرخش آن در داخل سازه بسیار آسان تر است.

• ساختار حلقه های لغزنده تا حدودی یادآور یک کموتاتور است، اما آنها در شرایط تولید بسیار قابل اعتمادتر و آسان تر هستند.

در نهایت معلوم شد نوع جدیدموتور، یعنی یک موتور DC بدون جاروبک با نام BLDC. دستگاه دارای مزایای مشابه موتور کموتاتور است، اما ما از شر کموتاتور مزاحم خلاص می شویم.

با این حال، این گونه موتورها فقط در دستگاه های گران قیمت استفاده می شوند، در حالی که تجهیزات ساده مانند آبمیوه گیری یا همان دریل چکشی، در صورت نصب مدل های موتور کموتاتور کلاسیک بر روی آن ها، تولید مقرون به صرفه تر خواهد بود.

کنترل موتور DC

بنابراین، همانطور که قبلاً فهمیدید، اصل اساسی عملکرد یک موتور DC معکوس کردن جهت جریان در مدار آرمیچر است، در غیر این صورت ترمز رخ می دهد و منجر به توقف موتور می شود. بنابراین، موتور در یک جهت می چرخد، اما این حالت تنها نیست و می توان موتور را طوری ساخت که در جهت مخالف بچرخد.

برای انجام این کار، کافی است جهت جریان را در سیم پیچ هیجان انگیز تغییر دهید یا برس هایی را که از طریق آن برق به سیم پیچ روتور تامین می شود، تعویض کنید.

نصیحت! اگر هر دوی این دستکاری ها را همزمان انجام دهید، هیچ اتفاقی برای موتور نمی افتد و در همان جهت قبلی به چرخش خود ادامه می دهد.

با این حال، اینها همه نکاتی نیستند که باید در چنین موتوری تنظیم شوند. زمانی که نیاز دارید سرعت چنین واحدی را به وضوح کنترل کنید یا سازماندهی کنید حالت ویژهکنترل سرعت، علاوه بر سوئیچ ها و سوئیچ ها، عناصر پیچیده تری در مدار کنترل گنجانده شده است.

• معایب زیر باید در نظر گرفته شود: موتورهای کموتاتور: گشتاور کم در دورهای پایین موتور، به همین دلیل است که دستگاه ها به گیربکس نیاز دارند که هزینه و پیچیدگی طراحی را افزایش می دهد. نسل تداخل قوی; خوب، و قابلیت اطمینان کم مجموعه، که در بالا در مورد آن نوشتیم.
• همچنین در نظر گرفته شده است که مصرف جریان و سرعت چرخش شفت نیز به بار مکانیکی روی شفت بستگی دارد.
• بنابراین، پارامتر اصلی که سرعت چرخش شفت را تعیین می کند، ولتاژ تامین شده به سیم پیچ است، بنابراین، طبق منطق، از دستگاه هایی که ولتاژ خروجی را تنظیم می کنند برای کنترل این پارامتر استفاده می شود.

• چنین دستگاه هایی تثبیت کننده های ولتاژ قابل تنظیم هستند. امروزه استفاده از تثبیت کننده های انتگرال جبرانی ارزان مانند LM مصلحت تر است.مدار کنترل با چنین وسیله ای در نمودار بالا نشان داده شده است.

• این طرح کاملا ابتدایی است، اما بسیار ساده و مهمتر از همه موثر و ارزان به نظر می رسد. می بینیم که محدودیت ولتاژ خروجی توسط یک مقاومت اضافی با نام Rlim تنظیم می شود که محاسبه مقاومت آن در مشخصات آمده است. باید درک کرد که عملکرد کل مدار را به عنوان تثبیت کننده بدتر می کند.
• می بینیم که دو نوع از این طرح ارائه شده است، کدام یک عملکرد بهتری خواهد داشت؟ گزینه "a" یک مشخصه خطی برای تنظیم راحت ایجاد می کند که آن را بسیار محبوب می کند.
• برعکس، گزینه "ب" یک مشخصه غیرخطی دارد. تفاوت واقعی در هنگام شکست قابل توجه خواهد بود مقاومت متغیر: در حالت اول دریافت می کنیم حداکثر سرعت، بیشینه سرعتچرخش، و در دوم - برعکس، حداقل.

ما بیشتر به جنگل نخواهیم پرداخت، زیرا مقاله ما بیشتر برای اهداف اطلاعاتی است. ما اصول عملکرد موتورهای DC را بررسی کرده ایم و این قبلاً چیزی است. اگر سوال برایتان جالب است، حتما ویدیوی زیر را تماشا کنید. و با این کار با شما خداحافظی می کنیم! بهترین آرزوها!

همانطور که می دانید موتور الکتریکی DC وسیله ای است که به کمک دو قسمت ساختاری اصلی خود می تواند انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل کند. این جزئیات اصلی عبارتند از:

1. استاتور - قسمت ثابت/استاتیک موتور که شامل سیم پیچ های میدانی است که برق به آن ها تامین می شود.
2. روتور قسمت چرخشی موتور است که وظیفه چرخش مکانیکی را بر عهده دارد.

علاوه بر قسمت های اصلی فوق الذکر در طراحی موتور DC، قطعات کمکی نیز وجود دارد، مانند:

1. گیره؛
2. قطب;
3. سیم پیچ تحریک؛
4. سیم پیچ آرمیچر؛
5. جمع کننده
6. برس ها

همه این قطعات با هم طراحی یکپارچه یک موتور الکتریکی DC را تشکیل می دهند. حال بیایید نگاهی دقیق تر به قسمت های اصلی موتور الکتریکی بیندازیم.

یوغ یک موتور DC که عمدتا از چدن یا فولاد ساخته شده است، جزء جدایی ناپذیر استاتور یا قسمت استاتیک موتور است. عملکرد اصلی آن تشکیل یک پوشش محافظ ویژه برای قسمت های داخلی ظریف موتور و همچنین پشتیبانی از سیم پیچ آرمیچر است. علاوه بر این، یوغ در خدمت است پوشش محافظبرای قطب های مغناطیسی و سیم پیچ میدان موتور DC، در نتیجه پشتیبانی از کل سیستم میدان را فراهم می کند.

لهستانی ها

قطب های مغناطیسی یک موتور DC قطعاتی هستند که به دیواره داخلی استاتور پیچ می شوند. طراحی قطب های مغناطیسی اساساً فقط شامل دو قسمت است، یعنی هسته قطب و قطعه قطب که تحت تأثیر فشار هیدرولیک به یکدیگر متصل شده و به استاتور متصل می شوند.

ویدئو: طراحی و مونتاژ یک موتور DC

صرف نظر از این، این دو بخش اهداف متفاوتی را دنبال می کنند. به عنوان مثال، هسته قطب دارای سطح مقطع کوچکی است و برای نگه داشتن قطعه قطب به یوغ استفاده می شود، در حالی که قطعه قطب، با سطح مقطع نسبتاً بزرگ، برای پخش شار مغناطیسی ایجاد شده بر روی یغ استفاده می شود. شکاف هوا بین استاتور و روتور برای کاهش مقاومت در برابر تلفات مغناطیسی. علاوه بر این، قطعه قطب دارای شیارهای زیادی برای سیم پیچ میدان است که شار مغناطیسی میدان را ایجاد می کند.

سیم‌پیچ‌های میدانی یک موتور الکتریکی DC با سیم‌پیچ‌های میدانی (سیم مسی) که بر روی شیارهای قطعات قطب پیچیده شده‌اند، به گونه‌ای ساخته می‌شوند که وقتی جریان میدان از سیم‌پیچ عبور می‌کند، قطبیت مخالف در قطب‌های مجاور ایجاد می‌شود. اساساً، سیم‌پیچ‌های میدان به‌عنوان نوعی آهنربای الکتریکی عمل می‌کنند که می‌تواند یک جریان تحریکی ایجاد کند که در آن روتور موتور الکتریکی بچرخد و سپس به راحتی و به طور موثر آن را متوقف کند.

سیم پیچ آرمیچر

سیم پیچ آرمیچر یک موتور DC به روتور یا قسمت چرخان مکانیزم متصل می شود و در نتیجه در طول مسیر چرخش خود در معرض یک میدان مغناطیسی متغیر است که مستقیماً منجر به تلفات مغناطیسی می شود.

به همین دلیل، روتور از چندین صفحه فولادی الکتریکی کم پسماند ساخته شده است تا به ترتیب تلفات مغناطیسی مانند تلفات هیسترزیس و تلفات جریان گردابی را کاهش دهد. صفحات فولادی چند لایه به یکدیگر متصل می شوند تا ساختاری استوانه ای برای بدنه آرمیچر ایجاد کنند.

بدنه آرمیچر از شیارهایی (شیارها) ساخته شده از همان مواد هسته تشکیل شده است که سیم پیچ های آرمیچر و چندین دور سیم مسی که به طور مساوی در امتداد حاشیه آرمیچر توزیع شده اند به آنها متصل می شود. شیارهای شیار دارای اتصالات گوه ای متخلخل هستند تا از خمش هادی به دلیل نیروی گریز از مرکز بزرگ ساطع شده در حین چرخش روتور و همچنین در حضور جریان تغذیه و تحریک مغناطیسی جلوگیری شود.

دو نوع طرح سیم پیچ آرمیچر موتور DC وجود دارد:

• سیم پیچی حلقه (در در این موردتعداد مسیرهای جریان موازی بین آداپتورها (A) برابر است با تعداد قطبها (P) یعنی A = P.
• سیم پیچ موج (در این مورد، تعداد مسیرهای جریان موازی بین آداپتورها (A) بدون در نظر گرفتن تعداد قطب ها، همیشه برابر با 2 است، یعنی ماشین بر این اساس طراحی شده است).

گردآورنده

کموتاتور یک موتور الکتریکی DC یک ساختار استوانه ای از قطعات مسی است که به هم متصل شده اند، اما با میکا عایق شده اند. اگر در مورد DPT صحبت می کنیم ، در اینجا از کلکتور عمدتاً به عنوان وسیله ای برای تعویض یا انتقال جریان برق از شبکه از طریق برس های موتور الکتریکی به سیم پیچ های آرمیچر نصب شده در ساختار دوار استفاده می شود.

برس ها

برس‌های موتور DC از ساختارهای کربن یا گرافیت ساخته شده‌اند که یک تماس لغزنده یا لغزنده را روی یک کموتاتور چرخان ایجاد می‌کنند. برس ها برای انتقال جریان الکتریکی از مدار خارجی به فرم دوار کموتاتور استفاده می شود و سپس به سیم پیچ های آرمیچر می رود. به طور کلی از کموتاتور و برس های یک موتور الکتریکی برای انتقال انرژی الکتریکی از استاتیک استفاده می شود. مدار الکتریکیبه ناحیه ای با چرخش مکانیکی یا فقط یک روتور.