4 نوع از موتورهای DC و مشخصات آنها

مشخصات موتورهای DC //

همانطور که می دانید، دو عنصر الکتریکی در یک موتور DC وجود دارد، سیم پیچ های میدان و سیم پیچ های آرمیچر.

سیم پیچ های آرمیچر از رساناهای حامل جریان که به یک کموتاتور ختم می شوند، ساخته شده اند.

ولتاژ DC از طریق برس کربن که بر کموتاتور سوار شده، بر سیم پیچ های آرمیچر اعمال می شود.

در موتورهای DC کوچک، آهنرباهای دائمی می توانند برای استاتور استفاده شوند.

با این حال، در موتور های بزرگ استفاده شده در کاربردهای صنعتی، استاتور یک آهنربای الکتریکی است.

موتورهای DC

موتور کلاسیک جریان مستقیم (Motor DC) دارای آرمیچری از آهنربای الکتریکی است.

یک سوییچ گردشی به نام کموتاتور جهت جریان الکتریکی را در هر سیکل دو بار برعکس می‌کند تا در آرمیچر جریان یابد و آهنرباهای الکتریکی، آهنربای دائمی را در بیرون موتور جذب و دفع کنند.

سرعت موتور DC به مجموعه‌ای از ولتاژ و جریان عبوری از سیم پیچ‌های موتور و بار موتور یا گشتاور ترمزی، بستگی دارد.

سرعت موتور DC جریان مستقیم وابسته به ولتاژ و گشتاور آن وابسته به جریان است.

نه تنها این اصطکاک منجر به سر و صدای موتور می‌شود بلکه این امر یک محدودیت بالاتری را روی سرعت ایجاد می‌کند و به این معنی است که جاروبک‌ها نهایتاً از بین رفته و به تولید نویز الکتریکی منجر میشود.

این مشکلات با جابجا کردن درون موتور با بیرون آن از بین می‌روند، با قرار دادن آهنرباهای دائم در داخل و سیم پیچ‌ها در بیرون به یک طراحی بدون جاروبک می‌رسیم.

هنگامی که ولتاژ به سیم پیچ های استاتور اعمال می شود، یک آهنربای مغناطیسی با قطب شمال و جنوب ایجاد می شود.

میدان مغناطیسی حاصله، استاتیک است (غیر چرخشی).

برای ارائه یک توضیح ساده، در تصویر زیر، استاتور با  آهنرباهای دائمی نشان داده شده است.

موتورهای DC  یا  موتورهای میدان سیم پیچی شده  عبارتند از:

1. آهنربای دائم (آهنربای دائمی استاتور)،
2. آهنرباهای الکتریکی وصل شده صورت سری (استاتور پیچیده شده)،
3. شنت (استاتور پیچیده شده)، و یا
4. ترکیبی یا کمپوند (استاتور پیچیده شده).

بیایید به اصول اولیه هر یک از این انواع و همچنین مزایا و معایب آنها نگاهی بیاندازیم.

1-موتورهای DC آهنربای دائم

Permanent Magnet Motor

موتور آهنربای دائم از یک آهنربا برای تامین شار میدان استفاده می کند.

موتورهای DC آهنربای دائم دارای ظرفیت گشتاور شروع  بسیارعالی  با تنظیم خوب سرعت هستند.

نقطه ضعف موتورهای DC آهنربای دائم این است که آنها به مقدار باری که قادر به تحمل آن هستند، محدود می شوند.

این موتورها را می توان در کاربردهایی با اسب بخار پایین یافت نمود.

نقطه ضعف دیگر این است که مقدار گشتاور معمولا به 150 درصد مقدار گشتاور مجاز محدود می شود تا بتوان از مغناطیس زدایی آهنرباهای دائمی جلوگیری نمود.

2-موتورهای سری

Series Motors

در سری موتورهای DC میدان بصورت سری به آرمیچر متصل می شود. میدان با چند دور سیم بزرگ پیچیده می شود تا بتواند کل جریان آرمیچر را تحمل کند.

یکی از مشخصات  موتورهای سری، این است که موتور، با مقدار گشتاور شروع زیادی، به پیش می رود.

با این حال، سرعت به طور گسترده ای بین حالت بدون بار و بار کامل دائما تغییر می کند. زمانی که به یک سرعت ثابت تحت بارهای متفاوت نیاز باشد، نمی توان از  موتور سری استفاده کرد.

علاوه بر این، سرعت یک موتور سری در حالت بدون بار، می تواند تا نقطه ای که باعث آسیب موتور شود، افزایش یابد.

برخی از بارها باید همیشه به یک موتور با اتصال سری وصل باشند.

به طور کلی، موتورهایی با اتصال سری برای استفاده شدن در اکثر کاربردهای درایو سرعت متغیر مناسب نیستند.

3-موتورهای شنت

Shunt Motors

در یک موتور شنت، میدان بطور موازی (شنت) به سیم پیچ آرمیچر متصل می شود. موتور اتصال شنت، تنظیم خوبی از سرعت را ارائه می دهد. سیم پیچ میدان می تواند به طور جداگانه تحریک شده و یا مانند آرمیچر به همان منبع  متصل شود.

یک مزیت میدان تحریک شنت مستقل، توانایی درایو سرعت متغیر برای ارائه کنترل مستقل آرمیچر و میدان است.

یکی از برند هایی که گروه مهندسی الکترومارکت آن را بار ها تست کرده است و قابلیت های بسیاری دارد نسبت به برندهای مشابه اینورتر DC مارک سانترنو ایتالیا سری DCREG4 که به صورت 4Q طراحی شده است.

موتور شنت کنترل ساده شده ای را  برای معکوس کردن ارائه می دهد. این امر به ویژه در درایوهای REGENERATIVE – DCREG4 احیا کننده مفید است.

4-موتورهای ترکیبی ( کمپوند)

Compound Motors

موتور ترکیبی دارای یک میدان اتصال سری با آرمیچر و یک میدان تحریک شنت جداگانه است. میدان سری، گشتاور بهتر شروع  و میدان شنت  تنظیم بهتر سرعت را فراهم می کند.

مطالب الکترومارکت را در کانال تلگرام الکترومارکت دنبال کنید.

گروه مهندسی الکترومارکت در خدمت شما است.[

با این حال، میدان سری می تواند مشکلاتی مربوط به کنترل را در برنامه های درایو سرعت متغیر ایجاد کند  و به طور کلی، در درایو های چهار ربعی  استفاده نمی شود.

توضیحی مفید در مورد درایو موتور DC

در یک موتور DC، میدان مغناطیسی توسط جریان از طریق سیم‌پیچ میدان در استاتور ایجاد می‌شود.

این میدان همیشه در زاویه راست میدان ایجادشده باسیم پیچ آرمیچر قرار دارد.

این موقعیت که جهت‌گیری میدان نام دارد، برای ایجاد حداکثر گشتاور موردنیاز است. مجموعه کموتاتور- براش، حفظ این شرایط را صرف‌نظر از موقعیت رو تور تضمین می‌کند.

زمانی که جهت‌گیری میدان حاصل شد، گشتاور موتور DC به‌آسانی با جریان متفاوت آرمیچر و ثابت نگه‌داشتن جریان مغناطیسی کنترل می‌شود.

مزیت درایوهای DC این است که گشتاور و سرعت- دو نگرانی مهم کاربر نهایی- مستقیماً از طریق جریان آرمیچر کنترل می‌شوند: یعنی گشتاور در حلقه کنترل درونی و سرعت در حلقه کنترل بیرونی قرار دارد.

ویژگی‌های درایو موتورهای DC

1. جهت‌گیری میدان از طریق کموتاتور مکانیکی

2. متغیرهای کنترل‌کننده ، جریان آرمیچر و جریان میدان هستند که مستقیماً توسط موتور اندازه‌گیری می‌شوند.

3. کنترل گشتاور به‌طور مستقیم هست.

مزیت‌های درایو موتورهای DC

1. دقت و کنترل سریع گشتاور

2. واکنش بسیار پویای سرعت

3. سهولت کنترل

در ابتدا، درایوهای DC برای کنترل سرعت متغیر مورداستفاده قرار گرفتند، زیرا آن‌ها می‌توانند به‌آسانی به یک گشتاور خوب و واکنش سرعت با دقت بالایی دست پیدا کنند.

یک ماشین DC قادر به تولید گشتاوری است که دارای مشخصات زیر است:

• مستقیم: گشتاور موتور با جریان آرمیچر متناسب است:
  گشتاور می‌تواند مستقیماً و به‌درستی کنترل شود.

• سرعت: کنترل گشتاور سریع است؛ سیستم درایو می‌تواند دارای واکنش سرعت با پویایی بالایی باشد.
  گشتاور می‌تواند درصورتی‌که موتور از منبع جریان ایده آلی تغذیه‌شده باشد، .
  بلافاصله تغییر کند.
  یک ولتاژ تغذیه‌شده به درایو هنوز هم دارای واکنش سریعی است، زیرا این تنها توسط ثابت زمان الکتریکی روتور تعیین می‌شود ( به‌عنوان‌مثال، مجموع ایندوکتانس و مقاومت در مدار آرمیچر).

• ساده: جهت‌گیری میدان با استفاده از یک دستگاه مکانیکی ساده به نام مجموعه کموتاتور/براش حاصل می‌شود. ازاین‌رو، نیازی به مدار کنترل الکتریکی پیچیده وجود ندارد چون هزینه کنترولر موتور را افزایش می‌دهد.

اشکالات موتورهای DC

1. کاهش قابلیت اطمینان موتور
2. تعمیر و نگهداری منظم
3. هزینه خرید موتور
4. نیاز به اینکودر ( رمزگذار) برای بازخورد

اشکال اصلی این فن ، کاهش قابلیت اطمینان موتور DC است؛
همچنین این براشها و کموتاتورها فرسوده می‌شوند و نیاز به سرویس منظم دارند؛
موتورهای DC دارای هزینه بالایی برای خرید هستند؛ آن‌ ها مستلزم رمزگذارها برای بازخورد موقعیت و سرعت می‌باشند.

درحالی‌که یک درایو DC به‌آسانی گشتاور کنترل‌شده را از صفر برای سرعت پایه و فراتر از آن ایجاد می‌کند، مکانیک موتور پیچیده‌تر است و مستلزم نگهداری منظمی است.

نتیجه گیری کلی:

الکتروموتورهای DC سری:

الکتروموتور DC سری دارای گشتاور راه‌انداز بالا بوده و از این رو در صنایعی که نیاز به گشتاور راه‌اندازی بالایی

هست، مانند پرس‌های ضربه‌ای جرثقیل‌ها، بالابر هیدرولیک و آسانسور مورداستفاده قرار می‌گیرد.
همچنین از این نوع الکتروموتور در لوکوموتیوهای شهری (مترو و تراموا) استفاده می‌شود که به آن اصطلاحاً موتور کششی یا اصطکاکی (Traction Motor) نیز گفته می‌شود.

الکترو موتورهای DC شنت:

الکتروموتور DC شنت یا موازی دارای گشتاور حرکتی حداکثر در دور نامی هست.
به همین خاطر در کاربردهایی چون هواکش‌های صنعتی و دمنده‌ها و … مورداستفاده قرار می‌گیرد.
این نوع موتورها نباید در زیر بار سنگین راه‌اندازی شوند چون جریان آرمیچر آن‌ها بیش‌ازحد بالا رفته و به موتور صدمه وارد می‌شود.

الکتروموتورهای  DC کمپوند:

الکتروموتور یا موتور الکتریکی کمپوند خصوصیات هر دو الکتروموتور سری و الکتروموتور شنت را دارد.
این نوع الکتروموتور به دودسته زیر تقسیم می‌شود:

الکتروموتور DC کمپوند اضافی:

این نوع الکتروموتور در مواردی به کار می‌رود که خصوصیات موتور سری لازم باشد ولی با برداشتن بار، موتور غیرقابل‌کنترل نشود و دور آن خیلی بالا نرود. مانند دستگاه‌های تراش که در هر دوره کاری بی‌بار شده و سپس در بار کامل قرار می‌گیرد.

الکتروموتورهای DC کمپوند نقصانی:

این نوع الکتروموتور در مواردی به کار می‌رود که به‌سرعت تقریباً ثابت نیاز باشد (در بارهای کمتر از بار نامی) لذا معمولاً از این نوع موتور در آزمایشگاه‌ها برای تأمین دور ثابت استفاده می‌شود.

در صنایع مختلف معمولاً به‌جای استفاده از الکتروموتور سری از الکتروموتور موتور کمپوند اضافی (که خیلی شبیه سری طراحی‌شده باشد) استفاده می‌شود.

امروزه استفاده از الکتروموتورهای DC با توجه به کنترل الکتروموتورهای آسنکرون توسط اینورترهای فرکانسی به‌جز موارد نادر به‌شدت کاهش‌یافته از محاسن الکتروموتورهای DC گشتاور  بالاتر نسبت به الکتروموتورهای آسنکرون و از عیوب الکتروموتورهای DC استهلاک و هزینه تعمیر بالا هست

برای دانلود فایل pdf مقاله فوق به لینک زیر مراجعه فرمایید:

دانلود فایل 4 نوع از موتورهای DC و مشخصات آنها

“نظرات شما را میخوانیم و به آن ها فکر میکنیم. اگر روش های دیگری را که حاصل از مطالعه و تجربه شما دوستان عزیز است خوشحال میشویم در قسمت نظرات عنوان فرمایید.

ما در ۲۴ ساعت از ۷ روز هفته منتظر شنیدن صدای شما هستیم
02165292580
02165295301