نحوه عملکرد موتور DC

وسیله ای است که انرژی الکتریکی را به کمک یک آهنربا به انرژی مکانیکی تبدیل میکند. به علت اینکه از جریان برق مستقیم یا DC 24 ولت استفاده میکند به آن DC میگویند. یکی از معایبی که موتورهای DC دارند این است که به دلیل اینکه ممکن است در طول زمان کموتاتور آن ها فرسود شود نیاز به تعمیر و نگهداری بیشتری دارند. برای فهمیدن اینکه موتور DC چگونه کار میکند، یک مدار الکتریکی ساده را در نظر بگیرید که در آن انرژی الکتریکی توسط یک باتری تامین میشود.

الکتروموتور DC چیست ؟ در الکتروموتور DC، جریان الکتریکی از طریق قطب دوار عبور می‌کند. وقتی جریان به آرمچر می‌رسد، میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط جریان در آرمچر با میدان مغناطیسی قطب نما تعامل می‌کند.

اجزای موتور DC

بیایید تا ابتدا به این سوال پاسخ دهیم که یک موتور دی سی از چه قسمت هایی تشکیل شده است. همانطور که در شکل زیر نمایش داده شده است موتور دی سی شامل بخش های زیر است:

روتور یا سیم پیچ، میله های گرافیتی، کموتاتور و استاتور که در واقع یک آهنربای ثابت به شکل نعل اسب است. در ادامه این مقاله به طور کامل به تشریح وظایف و عملکرد هر یک از این اجزا پرداخته خواهد شد.

قطب موتور چیست

در مدار شکل شماره 1 ابتدا کلید را وصل میکنیم تا مدار کامل شده و اتصال بین قطب های مثبت و منفی باتری برقرار شود. در نتیجه جریان الکتریکی از قطب مثبت به قطب منفی به حرکت در می آید و در اطراف مسیر حرکت خود یک میدان مغناطیسی که با خطوط آبی نشان داده شده است (شکل شماره 3) را به وجود می آورد که به علت اینکه سیم پیچ آرمیچر هم بخشی از مدار است، در نتیجه این میدان مغناطیسی در اطراف سیم پیچ هم به وجود می آید.

با عبور جریان در طول سیم پیچ، سیم پیچ تبدیل به یک آهنربای الکتریکی میشود و همانطور که در شکل شماره 4 میبینید، این آهنربای الکتریکی از طریق خطوط میدان مغناطیسی مانند یک آهنربای دائمی دارای قطب های مثبت و منفی است.

میدان مغناطیسی که اینجا به نمایش گذاشته شده، برای یک آهنربای میله ای است اما این یک موتور کامل نیست و هنوز بخش مهمی از میدان مغناطیسی خارجی در آن وجود ندارد.

موتور DC چگونه کار میکند

همانطور که در شکل شماره 5 میبینید، آهنربای نعلی شکل یک میدان مغناطیسی را که با خطوط آبی نشان داده شده است به وجود می آورد. بیایید آهنربای نعلی شکل را در جای خود قرار دهیم بطوریکه سیم پیچ درست در وسط میدان مغناطیسی آن قرار گیرد.

بیایید دوباره جریان را در مدار برقرار سازیم و ببینیم که چه اتفاقی می افتد. در شکل شماره 6 به محض اینکه جریان الکتریکی که با دایره های قرمز نشان داده شده، بین قطب های آهنربا برقرار میشود، جریان مغناطیسی در اطراف آرماتور به وجود می آید. برای چند لحظه عملیات را متوقف میکنیم تا نگاهی دقیق تر داشته باشیم.

ما میبینیم که جریان اطراف سیم پیچ با میدان مغناطیسی آهنربای نعلی در جهت مخالف هم هستند. با استفاده مجدد از آهنربای میله ای برای نشان دادن سیم پیچ، ما میبینم که در اینجا قطب مثبت آهنربای نعلی، قطب منفی آهنربای الکتریکی موجود در آرمیچر را جذب میکند. در واقع قطب های آهنرباها، بارها یکدیگر را جذب و دفع میکنند.

بیایید در مورد چگونگی نحوه طراحی موتور DC صحبت کنیم تا بفهمیم چگونه این نیروها توانسته اند آن را به وسیله ای تبدیل کنند که میتواند تعداد نامحدودی کار انجام دهد.

جریان موجود در آرماتور از یکی از این تکه های گرافیتی عبور میکند سپس از دو نیم دایره ای که به عنوان کموتاتور شناخته میشوند عبور میکند. کموتاتور در واقع یک سوئیچ الکتریکی دوار از جنس مس است که دارای دو شکاف است.

کموتاتور به طور هوشمندانه ای طراحی شده و نکته کلیدی کارکرد موتور DC است. برای فهمیدن علت آن، بیایید به طور موقت کموتاتور را با یک حلقه مسی که هیچ شکافی روی بدنه آن وجود ندارد جایگزین کنیم.

آهنربای میله ای دوباره برای نمایش میدان مغناطیسی ایجاد شده در سیم پیچ استفاده میشود. همانطور که میبینید این دیگر یک موتور نیست. میدان مغناطیسی تولید شده که عامل حرکت آرمیچر است در طول نقاط شمال به جنوب آهنربا ثابت است و هر قطب، قطب مخالف خود را در آهنربای دیگر جذب کرده است.

بیایید موتور را به حالت واقعی خود برگردانیم و ببینیم که اکنون چه اتفاقی می افتد. نیمی از کموتاتور به یک سر سیم پیچ وصل است و نیم دیگر آن به سر دیگر سیم پیچ متصل است.

وقتی جریان در یک سر سیم پیج جریان پیدا میکند، سیم پیچ را میچرخاند اما این بار همانطور که کموتاتور میچرخد به شکاف اول میرسد و جریان از کموتاتور قطع میشود و بعد از اینکه شکاف را رد میکند دباره جریان به کموتاتور کموتاتور میرسد و بعد از آن به سر دیگر سیم پیچ میرسد و در نتیجه این عمل مسیر حرکت جریان الکتریکی در سیم پیچ تغییر میکند و قطب های آهنربای الکتریکی تغییر میکنند و یکبار دیگر قطب های مخالف یکدیگر را جذب میکنند و باعث چرخش سیم پیچ میشوند همانوطور که در قانون دست چپ فلمینگ گفته شده است.

کاربرد موتور DC

موتور DC در جاهای مختلفی استفاده میشود مثلا در اسباب بازی ها مانند ماشین های کنترلی یا قایق ها مورد استفاده قرار میگیرد. در بخش صنعتی امروزی، موتورهای الکتریکی dc در همه جا هستند. از روباتیک تا خودرو سازی و سایر پروژه های حرکتی دیگر از موتور دی سی به علت طیف وسیع عملکرد آن، استفاده میکنند.

به علت اینکه موتور DC در طیف وسیع و متنوعی از صنایع کاربرد دارد، انواع مختلفی از آن نیز برای انجام وظایف مختلف در صنایع طراحی شده است.

انواع موتور دی سی

آشنایی با انواع مختلف موتور DC به شما کمک میکند تا بدانید که هر یک از آن ها چطور برای کار در وضعیت های مختلف انتخاب میشوند و اینکه شما بتوانید موتور دی سی مناسب پروژه خود را انتخاب کنید. موتور DC به 4 دسته اصلی تقسیم میشود:

موتور دی سی با آهنربای دائمی

موتور DC آهنربای دائمی، برای ایجاد شار میدان از یک آهنربای دائمی استفاده می کند. این نوع موتور دی سی گشتاور راه اندازی بسیار خوبی را ارائه می دهد و از تنظیم سرعت خوبی برخوردار است ، اما گشتاور آن محدود است بنابراین به طور معمول در کاربردهای با اسب بخار کم استفاده می شود.

موتور DC سری

در یک موتور DC سری ، میدان مغناطیسی با چند چرخش یک سیم بزرگ که جریان آرماتور از آن میگذرد، ایجاد می شود. معمولا موتور دی سی سری، گشتاور راه اندازی بزرگی را ایجاد می کند اما نمی تواند سرعت را تنظیم کند و حتی ممکن است با کار کردن بدون بار آسیب ببیند. این محدودیت ها بدان معنی است که این نوع از موتور DC برای پروژه های با سرعت متغیر گزینه مناسبی نیستند.

موتور DC شنت

در موتورهای DC شنت، میدان به صورت موازی (شنت) با سیم پیچ آرماتور متصل می شود. این موتورها به دلیل این ویژگی که میدان شنت را می توان مستقل از سیم پیچ های آرماتور تحریک کرد، تنظیمات سرعت بسیار خوبی را ارائه می دهد ، این کار همچنین قابلیت کنترل معکوس ساده ای را به وجود می آورد.

موتور DC کمپوند

موتورهای DC کمپوند مانند موتورهای DCشنت، یک میدان مغناطیسی جداگانه دارند. موتورهای DC کمپوند دارای گشتاور راه اندازی خوبی هستند اما ممکن است در پروژه هایی با سرعت متغیر مشکلات کنترلی داشته باشند.

هر یک از این 4 نوع موتور دی سی ، بسته به نوع پروژه کاربردهای متفاوتی دارند و نقاط قوت و ضعف متفاوتی را دارند و دانستن این موارد می تواند به شما در شناخت و انتخاب مناسب موتور مناسب کار شما کمک کند.

خرید موتور DC

مانا موتور با تجربه 8 ساله در تامین، مشاوره و فروش موتور DC، مرجعی قابل اطمینان برای خرید انواع موتور DC است. طیف وسیعی از محصولات ارائه شده در فروشگاه اینترنتی مانا موتور مربوط به موتورهای الکتریکی dc و تجهیزات آن با توجه به کاربردهای حرفه ای آن در گروه های مختلفی دسته بندی شده است مانند ، ، اسپیندل 12v24v dc دور بالا 775، درایور موتور دی سی و … .

شما میتوانید با مراجعه به لیستساختمان موتور الکتریکی DC با جاروبک، روتور دو قطبی و استاتور با آهنربای دائمی. حروف N و S نشان دهنده برآیند نیروی مغناطیسی حاصل از آهنرباهای دائمی است. علائم + و – نشانگر جریانی است که به کموتاتور اعمال می‌شود که وظیفه تغذیه سیم‌پیچ‌های روتور را بر عهده دارد. همچنین فلش سبز رنگ جهت چرخش روتور را نمایش می‌دهد.