موتور DC چیست؟ 4-نمودار سیم، کنترل سرعت و مقایسه موتور AC- Suzhou Retek Electric Technology Co., Ltd.

یک موتور DC انرژی الکتریکی جریان مستقیم را از طریق تعامل میدان های مغناطیسی به چرخش مکانیکی تبدیل می کند. درک اینکه چگونه یک موتور DC بر اساس اصل کار می کند نیروی لورنتس اولین قدم است، اما انتخاب درست سرعت متغیر موتور 12 ولت DC و سیم کشی صحیح آن – به خصوص الف نمودار اتصال موتور 4 سیم DC - عملکرد دنیای واقعی را تعیین می کند. این مقاله بسته بندی را باز می کند اجزای یک موتور DC ، دقیق را نشان می دهد نمودار سیم کشی موتور DC تنظیم می کند و توضیح می دهد کنترل سرعت و گشتاور موتور DC سیستم هایی با داده های عملی کنتراست هم می کنیم موتور الفC چگونه کار می کند بنابراین می توانید یک انتخاب واضح داشته باشید.

موتور DC چیست و اصل پشت چرخش آن

الف موتور DC بر اساس اصل کار می کند قانون نیروی لورنتس: هنگامی که هادی حامل جریان در میدان مغناطیسی قرار می گیرد، نیروی مکانیکی را تجربه می کند. در داخل هر موتور DC برس خورده، این نیرو روی سیم‌پیچ‌های آرمیچر اثر می‌گذارد و گشتاوری ایجاد می‌کند که شفت را می‌چرخاند. جهت چرخش توسط قانون چپ فلمینگ تعیین می شود - اگر قطبیت جریان یا میدان مغناطیسی معکوس شود، موتور جهت را معکوس می کند. در موتور DC آهنربای دائم، استاتور میدان ثابتی را فراهم می کند و جریان آرمیچر مستقیماً گشتاور را کنترل می کند. این رابطه خطی است و گشتاور بر حسب نیوتن متر حاصلضرب ثابت گشتاور موتور (Kt) و جریان آرمیچر است. در یک معمولی سرعت متغیر موتور 12 ولت DC ، Kt ممکن است حدود 0.05 نیوتن متر در آمپر باشد، به این معنی که 2 A تقریباً 0.1 نیوتن متر گشتاور پیوسته تولید می کند.

اصل حیاتی دیگر نیروی الکتروموتور پشتی (EMF پشتی) است. همانطور که آرمیچر می چرخد، ولتاژ مخالف منبع تغذیه تولید می کند. سرعت موتور زمانی تثبیت می شود که EMF پشتی به علاوه افت ولتاژ مقاومتی با ولتاژ اعمال شده برابر شود. این رفتار خود تنظیمی اجازه می دهد کنترل سرعت و گشتاور موتور DC مدارها باید بسیار قابل پیش بینی باشند: ولتاژ را کاهش دهید و موتور تا رسیدن به یک تعادل جدید کند می شود.

Brushless DC Motor for Robotic Lawn Mower 42mm Diameter W42 Series

اجزای یک موتور DC: یک خرابی دقیق

هر موتور DC برس خورده مجموعه ای از آنها را به اشتراک می گذارد اجزای یک موتور DC که مستقیماً بر کارایی و عمر مفید تأثیر می گذارد. جدول زیر قسمت های اصلی و عملکرد آنها را فهرست می کند. در موتورهای DC بدون جاروبک (BLDC)، کموتاتور مکانیکی با کموتاسیون الکترونیکی جایگزین می شود، اما اجزای اصلی الکترومغناطیسی باقی می مانند.

قطعات اصلی یک موتور DC برس خورده و نقش آنها در تبدیل انرژی
جزء	مواد / نوع	تابع کلید
استاتور (آهنربای میدان)	آهنربای دائمی یا میدان زخم	یک میدان مغناطیسی ثابت تولید می کند
آرمیچر (روتور)	هسته فولادی چند لایه با سیم پیچی مسی	جریان را حمل می کند و گشتاور تولید می کند
کموتاتور	قطعات مسی روی شفت آرمیچر	جهت جریان در آرمیچر را در هر نیم چرخش معکوس می کند
برس ها	کربن یا گرافیت	انتقال جریان از لیدهای استاتیک به کموتاتور دوار
شفت و بلبرینگ	شفت فولادی، بلبرینگ توپ یا آستین	پشتیبانی از چرخش و کاهش اصطکاک

در موتورهای DC برانگیخته جداگانه - معمولاً هنگام برخورد با a نمودار اتصال موتور 4 سیم DC - سیم پیچ میدان به طور مستقل از آرمیچر تامین می شود و دو پایانه اضافی در مقایسه با آهنربای دائمی یا نوع سیم پیچی اضافه می کند. این کنترل مستقل دقیقی بر شار میدان و جریان آرمیچر می دهد که برای پیشرفته ضروری است کنترل سرعت و گشتاور موتور DC برنامه های کاربردی

4-سیم اتصال موتور DC و نمودارهای سیم کشی توضیح داده شده است

الف نمودار اتصال موتور 4 سیم DC معمولاً نشان دهنده یک موتور DC با تحریک جداگانه یا یک موتور جهانی با میدان قابل دسترسی و سیم پیچ آرمیچر است. چهار ترمینال A1 و A2 (آرماتور) و F1 و F2 (فیلد) مشخص شده اند. یک صحیح نمودار سیم کشی موتور DC از این نوع مدارهای آرمیچر و میدان را به طور کامل جدا می کند. جدول زیر طرح اتصال استاندارد مورد استفاده در درایوهای سرعت متغیر را نشان می دهد. اگر با یک موتور آهنربای دائم کار می کنید، فقط دو سیم پیدا خواهید کرد و میدان توسط آهنرباهای ثابت فراهم می شود که راه اندازی را به طور قابل توجهی ساده می کند.

شناسایی ترمینال و اتصال معمولی برای یک موتور 4 سیم DC با تحریک جداگانه
ترمینال موتور	رنگ سیم (معمولی)	اتصال به
الف1	قرمز	الفrmature supply positive (from H-bridge or PWM driver)
الف2	مشکی	الفrmature supply negative
F1	سفید یا زرد	منبع تغذیه میدانی مثبت (DC تنظیم شده، ولتاژ یا جریان ثابت)
F2	آبی	عرضه میدان منفی است

هنگام استفاده از a سرعت متغیر موتور 12 ولت DC با پیکربندی چهار سیم، مدار آرمیچر معمولاً توسط یک کنترلر PWM که با ولتاژ اسمی 12 ولت کار می کند هدایت می شود، در حالی که مدار میدان یک 12 ولت پایدار (یا ولتاژ تنظیم شده کمتر) را برای حفظ قدرت میدان ثابت دریافت می کند. معکوس کردن اتصالات آرمیچر یا اتصالات میدان - اما هرگز هر دو - چرخش را معکوس می کند. برخی درایوها همچنین از تضعیف میدان پشتیبانی می‌کنند: کاهش ولتاژ میدان کمتر از حد اسمی، سرعت را به قیمت گشتاور افزایش می‌دهد، تکنیکی که برای عملکرد با توان ثابت بالاتر از سرعت پایه استفاده می‌شود.

کنترل سرعت و گشتاور یک موتور با سرعت متغیر 12 ولت DC

دقیق کنترل سرعت و گشتاور موتور DC مدارها با مدولاسیون عرض پالس شروع می شوند. برای یک سرعت متغیر موتور 12 ولت DC یک سوئیچینگ پل H مبتنی بر ماسفت در 20 کیلوهرتز ولتاژ متوسطی را از 0 تا 12 ولت ارائه می کند. در موتور آزمایش شده 12 ولت و 50 وات DC، سرعت بی باری در چرخه کاری 100٪ 3200 RPM بود. در چرخه کاری 50٪، سرعت به تقریبا 1550 RPM کاهش یافت در حالی که چرخش صاف با ریپل سرعت کمتر از 2٪ حفظ شد. گشتاور، با این حال، تقریباً متناسب با جریان متوسط باقی ماند: در 1 A، موتور 0.12 نیوتن متر تولید کرد. در 3 A، گشتاور به 0.35 نیوتن متر رسید. این رابطه خطی جریان-گشتاور، اجرای محدود گشتاور را با سنجش جریان آرمیچر و کاهش چرخه وظیفه PWM در صورت تجاوز از آستانه از پیش تعیین شده، آسان می کند.

کنترل حلقه بسته عملکرد را بیشتر افزایش می دهد. افزودن یک رمزگذار مربعی به شفت موتور به میکروکنترلر اجازه می دهد تا سرعت تنظیم شده را در محدوده 1 ± درصد حفظ کند. برای تنظیم گشتاور، یک سنسور جریان در حلقه آرمیچر یک کنترل کننده PI را تغذیه می کند که سیگنال PWM را در زمان واقعی تنظیم می کند. در تنظیمات صنعتی، یک موتور با تحریک جداگانه با یک نمودار اتصال موتور 4 سیم DC گزینه اضافی کنترل میدان گرا را ارائه می دهد: ولتاژ میدان را برای گشتاور بالا در سرعت کم ثابت نگه دارید، سپس میدان را ضعیف کنید تا محدوده سرعت را افزایش دهید. داده ها نشان می دهد که کاهش جریان میدان به میزان 30 درصد می تواند حداکثر سرعت را تقریباً 40 درصد افزایش دهد، اگرچه گشتاور موجود به طور معکوس کاهش می یابد.

موتور DC در مقابل موتور AC: موتور AC چگونه کار می کند؟

درک کردن موتور الفC چگونه کار می کند به روشن شدن مزایا و محدودیت های موتور DC کمک می کند. رایج ترین موتور القایی AC بر اساس اصل میدان مغناطیسی دوار کار می کند. هنگامی که جریان متناوب سه فاز از سیم پیچ های استاتور با فاصله 120 درجه از یکدیگر عبور می کند، میدان مغناطیسی ایجاد می کند که با سرعت سنکرون - 1800 RPM برای یک موتور 4 قطبی با منبع تغذیه 60 هرتز می چرخد. این میدان دوار جریان را در میله های روتور القا می کند و این اندرکنش باعث تولید گشتاور می شود. یک موتور القایی تک فاز برای ایجاد تغییر فاز و شروع چرخش به سیم پیچ و خازن نیاز دارد. برخلاف موتورهای DC، سرعت موتور القایی به شدت به فرکانس تغذیه و لغزش مرتبط است (معمولاً 2 تا 5٪ کمتر از سرعت سنکرون در بار کامل).

در مقابل، الف سرعت متغیر موتور 12 ولت DC سرعت را صرفاً با تنظیم ولتاژ تغییر می‌دهد و گشتاور راه‌اندازی آن می‌تواند از 200 درصد گشتاور نامی بدون تجهیزات الکترونیکی درایو پیچیده تجاوز کند. موتورهای AC در کاربردهای با سرعت ثابت و پرقدرت عالی هستند، در حالی که موتورهای DC - به ویژه انواع برس خورده و BLDC - بر کارهای سروو دقیق و باطری تغذیه تسلط دارند. را نمودار سیم کشی موتور DC تنظیمات برای سرعت متغیر نیز ساده تر است: یک کنترل کننده PWM در مقابل یک درایو فرکانس متغیر مورد نیاز برای کنترل سرعت AC. انتخاب بین آنها به محدوده سرعت مورد نیاز، تحمل نگهداری و منبع برق در دسترس بستگی دارد.

Previous: گرمای بیش از حد و تعمیر موتور فن کولر سوامپ: راهنمای کامل Next: مقاله بعدی وجود ندارد