Τι είναι το DC MOTOR: Βασικά στοιχεία, τύποι και λειτουργία του

Δοκιμάστε Το Όργανο Μας Για Την Εξάλειψη Των Προβλημάτων





Σχεδόν κάθε μηχανική ανάπτυξη που βλέπουμε γύρω μας επιτυγχάνεται με έναν ηλεκτροκινητήρα. Οι ηλεκτρικές μηχανές είναι μια μέθοδος μετατροπής ενέργειας. Οι κινητήρες παίρνουν ηλεκτρική ενέργεια και παράγουν μηχανική ενέργεια. Οι ηλεκτρικοί κινητήρες χρησιμοποιούνται για να τροφοδοτήσουν εκατοντάδες συσκευές που χρησιμοποιούμε στην καθημερινή ζωή. Οι ηλεκτρικοί κινητήρες ταξινομούνται γενικά σε δύο διαφορετικές κατηγορίες: κινητήρα συνεχούς ρεύματος (DC) και κινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος (AC). Σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσουμε τον κινητήρα DC και τη λειτουργία του. Και επίσης πώς λειτουργεί ένας κινητήρας DC ταχυτήτων.

Τι είναι το DC Motor;

ΠΡΟΣ ΤΗΝ Ο κινητήρας DC είναι ένας ηλεκτρικός κινητήρας που τρέχει με συνεχές ρεύμα. Σε έναν ηλεκτρικό κινητήρα, η λειτουργία εξαρτάται από τον απλό ηλεκτρομαγνητισμό. Ένας αγωγός μεταφοράς ρεύματος παράγει ένα μαγνητικό πεδίο, όταν αυτό τοποθετηθεί στη συνέχεια σε ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, θα συναντήσει μια δύναμη ανάλογη με το ρεύμα στον αγωγό και την ισχύ του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου. Είναι μια συσκευή που μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική ενέργεια. Λειτουργεί στο γεγονός ότι ένας αγωγός μεταφοράς ρεύματος τοποθετημένος σε ένα μαγνητικό πεδίο βιώνει μια δύναμη που τον αναγκάζει να περιστρέφεται σε σχέση με την αρχική του θέση. Το πρακτικό DC Motor αποτελείται από περιελίξεις πεδίου για την παροχή της μαγνητικής ροής και του οπλισμού που λειτουργεί ως αγωγός.




Κινητήρας DC χωρίς ψήκτρες

Κινητήρας DC χωρίς ψήκτρες

Η είσοδος του ένας κινητήρας DC χωρίς ψήκτρες είναι ρεύμα / τάση και η έξοδος της είναι ροπή. Η κατανόηση της λειτουργίας του κινητήρα DC είναι πολύ απλή από ένα βασικό διάγραμμα που φαίνεται παρακάτω. Ο κινητήρας DC αποτελείται βασικά από δύο κύρια μέρη. Το περιστρεφόμενο μέρος ονομάζεται ρότορας και το σταθερό μέρος ονομάζεται επίσης στάτορας. Ο ρότορας περιστρέφεται σε σχέση με τον στάτορα.



Ο ρότορας αποτελείται από περιελίξεις, οι περιελίξεις συνδέονται ηλεκτρικά με τον μετατροπέα. Η γεωμετρία των πινέλων, των επαφών του μετατροπέα και των περιελίξεων του ρότορα είναι τέτοια ώστε όταν εφαρμόζεται η ισχύς, οι πολικότητες της ενεργοποιημένης περιέλιξης και των μαγνητών στάτορα δεν ευθυγραμμίζονται και ο ρότορας θα γυρίσει έως ότου σχεδόν ισιώσει με τους μαγνήτες πεδίου του στάτη.

Καθώς ο ρότορας φτάνει στην ευθυγράμμιση, οι βούρτσες μετακινούνται στις επόμενες επαφές του μετατροπέα και ενεργοποιούν την επόμενη περιέλιξη. Η περιστροφή αντιστρέφει την κατεύθυνση του ρεύματος μέσω της περιέλιξης του ρότορα, προκαλώντας ένα κτύπημα του μαγνητικού πεδίου του ρότορα, οδηγώντας το να συνεχίσει να περιστρέφεται.

Κατασκευή DC Motor

Η κατασκευή του κινητήρα DC φαίνεται παρακάτω. Είναι πολύ σημαντικό να γνωρίζετε το σχεδιασμό του πριν μάθετε ότι λειτουργεί. Τα βασικά μέρη αυτού του κινητήρα περιλαμβάνουν οπλισμό καθώς και στάτορα.


DC MOTOR

DC MOTOR

Το πηνίο οπλισμού είναι το περιστρεφόμενο μέρος ενώ το σταθερό μέρος είναι ο στάτης. Σε αυτό, το πηνίο οπλισμού συνδέεται προς την τροφοδοσία DC που περιλαμβάνει τις βούρτσες καθώς και τους μεταγωγείς. Η κύρια λειτουργία του μετατροπέα είναι να μετατρέψει το AC σε DC που προκαλείται στο οπλισμό. Η ροή του ρεύματος μπορεί να τροφοδοτηθεί χρησιμοποιώντας τη βούρτσα από το περιστροφικό μέρος του κινητήρα προς το ανενεργό εξωτερικό φορτίο. Η διάταξη του οπλισμού μπορεί να γίνει μεταξύ των δύο πόλων του ηλεκτρομαγνήτη ή του μόνιμου.

Ανταλλακτικά κινητήρα DC

Στους κινητήρες DC, υπάρχουν διάφορα δημοφιλή σχέδια κινητήρων που διατίθενται όπως ένας μόνιμος μαγνήτης χωρίς ψήκτρες, σειρές, σύνθετες πληγές, διακλάδωση, αλλιώς σταθεροποιημένη εκτροπή. Σε γενικές γραμμές, τα μέρη του κινητήρα dc είναι τα ίδια σε αυτά τα δημοφιλή σχέδια, αλλά όλη η λειτουργία αυτού είναι η ίδια. Τα κύρια μέρη του κινητήρα dc περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

Στάτωρ

Ένα σταθερό μέρος όπως ένας στάτης είναι ένα από τα μέρη στα μέρη κινητήρα DC που περιλαμβάνει τις περιελίξεις πεδίου. Η κύρια λειτουργία αυτού είναι να πάρει τον εφοδιασμό.

Στροφείο

Ο ρότορας είναι το δυναμικό μέρος του κινητήρα που χρησιμοποιείται για τη δημιουργία των μηχανικών περιστροφών της μονάδας.

Βούρτσες

Οι βούρτσες που χρησιμοποιούν έναν μεταλλάκτη λειτουργούν κυρίως ως γέφυρα για να στερεώσουν το σταθερό ηλεκτρικό κύκλωμα προς τον ρότορα.

Μετατροπέας ηλεκτρικού ρεύματος

Είναι ένας διαχωρισμένος δακτύλιος που έχει σχεδιαστεί με τμήματα χαλκού. Είναι επίσης ένα από τα πιο απαραίτητα μέρη του κινητήρα dc.

Περιελίξεις πεδίου

Αυτές οι περιελίξεις γίνονται με πηνία πεδίου που είναι γνωστά ως σύρματα χαλκού. Αυτές οι περιελίξεις γύρω από τις εγκοπές που μεταφέρονται μέσα από τα παπούτσια πόλων.

Περιελίξεις οπλισμού

Η κατασκευή αυτών των περιελίξεων στον κινητήρα DC είναι δύο τύποι όπως το Lap & Wave.

Ζυγός

Ένα μαγνητικό πλαίσιο σαν ζυγό έχει σχεδιαστεί με χυτοσίδηρο ή χάλυβα μερικές φορές. Λειτουργεί σαν φύλακας.

Πολωνοί

Οι στύλοι του κινητήρα περιλαμβάνουν δύο κύρια μέρη όπως τον πόλο πυρήνα καθώς και τα παπούτσια πόλων. Αυτά τα βασικά μέρη συνδέονται μεταξύ τους μέσω υδραυλικής δύναμης και συνδέονται με το ζυγό.

Δόντια / αυλακώσεις

Οι μη αγώγιμες επενδύσεις κουλοχέρηδων συχνά μπλοκάρουν μεταξύ των τοιχωμάτων των θυρίδων, καθώς και πηνία για ασφάλεια από το μηδέν, μηχανική υποστήριξη και πρόσθετη ηλεκτρική μόνωση. Το μαγνητικό υλικό μεταξύ των σχισμών ονομάζεται δόντια.

Περίβλημα κινητήρα

Το περίβλημα του κινητήρα παρέχει υποστήριξη στις βούρτσες, τα έδρανα και τον πυρήνα του σιδήρου.

Αρχή λειτουργίας

Μια ηλεκτρική μηχανή που χρησιμοποιείται για τη μετατροπή της ενέργειας από ηλεκτρική σε μηχανική είναι γνωστή ως κινητήρας DC. ο Αρχή λειτουργίας κινητήρα DC είναι ότι όταν ένας αγωγός μεταφοράς ρεύματος βρίσκεται μέσα στο μαγνητικό πεδίο, τότε βιώνει μια μηχανική δύναμη. Αυτή η κατεύθυνση δύναμης μπορεί να αποφασιστεί μέσω του αριστερού κανόνα του Flemming καθώς και του μεγέθους του.

Εάν το πρώτο δάχτυλο είναι εκτεταμένο, το δεύτερο δάχτυλο, καθώς και ο αντίχειρας του αριστερού χεριού, θα είναι κατακόρυφα μεταξύ τους και το πρωτεύον δάχτυλο δείχνει την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου, το επόμενο δάχτυλο υποδεικνύει την τρέχουσα κατεύθυνση και ο τρίτος αντίχειρας μοιάζει με το δάχτυλο κατεύθυνση δύναμης που βιώνεται μέσω του αγωγού.

F = BIL Νιούτον

Που,

«B» είναι η πυκνότητα μαγνητικής ροής,

Το «Εγώ» είναι τρέχον

Το «L» είναι το μήκος του αγωγού στο μαγνητικό πεδίο.

Κάθε φορά που μια περιέλιξη οπλισμού δίνεται προς παροχή DC, τότε η ροή ρεύματος θα ρυθμίζεται εντός της περιέλιξης. Η περιέλιξη πεδίου ή οι μόνιμοι μαγνήτες θα παρέχουν το μαγνητικό πεδίο. Έτσι, οι αγωγοί οπλισμού θα βιώσουν μια δύναμη λόγω του μαγνητικού πεδίου με βάση την παραπάνω αναφερθείσα αρχή.
Το Commutator έχει σχεδιαστεί σαν τμήματα για να επιτύχει μονοκατευθυντική ροπή ή η πορεία της δύναμης θα είχε ανατραπεί κάθε φορά όταν ο τρόπος κίνησης του αγωγού ανατραπεί μέσα στο μαγνητικό πεδίο. Αυτή είναι λοιπόν η αρχή λειτουργίας του κινητήρα DC.

Τύποι κινητήρων DC

Οι διαφορετικοί τύποι κινητήρων dc συζητούνται παρακάτω.

Geared DC Motors

Οι κινητήρες με γρανάζια τείνουν να μειώνουν την ταχύτητα του κινητήρα αλλά με αντίστοιχη αύξηση της ροπής. Αυτή η ιδιότητα είναι βολική, καθώς οι κινητήρες DC μπορούν να περιστραφούν σε ταχύτητες πολύ γρήγορα για να χρησιμοποιήσει μια ηλεκτρονική συσκευή. Οι κινητήρες με γρανάζια αποτελούνται συνήθως από έναν κινητήρα βούρτσας DC και ένα κιβώτιο ταχυτήτων προσαρτημένο στον άξονα. Οι κινητήρες διακρίνονται ως σχεδιασμένοι από δύο συνδεδεμένες μονάδες. Έχει πολλές εφαρμογές λόγω του κόστους του σχεδιασμού, μειώνει την πολυπλοκότητα και κατασκευάζει εφαρμογές όπως βιομηχανικός εξοπλισμός, ενεργοποιητές, ιατρικά εργαλεία και ρομποτική.

  • Κανένα καλό ρομπότ δεν μπορεί να κατασκευαστεί ποτέ χωρίς εργαλεία. Όλα τα πράγματα που λαμβάνονται υπόψη, είναι πολύ σημαντική η καλή κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα γρανάζια επηρεάζουν παραμέτρους όπως η ροπή και η ταχύτητα.
  • Τα γρανάζια βασίζονται στην αρχή του μηχανικού πλεονεκτήματος. Αυτό σημαίνει ότι με τη χρήση διακριτικών διαμέτρων γραναζιού, μπορούμε να ανταλλάξουμε μεταξύ περιστροφικής ταχύτητας και ροπής. Τα ρομπότ δεν έχουν επιθυμητή σχέση ταχύτητας προς ροπής.
  • Στη ρομποτική, η ροπή είναι καλύτερη από την ταχύτητα. Με γρανάζια, είναι δυνατή η ανταλλαγή της υψηλής ταχύτητας με καλύτερη ροπή. Η αύξηση της ροπής είναι αντιστρόφως ανάλογη με τη μείωση της ταχύτητας.
Geared DC Motors

Geared DC Motors

Μείωση ταχύτητας σε Geared DC Motor

Η μείωση ταχύτητας στα γρανάζια περιλαμβάνει ένα μικρό γρανάζι που οδηγεί μια μεγαλύτερη ταχύτητα. Μπορεί να υπάρχουν λίγα σετ από αυτά τα σετ μειωτήρων σε ένα κιβώτιο ταχυτήτων μείωσης.

Μείωση ταχύτητας σε μοτέρ DC

Μείωση ταχύτητας σε μοτέρ DC

Μερικές φορές ο στόχος της χρήσης ενός κινητήρα μετάδοσης είναι η μείωση της ταχύτητας περιστρεφόμενου άξονα ενός κινητήρα στη συσκευή που κινείται, για παράδειγμα σε ένα μικρό ηλεκτρικό ρολόι όπου ο μικροσκοπικός σύγχρονος κινητήρας μπορεί να περιστρέφεται στις 1.200 σ.α.λ. αλλά μειώνεται σε μία σ.α.λ. για οδήγηση το δεύτερο χέρι και περαιτέρω μειώθηκε στο μηχανισμό ρολογιού για να οδηγήσει τα χέρια λεπτών και ωρών. Εδώ το ποσό της κινητήριας δύναμης δεν έχει σημασία, αρκεί να αρκεί για να ξεπεραστούν οι τριβές του μηχανισμού του ρολογιού.

Σειρά DC Motor

Ο κινητήρας της σειράς είναι ένας κινητήρας σειράς DC όπου η περιέλιξη πεδίου συνδέεται εσωτερικά σε σειρά με την περιέλιξη οπλισμού. Ο κινητήρας της σειράς παρέχει υψηλή ροπή εκκίνησης, αλλά δεν πρέπει ποτέ να λειτουργεί χωρίς φορτίο και μπορεί να μετακινεί πολύ μεγάλα φορτία άξονα όταν ενεργοποιείται για πρώτη φορά. Οι κινητήρες της σειράς είναι επίσης γνωστοί ως κινητήρας σε σειρά.

Σε κινητήρες σειράς, οι περιελίξεις πεδίου συνδέονται σε σειρά με τον οπλισμό. Η ισχύς του πεδίου ποικίλλει ανάλογα με τις εξελίξεις στο ρεύμα οπλισμού. Τη στιγμή που η ταχύτητά του μειώνεται κατά ένα φορτίο, ο κινητήρας της σειράς προάγει πιο εξαιρετική ροπή. Η ροπή εκκίνησης είναι κάτι παραπάνω από διαφορετικά είδη κινητήρα DC.

Μπορεί επίσης να εκπέμπει πιο εύκολα τη θερμότητα που έχει συσσωρευτεί στην περιέλιξη λόγω του μεγάλου όγκου ρεύματος που μεταφέρεται. Η ταχύτητά του αλλάζει σημαντικά μεταξύ πλήρους και μη φορτίου. Όταν αφαιρείται το φορτίο, αυξάνεται η ταχύτητα του κινητήρα και μειώνεται το ρεύμα μέσω των πηνίων οπλισμού και πεδίου. Η εκφόρτωση μεγάλων μηχανημάτων είναι επικίνδυνη.

Σειρά κινητήρα

Σειρά κινητήρα

Το ρεύμα μέσω των οπλισμών και των πηνίων πεδίου μειώνεται, η ισχύς των γραμμών ροής γύρω τους εξασθενεί. Εάν η ισχύς των γραμμών ροής γύρω από τα πηνία μειώθηκε με τον ίδιο ρυθμό με το ρεύμα που ρέει μέσω αυτών, και τα δύο θα μειωθούν με τον ίδιο ρυθμό σε

η οποία αυξάνει την ταχύτητα του κινητήρα.

Πλεονεκτήματα

Τα πλεονεκτήματα ενός κινητήρα σειράς περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

  • Τεράστια ροπή εκκίνησης
  • Απλή κατασκευή
  • Ο σχεδιασμός είναι εύκολος
  • Η συντήρηση είναι εύκολη
  • Αποδοτική

Εφαρμογές

Οι Series Motors μπορούν να παράγουν τεράστια δύναμη στροφής, τη ροπή από την κατάσταση αδράνειας. Αυτό το χαρακτηριστικό καθιστά τους κινητήρες σειράς κατάλληλους για μικρές ηλεκτρικές συσκευές, ευέλικτο ηλεκτρικό εξοπλισμό κ.λπ. Οι κινητήρες σειράς δεν είναι κατάλληλοι όταν απαιτείται σταθερή ταχύτητα. Ο λόγος είναι ότι η ταχύτητα των κινητήρων σειράς ποικίλλει σε μεγάλο βαθμό με διαφορετικά φορτία.

Shunt Motor

Οι κινητήρες Shunt είναι κινητήρες DC shunt, όπου οι περιελίξεις πεδίου αποφεύγονται ή συνδέονται παράλληλα με την περιέλιξη οπλισμού του κινητήρα. Ο κινητήρας DC shunt χρησιμοποιείται συνήθως λόγω της καλύτερης ρύθμισης ταχύτητας. Επίσης, τόσο η περιέλιξη οπλισμού όσο και οι περιελίξεις πεδίου παρουσιάζονται στην ίδια τάση τροφοδοσίας, ωστόσο, υπάρχουν διακριτοί κλάδοι για τη ροή του ρεύματος οπλισμού και του ρεύματος πεδίου.

Ένας κινητήρας διακλάδωσης έχει κάπως διακριτικά χαρακτηριστικά λειτουργίας από έναν κινητήρα σειράς. Δεδομένου ότι το πηνίο πεδίου διακλάδωσης είναι κατασκευασμένο από λεπτό σύρμα, δεν μπορεί να παράγει μεγάλο ρεύμα για εκκίνηση όπως το πεδίο σειράς. Αυτό σημαίνει ότι ο κινητήρας εκτροπής έχει εξαιρετικά χαμηλή ροπή εκκίνησης, πράγμα που απαιτεί το φορτίο άξονα να είναι αρκετά μικρό.

Shunt Motor

Shunt Motor

Όταν εφαρμόζεται τάση στον κινητήρα διακλάδωσης, μια πολύ χαμηλή ποσότητα ρεύματος ρέει μέσω του πηνίου διακλάδωσης. Ο οπλισμός για τον κινητήρα διακλάδωσης είναι παρόμοιος με τον κινητήρα σειράς και θα τραβήξει ρεύμα για να παράγει ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο. Λόγω της αλληλεπίδρασης του μαγνητικού πεδίου γύρω από το οπλισμό και του πεδίου που παράγεται γύρω από το πεδίο διακλάδωσης, ο κινητήρας αρχίζει να περιστρέφεται.

Όπως και ο κινητήρας της σειράς, όταν ο οπλισμός αρχίζει να περιστρέφεται, θα παράγει πίσω EMF. Το πίσω EMF θα προκαλέσει το ρεύμα στο οπλισμό να αρχίσει να μειώνεται σε πολύ μικρό επίπεδο. Η ποσότητα ρεύματος που θα αντλήσει ο οπλισμός σχετίζεται άμεσα με το μέγεθος του φορτίου όταν ο κινητήρας φτάσει σε πλήρη ταχύτητα. Δεδομένου ότι το φορτίο είναι γενικά μικρό, το ρεύμα οπλισμού θα είναι μικρό.

Πλεονεκτήματα

Τα πλεονεκτήματα του κινητήρα shunt περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

  • Απλή απόδοση ελέγχου, με αποτέλεσμα υψηλό επίπεδο ευελιξίας για την επίλυση σύνθετων προβλημάτων οδήγησης
  • Υψηλή διαθεσιμότητα, επομένως απαιτείται ελάχιστη προσπάθεια εξυπηρέτησης
  • Υψηλό επίπεδο ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας
  • Πολύ ομαλή λειτουργία, επομένως χαμηλή μηχανική καταπόνηση του συνολικού συστήματος και υψηλές δυναμικές διαδικασίες ελέγχου
  • Μεγάλο εύρος ελέγχου και χαμηλές ταχύτητες, επομένως μπορούν να χρησιμοποιηθούν παγκοσμίως

Εφαρμογές

Οι κινητήρες Shunt DC είναι πολύ κατάλληλοι για εφαρμογές με κίνηση στη ζώνη. Αυτός ο κινητήρας σταθερής ταχύτητας χρησιμοποιείται σε βιομηχανικές και αυτοκίνητες εφαρμογές, όπως εργαλειομηχανές και μηχανές τυλίγματος / ξετυλίγματος όπου απαιτείται μεγάλη ακρίβεια ροπής.

DC Compound Motors

Οι σύνθετοι κινητήρες DC περιλαμβάνουν ένα ξεχωριστό πεδίο διέγερσης που έχει εξαιρετική ροπή εκκίνησης, ωστόσο αντιμετωπίζει προβλήματα στις εφαρμογές μεταβλητής ταχύτητας. Το πεδίο σε αυτούς τους κινητήρες μπορεί να συνδεθεί σε σειρά μέσω του οπλισμού καθώς και ενός πεδίου διακλάδωσης που είναι ξεχωριστά διεγερμένο. Το πεδίο σειράς δίνει μια ανώτερη ροπή εκκίνησης ενώ το πεδίο διακλάδωσης δίνει βελτιωμένη ρύθμιση ταχύτητας. Όμως, το πεδίο της σειράς προκαλεί προβλήματα ελέγχου στις εφαρμογές της μονάδας κίνησης μεταβλητής ταχύτητας και συνήθως δεν χρησιμοποιείται σε μονάδες 4 τεταρτημόρια.

Ξεχωριστά ενθουσιασμένος

Όπως υποδηλώνει το όνομα, οι περιελίξεις πεδίου διαφορετικά τα πηνία ενεργοποιούνται μέσω μιας ξεχωριστής πηγής DC. Το μοναδικό γεγονός αυτών των κινητήρων είναι ότι το ρεύμα οπλισμού δεν τροφοδοτεί όλες τις περιελίξεις πεδίου, επειδή η περιέλιξη πεδίου ενισχύεται από μια ξεχωριστή εξωτερική πηγή ρεύματος DC. Η εξίσωση ροπής του κινητήρα DC είναι Tg = Ka φ Ia, στην περίπτωση αυτή, η ροπή αλλάζει μέσω αλλαγής αρχειοθετημένης ροής «φ» & ανεξάρτητη από το ρεύμα οπλισμού «Ia».

Μόνος ενθουσιασμένος

Όπως υποδηλώνει το όνομα, σε αυτόν τον τύπο κινητήρα, το ρεύμα εντός των περιελίξεων μπορεί να τροφοδοτείται μέσω του κινητήρα, διαφορετικά η ίδια η μηχανή. Περαιτέρω, αυτός ο κινητήρας διαχωρίζεται στον κινητήρα σειράς τραύματος και τραύματος.

Κινητήρας DC μόνιμου μαγνήτη

Ο κινητήρας PMDC ή μόνιμος μαγνήτης DC περιλαμβάνει μια περιέλιξη οπλισμού. Αυτοί οι κινητήρες είναι σχεδιασμένοι με μόνιμους μαγνήτες τοποθετώντας τους στο εσωτερικό περιθώριο του πυρήνα του στάτορα για τη δημιουργία ροής πεδίου. Από την άλλη πλευρά, ο ρότορας περιλαμβάνει ένα συμβατικό οπλισμό συνεχούς ρεύματος που περιλαμβάνει βούρτσες και τμήματα μεταγωγέα.

Σε έναν κινητήρα συνεχούς μαγνήτη DC, το μαγνητικό πεδίο μπορεί να σχηματιστεί μέσω ενός μόνιμου μαγνήτη. Έτσι, το ρεύμα εισόδου δεν χρησιμοποιείται για διέγερση που χρησιμοποιείται σε κλιματιστικά, υαλοκαθαριστήρες, εκκινητές αυτοκινήτων κ.λπ.

Σύνδεση κινητήρα DC με μικροελεγκτή

Οι μικροελεγκτές δεν μπορούν να οδηγήσουν τους κινητήρες απευθείας. Χρειαζόμαστε λοιπόν κάποιο είδος οδηγού για τον έλεγχο της ταχύτητας και της κατεύθυνσης των κινητήρων. Οι οδηγοί κινητήρα θα λειτουργούν ως συσκευές διασύνδεσης μεταξύ μικροελεγκτές και κινητήρες . Οι οδηγοί κινητήρα θα λειτουργούν ως ενισχυτές ρεύματος, δεδομένου ότι λαμβάνουν σήμα ελέγχου χαμηλού ρεύματος και παρέχουν σήμα υψηλού ρεύματος. Αυτό το σήμα υψηλού ρεύματος χρησιμοποιείται για την κίνηση των κινητήρων. Η χρήση τσιπ L293D είναι ένας εύκολος τρόπος για τον έλεγχο του κινητήρα χρησιμοποιώντας έναν μικροελεγκτή. Περιλαμβάνει δύο κυκλώματα οδηγού H-bridge εσωτερικά.

Αυτό το τσιπ έχει σχεδιαστεί για να ελέγχει δύο κινητήρες. Το L293D έχει δύο σειρές διατάξεων όπου 1 σετ έχει είσοδο 1, είσοδο 2, έξοδο1, έξοδο 2, με ενεργοποιημένο πείρο ενώ ένα άλλο σετ έχει είσοδο 3, είσοδο 4, έξοδο 3, έξοδο 4 με άλλο ενεργοποιημένο πείρο. Εδώ είναι ένα βίντεο που σχετίζεται με το L293D

Ακολουθεί ένα παράδειγμα κινητήρα DC που συνδέεται με τον μικροελεγκτή L293D.

Ο κινητήρας DC διασυνδέεται με τον μικροελεγκτή L293D

Ο κινητήρας DC διασυνδέεται με τον μικροελεγκτή L293D

Το L293D έχει δύο σειρές διατάξεων όπου ένα σετ έχει είσοδο 1, είσοδο 2, έξοδο 1 και έξοδο 2 και ένα άλλο σετ έχει είσοδο 3, είσοδο 4, έξοδο 3 και έξοδο 4, σύμφωνα με το παραπάνω διάγραμμα,

  • Εάν οι ακίδες 2 και 7 είναι υψηλές, τότε οι ακίδες αριθ. 3 και 6 είναι επίσης υψηλές. Εάν η ενεργοποίηση 1 και ο αριθμός ακίδας 2 είναι υψηλός, ο αριθμός ακροδέκτη 7 είναι χαμηλός, τότε ο κινητήρας περιστρέφεται προς τα εμπρός.
  • Εάν η ενεργοποίηση 1 και ο αριθμός πείρου 7 είναι υψηλός αφήνοντας τον αριθμό πείρου 2 τόσο χαμηλό, τότε ο κινητήρας περιστρέφεται στην αντίστροφη κατεύθυνση.

Σήμερα, οι κινητήρες dc βρίσκονται ακόμα σε πολλές εφαρμογές τόσο μικρές όσο παιχνίδια και μονάδες δίσκου ή σε μεγάλα μεγέθη για τη λειτουργία χαλύβδινων μύλων και μηχανών χαρτιού.

Εξισώσεις κινητήρα DC

Το μέγεθος της ροής που βιώθηκε είναι

F = BlI

Όπου, B- Πυκνότητα ροής λόγω ροής που παράγεται από περιελίξεις πεδίου

l- Ενεργό μήκος του αγωγού

I-Ρεύμα που διέρχεται από τον αγωγό

Καθώς ο αγωγός περιστρέφεται, προκαλείται ένα EMF το οποίο δρα σε μια κατεύθυνση αντίθετη από την παρεχόμενη τάση. Δίνεται ως

τύπος

Πού, Ø- Fluz λόγω των περιελίξεων στο πεδίο

P- Αριθμός πόλων

A-A σταθερά

N - Ταχύτητα του κινητήρα

Z- Αριθμός αγωγών

Η τάση τροφοδοσίας, V = Eσι+ Εγώπρος τηνΡπρος την

Η ροπή που αναπτύχθηκε είναι

Φόρμουλα 1Έτσι, η ροπή είναι άμεσα ανάλογη με το ρεύμα οπλισμού.

Επίσης, η ταχύτητα ποικίλλει ανάλογα με το ρεύμα του οπλισμού, επομένως έμμεσα η ροπή και η ταχύτητα ενός κινητήρα εξαρτώνται το ένα από το άλλο.

Για έναν κινητήρα DC shunt, η ταχύτητα παραμένει σχεδόν σταθερή ακόμη και αν η ροπή αυξάνεται από χωρίς φορτίο σε πλήρες φορτίο.

Για έναν κινητήρα σειράς DC, η ταχύτητα μειώνεται καθώς η ροπή αυξάνεται από κανένα φορτίο σε πλήρες φορτίο.

Έτσι, η ροπή μπορεί να ελεγχθεί μεταβάλλοντας την ταχύτητα. Ο έλεγχος ταχύτητας επιτυγχάνεται είτε από

  • Αλλαγή ροής ελέγχοντας το ρεύμα μέσω τυλίγματος πεδίου - Μέθοδος ελέγχου ροής. Με αυτήν τη μέθοδο, η ταχύτητα ελέγχεται πάνω από την ονομαστική της ταχύτητα.
  • Έλεγχος τάσης οπλισμού - Παρέχει έλεγχο ταχύτητας κάτω από την κανονική του ταχύτητα.
  • Έλεγχος τάσης τροφοδοσίας - Παρέχει έλεγχο ταχύτητας και στις δύο κατευθύνσεις.

4 Λειτουργία τεταρτημορίου

Γενικά, ένας κινητήρας μπορεί να λειτουργεί σε 4 διαφορετικές περιοχές. ο λειτουργία τεσσάρων τεταρτημορίων κινητήρα dc περιλαμβάνει τα ακόλουθα.

  • Ως κινητήρας προς τα εμπρός ή προς τα δεξιά.
  • Ως γεννήτρια προς τα εμπρός.
  • Ως κινητήρας σε αντίστροφη ή αριστερόστροφη κατεύθυνση.
  • Ως γεννήτρια στην αντίστροφη κατεύθυνση.
4 Τεταρτημόριο λειτουργίας DC Motor

4 Τεταρτημόριο λειτουργίας DC Motor

  • Στο πρώτο τεταρτημόριο, ο κινητήρας οδηγεί το φορτίο με την ταχύτητα και τη ροπή σε θετική κατεύθυνση.
  • Στο δεύτερο τεταρτημόριο, η κατεύθυνση ροπής αντιστρέφεται και ο κινητήρας λειτουργεί ως γεννήτρια
  • Στο τρίτο τεταρτημόριο, ο κινητήρας οδηγεί το φορτίο με ταχύτητα και ροπή σε αρνητική κατεύθυνση.
  • Στο 4ουτεταρτημόριο, ο κινητήρας λειτουργεί ως γεννήτρια σε αντίστροφη λειτουργία.
  • Στο πρώτο και τρίτο τεταρτημόριο, ο κινητήρας ενεργεί τόσο προς τα εμπρός όσο και προς την αντίστροφη κατεύθυνση. Για παράδειγμα, οι κινητήρες σε γερανούς για να ανυψώσουν το φορτίο και επίσης να το κατεβάσουν.

Στο δεύτερο και τέταρτο τεταρτημόριο, ο κινητήρας λειτουργεί ως γεννήτρια σε εμπρός και αντίστροφη κατεύθυνση αντίστοιχα, και παρέχει ενέργεια πίσω στην πηγή ισχύος. Έτσι, ο τρόπος ελέγχου μιας λειτουργίας κινητήρα, για να τον ενεργοποιήσετε σε οποιοδήποτε από τα 4 τεταρτημόρια είναι ο έλεγχος της ταχύτητας και της κατεύθυνσης περιστροφής.

Η ταχύτητα ελέγχεται είτε μεταβάλλοντας την τάση του οπλισμού είτε εξασθενίζοντας το πεδίο. Η κατεύθυνση ροπής στρέψης ή κατεύθυνση περιστροφής ελέγχεται μεταβάλλοντας την έκταση στην οποία η εφαρμοζόμενη τάση είναι μεγαλύτερη ή μικρότερη από την πίσω emf.

Συνήθη σφάλματα στο DC Motors

Είναι σημαντικό να γνωρίζετε και να κατανοείτε τις αστοχίες και τα σφάλματα του κινητήρα για να περιγράψετε τις καταλληλότερες συσκευές ασφαλείας για κάθε περίπτωση. Υπάρχουν τρεις τύποι αστοχιών κινητήρα όπως μηχανικά, ηλεκτρικά και μηχανικά που μετατρέπονται σε ηλεκτρικά. Οι πιο συχνά εμφανιζόμενες αποτυχίες περιλαμβάνουν τα ακόλουθα,

  • Κατανομή της μόνωσης
  • Υπερθέρμανση
  • Υπερφόρτωση
  • Αποτυχία ρουλεμάν
  • Δόνηση
  • Κλειδωμένος ρότορας
  • Ασυμφωνία του άξονα
  • Αντίστροφη λειτουργία
  • Ανισορροπία φάσης

Τα πιο συνηθισμένα σφάλματα που εμφανίζονται στους κινητήρες AC, καθώς και στους κινητήρες DC, περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

  • Όταν ο κινητήρας δεν έχει τοποθετηθεί σωστά
  • Όταν ο κινητήρας είναι μπλοκαρισμένος από βρωμιά
  • Όταν ο κινητήρας περιέχει νερό
  • Όταν ο κινητήρας υπερθερμαίνεται

12 V DC κινητήρα

Ένας κινητήρας 12V DC είναι φθηνός, μικρός και ισχυρός, ο οποίος χρησιμοποιείται σε πολλές εφαρμογές. Η επιλογή του κατάλληλου κινητήρα DC για μια συγκεκριμένη εφαρμογή είναι μια δύσκολη εργασία, οπότε είναι πολύ σημαντικό να εργαστείτε μέσω της ακριβούς εταιρείας. Το καλύτερο παράδειγμα αυτών των κινητήρων είναι οι METMotors, καθώς κατασκευάζουν κινητήρες PMDC (μόνιμος μαγνήτης DC) με υψηλή ποιότητα για πάνω από 45 χρόνια.

Πώς να επιλέξετε το σωστό κινητήρα;

Η επιλογή ενός κινητήρα 12v dc μπορεί να γίνει πολύ εύκολα μέσω των METmotors επειδή οι επαγγελματίες αυτής της εταιρείας θα μελετήσουν πρώτα τη σωστή εφαρμογή σας και μετά θα λάβουν υπόψη πολυάριθμα χαρακτηριστικά, καθώς και προδιαγραφές που θα σας εγγυηθούν ότι θα ολοκληρώσετε το καλύτερο δυνατό προϊόν.
Η τάση λειτουργίας είναι ένα από τα χαρακτηριστικά αυτού του κινητήρα.

Μόλις ένας κινητήρας τροφοδοτείται με ρεύμα μέσω μπαταριών, τότε οι χαμηλές τάσεις λειτουργίας συνήθως επιλέγονται καθώς λιγότερες κυψέλες είναι απαραίτητες για τη λήψη της συγκεκριμένης τάσης. Όμως, σε υψηλές τάσεις, η οδήγηση ενός κινητήρα dc είναι συνήθως πιο αποτελεσματική. Παρόλο που η λειτουργία του είναι εφικτή με 1,5 βολτ που φτάνει τα 100V. Οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενοι κινητήρες είναι οι 6v, 12v & 24v. Άλλες βασικές προδιαγραφές αυτού του κινητήρα είναι η ταχύτητα, το ρεύμα λειτουργίας, η ισχύς και η ροπή.

Οι κινητήρες 12V DC είναι ιδανικοί για διαφορετικές εφαρμογές μέσω τροφοδοσίας DC που απαιτεί ροπή λειτουργίας και υψηλή εκκίνηση. Αυτοί οι κινητήρες λειτουργούν σε λιγότερες ταχύτητες σε σύγκριση με άλλες τάσεις κινητήρα.
Τα χαρακτηριστικά αυτού του κινητήρα διαφέρουν κυρίως με βάση την κατασκευαστική εταιρεία καθώς και την εφαρμογή.

  • Η ταχύτητα του κινητήρα είναι 350rpm έως 5000 rpm
  • Η ονομαστική ροπή αυτού του κινητήρα κυμαίνεται από 1,1 έως 12,0 in-lbs
  • Η ισχύς εξόδου αυτού του κινητήρα κυμαίνεται από 01hp έως 211 hp
  • Τα μεγέθη των πλαισίων είναι 60mm, 80mm, 108mm
  • Αντικαταστάσιμες βούρτσες
  • Η τυπική ζωή του πινέλου είναι 2000+ ώρες

Πίσω EMF σε DC Motor

Μόλις ο αγωγός μεταφοράς ρεύματος τοποθετηθεί σε μαγνητικό πεδίο, τότε η ροπή θα προκαλέσει τον αγωγό και η ροπή θα περιστρέψει τον αγωγό που κόβει τη ροή του μαγνητικού πεδίου. Με βάση το φαινόμενο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής μόλις ο αγωγός τεμαχίσει το μαγνητικό πεδίο και στη συνέχεια ένα EMF θα προκαλέσει μέσα στον αγωγό.

Η επαγόμενη κατεύθυνση EMF μπορεί να προσδιοριστεί μέσω του δεξιού κανόνα του Flemming. Σύμφωνα με αυτόν τον κανόνα, εάν πιάσουμε τη μικρογραφία, το δείκτη και το κεντρικό δάχτυλό μας με γωνία 90 °, μετά από αυτό το δείκτη θα σηματοδοτήσει τον τρόπο του μαγνητικού πεδίου. Εδώ, το δάχτυλο του αντίχειρα αντιπροσωπεύει τον τρόπο κίνησης του αγωγού και το μεσαίο δάχτυλο υποδηλώνει το επαγόμενο EMF πάνω από τον αγωγό.

Εφαρμόζοντας τον δεξιό κανόνα του Flemming, μπορούμε να παρατηρήσουμε ότι η επαγόμενη κατεύθυνση emf αντιστρέφεται στην εφαρμοζόμενη τάση. Έτσι το emf ονομάζεται back emf ή counter emf. Η ανάπτυξη του πίσω emf μπορεί να γίνει σε σειρά μέσω της τάσης που εφαρμόζεται, ωστόσο, αντίστροφη προς την κατεύθυνση, δηλαδή το πίσω emf αντιστέκεται στη ροή του ρεύματος που το προκαλεί.

Το πλάτος του emf μπορεί να δοθεί μέσω μιας παρόμοιας έκφρασης όπως η ακόλουθη.

Eb = NP ϕZ / 60A

Που

Το «Eb» είναι το EMF που προκαλείται από τον κινητήρα και ονομάζεται Back EMF

Το «Α» είναι το όχι. παράλληλων λωρίδων σε όλο το οπλισμό μεταξύ των πινέλων αντίστροφης πολικότητας

Το «P» είναι το όχι. πόλων

«Ν» είναι η ταχύτητα

Το «Z» είναι ο συνολικός αριθμός αγωγών εντός του οπλισμού

Το «ϕ» είναι μια χρήσιμη ροή για κάθε πόλο.

Στο παραπάνω κύκλωμα, το μέγεθος του πίσω emf είναι πάντα χαμηλό σε σύγκριση με την τάση που εφαρμόζεται. Η διαφορά μεταξύ των δύο είναι σχεδόν ισοδύναμη όταν ο κινητήρας dc λειτουργεί κάτω από τις συνήθεις συνθήκες. Το ρεύμα θα προκαλέσει στον κινητήρα DC λόγω της κύριας τροφοδοσίας. Η σχέση μεταξύ της κύριας τροφοδοσίας, του EMF back & του οπλισμού μπορεί να εκφραστεί ως Eb = V - IaRa.

Εφαρμογή για τον έλεγχο λειτουργίας DC Motor σε 4 τεταρτημόρια

Ο έλεγχος της λειτουργίας κινητήρα DC σε 4 τεταρτημόρια μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας έναν μικροελεγκτή διασυνδεδεμένο με 7 διακόπτες.

4 Έλεγχος τεταρτημορίων

4 Έλεγχος τεταρτημορίων

Περίπτωση 1: Όταν πατηθεί ο διακόπτης έναρξης και δεξιόστροφης ροής, η λογική στον Μικροελεγκτή δίνει έξοδο λογικής χαμηλή στον ακροδέκτη 7 και λογική υψηλή στον ακροδέκτη 2, κάνοντας τον κινητήρα να περιστρέφεται δεξιόστροφα και να λειτουργεί στον 1αγτεταρτοκύκλιο. Η ταχύτητα του κινητήρα μπορεί να μεταβληθεί πατώντας το διακόπτη PWM, προκαλώντας εφαρμογή παλμών διαφορετικής διάρκειας στον πείρο ενεργοποίησης του IC οδηγού, μεταβάλλοντας έτσι την εφαρμοζόμενη τάση.

Περίπτωση 2: Όταν πατηθεί το εμπρόσθιο φρένο, η λογική του Μικροελεγκτή εφαρμόζει λογική χαμηλή στην ακίδα 7 και λογική υψηλή στον πείρο 2 και ο κινητήρας τείνει να λειτουργεί στην αντίστροφη κατεύθυνση του, αναγκάζοντάς τον να σταματήσει αμέσως.

Με παρόμοιο τρόπο, το πάτημα του διακόπτη αριστερόστροφα αναγκάζει τον κινητήρα να κινηθεί προς την αντίστροφη κατεύθυνση, δηλαδή να λειτουργεί στο 3rdτεταρτημόριο, και πατώντας το διακόπτη αντίστροφης πέδησης, ο κινητήρας σταματά αμέσως.

Έτσι, μέσω του σωστού προγραμματισμού του μικροελεγκτή και μέσω διακοπτών, η λειτουργία του κινητήρα μπορεί να ελέγχεται σε κάθε κατεύθυνση.

Έτσι, πρόκειται για μια επισκόπηση του κινητήρα DC. ο πλεονεκτήματα του κινητήρα dc Παρέχουν εξαιρετικό έλεγχο ταχύτητας για επιτάχυνση και επιβράδυνση, κατανοητό σχεδιασμό και απλό, φθηνό σχεδιασμό κίνησης. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, ποια είναι τα μειονεκτήματα του κινητήρα DC;

Φωτογραφικές μονάδες: