الکتروموتور DC

موتور DC یکی از انواع موتورهای مورد استفاده در  مصارف مختلف صنعتی و عمومی است که کاربردهای زیادی دارد.

به عنوان مثال آیا میدانستید موتور سر در آسانسور یک الکتروموتور dc است؟

یا اینکه در شهربازی موتور dc بسیار استفاده شده  است؟

الکتروموتور dc که در حقیقت یک موتور Direct Current است خصوصیات زیادی برای انتخاب دارد. در این مقاله قصد داریم به معرفی کامل موتور DC و همچنین مسائل پیرامون آن بپردازد پس با ما همراه باشید:

ساختمان موتور DC

موتور DC از سه قسمت اصلی تشکیل می‌شود این سه قسمت به ترتیب روتور، استاتور و جاروبک و نگهدارنده جاروبک است. استاتور موجود در موتور دی سی از اجزای مختلفی تشکیل‌شده است که سیم‌پیچ میدانی موجود در استاتور خود به دو نوع سیم‌پیچ سری و شنت طبقه‌بندی می‌گردد.

همچنین از دیگر اعضای اصلی استاتور موتور DC فریم موتور و همچنین هسته موجود در استاتور می‌باشد. در موتورهای DC استاتور بزرگ‌تری وجود داشته و قطب کمکی و همچنین سیم‌پیچ جبران‌کننده نیز بر اجزای تشکیل‌دهنده استاتور اضافه می‌شود. مورد بعدی که از اجزای مهم موتور دی سی به‌حساب می‌آید و روتور موتور دی سی یا همان آرمیچر است.

روتور به‌عنوان قسمت چرخنده و گردان موتور دی سی به‌حساب می‌آید و اجزای تشکیل‌دهنده روتور هسته سیم‌پیچی و یاتاقان‌های موجود در روتور هستند. جاروبک یکی دیگر از اجزای تشکیل‌دهنده موتور DC است که وظیفه انتقال جریان وجود به کلکتور گردان را دارد درواقع در موتور دی سی جاروبک و کلکتور وظیفه دارد تا گشتاور موجود در موتور را یکسو نمایند.

ساختمان الکتروموتور DC

مکانیسم عمل در موتور DC

شرایط عمل در یک موتور DC به این صورت است که در اطراف یک عامل هدایت‌کننده میدان مغناطیسی ایجاد می‌گردد هنگامی‌که عامل هدایت‌کننده جریان در این میدان مغناطیسی خارج قرار می‌گیرد آن میدان مغناطیسی خارجی بر عامل هدایت‌کننده نیروی وارد می‌کند و حرکت عوامل هدایت‌کننده درون میدان مغناطیسی خود باعث به وجود آمدن جریان الکتریکی می‌شود.

 همچنین عبور جریان الکتریکی درون عامل هدایت‌کننده باوجود نیروی محرک توسط موتور می‌گردد. همچنین باید بدانیم که یک موتور دی سی می‌تواند به‌عنوان یک ژنراتور نیز ایفای نقش نماید. هرچند که بهتر است دستگاه موتور دی سی به‌عنوان موتور برای ایجاد نیرو استفاده کنیم چراکه در این صورت راندمان و کارای دستگاه بهتر و بهینه‌تر می‌گردد.

چگونه سرعت موتور DC را افزایش یا کاهش دهیم؟

در مورد سرعت موتور DC عواملی از قبیل ولتاژ جریان و بار اعمال‌شده به شفت موتور تأثیر می‌گذارند. در حالت کلی باید بگویم که اگر جریان میدان را دچار تغییر نماییم درنهایت می‌توان سرعت و گشتاور موتور دی سی را به چالش کشیده و تغییر بدهیم.

همچنین اگر سیم‌پیچی میدان مغناطیسی به صورتی باشد که با سیم‌پیچی آرمیچر یا همان روتور به‌صورت سری قرار بگیرند نتیجه کار ایجاد یک موتور است که گشتاور بالایی دارد اما اگر سرعت‌پایین باشد و اگر سیم‌پیچی میدان با سیم‌پیچی آرمیچر به‌صورت موازی یکدیگر قرار بگیرند نتیجه کار یک موتور دی سی با سرعت‌بالا و گشتاور کم است.

درصورتی‌که می‌خواهیم سرعت موتور را افزایش دهیم اما گشتاور تغییری نکند یا به همان میزان کم شود باید جریان میدان را کمتر نمایم. استفاده از این فرآیند و تکنیک برای مواردی مانند تراکشن الکتریکی و یا کاربردهای دیگر صنعتی بسیار مفید بوده و مورداستفاده قرار می‌گیرد درصورتی‌که از این تکنیک استفاده کنیم دیگر نیازی به استفاده از جعبه‌دنده متغیر مکانیکی نیست.

انواع موتور DC

موتور DC در طرح‌ها و تیپ‌ها و انواع مختلف ارائه می‌شود که در زیر به لیست مهم‌ترین آن‌ها اشاره می‌کنیم:
•    موتور DC از نوع سری
•    موتور DC از نوع کمپوند یا ترکیبی
•    موتور DC از نوع موازی
•    موتور DC از نوع مغناطیس دائم
•    موتور DC از نوع تحریک مستقل

موتور DC

مزایا و معایب موتور DC

از مهم‌ترین مزیت‌های استفاده از موتور DC می‌توان به مواردی مانند گشتاور یکنواخت تولیدشده توسط این موتور و همچنین راه‌اندازی و کنترل آسان این دستگاه نسبت به الکتروموتور AC اشاره نمود. موتور DC دقت قابل قبولی را درزمینهٔ کنترل سرعت ارائه می‌نماید.

همچنین در زمان استفاده از موتور دی سی این امکان وجود دارد که دور موتور جدایی از گشتاور مورد کنترل قرار گیرد و همچنین بتوانیم در دورهای پایین گشتاور مناسبی تولید نماییم. اگر بخواهیم در مورد معایب موتور دی سی سخن بگوییم باید به قیمت نسبتاً بالای این دستگاه و همچنین راندمان پایین موتور دی سی سرعت پاسخ دادن نسبتاً پایین دستگاه اشاره نماییم.

از دیگر معایب موتور DC این است که در هنگام راه‌اندازی دستگاه احتیاج به جریان DC است و همچنین هزینه‌های استهلاک و نگهداری و تعمیر موتور DC نسبت به رقبا این دستگاه بالا است.

اگرچه کاربرد این نوع الکتروموتور محدود شده است، ولی به واسطه مزیت کنترل پذیری مطلوبی که این الکتروموتور دارند، همچنان در صنعت کاربرد دارند. ویژگی الکتروموتور جریان مستقیم، تنوع آن است که با ترکیب متنوع در مدار تحریک آنها، میتوان مشخصه های کشتاور –دور گوناگونی بدست آورد. لذا الکتروموتور جریان مستقیم به خاطر سادگی کنترلشان، در سیستم هایی به کار می روند که نیاز به کنترل سرعت در محدوده وسیع و کشتاور زیاد دارند.

اگرچه کاربرد این نوع الکتروموتور محدود شده است، ولی به واسطه مزیت کنترل پذیری مطلوبی که این الکتروموتور دارد، همچنان در صنعت کاربرد دارند. ویژگی الکتروموتور جریان مستقیم، تنوع آن است که با ترکیب متنوع در مدار تحریک آنها، میتوان مشخصه های کشتاور و دور گوناگونی بدست آورد.

لذا موتورهای جریان مستقیم به خاطر سادگی کنترلشان، در سیستم هایی به کار می روند که نیاز به کنترل سرعت در محدوده وسیع و کشتاور زیاد دارند. در ماشین های DC وجود یکسو کننده عاملی است که گشتاور موتور DC و ولتاژ ژنراتور DC با هم یکسو گردد که به این مکانیزم کموتاتور گفته میشود. این پدیده باعث خواهد شد که فرسودگی بیشتری در این الکتروموتورها رخ داده و نیاز به تعمیر و نگهداری بیشتری داشته باشند.

جایگاه ماشینهای DC با تغییر و تحولات رخ داده در عرصه الکترونیک قدرت خدشه دیده و رفته رفته جایگاه خود را در زمینه کنترل دور و گشتاور به رقبای خود واگذار می کند. اما تا چند سال پیش موتورهای DC در دستگاههای اتوماتیک و اتوماسیون صنعتی سلطه مطلق داشتند.

مدل ریاضی ساده و بسیار خوش فهم ماشینهای DC کمک می کند که روشهای کنترلی به خوبی توسعه یابند و مقدمه ای برای ورود به بحث موتورهای القایی و سنکرون می باشد. و البته باید ذکر گردد که در کارخانه های مختلف هنوز هم موتورهای DC فراوانی مشغول به کار هستند. لذا بررسی و مطالعه این نوع از ماشینها بسیار سودمند بوده و بینشی عمیق برای فهم روشهای کنترل پیشرفته ایجاد می کند.

اجزای الکترو موتور های DC به شرح ذیل است:

بطور ساده باید گفت که یک الکتروموتور DC، از یک آهنربای ثابت به نام استاتور و آرمیچری که با سیم پیچ هایی به دور یک هسته آهنی (برای متمرکز کردن میدان مغناطیسی) تابانده شده است، بوجود می آید. سیم پیچ ها عموماً چندین دور به محور هسته پیچیده شده است و در موتورهای بزرگ میتوان از جریانات موازی زیادی استفاده کرد.

با چرخش آرمیچر منابع تغذیه خارجی، قسمتهای مختلف از طریق گذشتن از جاروبک تحریک میشود. مقدار کل جریانی که به سیم پیچ‌ها فرستاده می‌شود، اندازه و تعداد دور سیم پیچ‌ها می‌تواند میزان قدرت میدان نیروی الکترومغناطیسی که تولید می‌شود را تعیین کند.

در این مقاله قصد داریم تا با انواع الکتروموتور DC و نحوه کارکرد این نوع از الکتروموتور ها را بپردازیم پس با ما همراه باشید.الکتروموتور DC ماشینی است جریان برق را با کمک یک آهنربا به انرژی مکانیکی تبدیل می کند.

اما موتور های DC چگونه کار می کنند؟

اگر ما یک آهنربا را به جریان الکتریسیته متصل کنیم قطب های آهنربا سعی در دفع هم دارند و از آنجایی که الکتروموتور ها DC در درون خود آهنربا دارند با اتصال این موتور ها به جریان الکتریسیته نیروی دافعه میان قطب های آهنربا باعث می شود که جریانی در اطرف آرماتور به درست می شود که باعث می شود روتور(آرمیچر) موجود در الکتروموتور شروع به چرخش می کند و الکتروموتور انرژی مکانیکی تولید می کند.در شکل زیر متوجه می شوید که چگونه آهنربای موجود باعث چرخاندن روتور(آرمیچر) موجود در موتور می شود.

موتور دی سی

هر الکتروموتور  DC از قسمت های زیر تشکیل شده است که در ادامه با هرکدام از این قسمت های موجود در اکتروموتور های DC آشنا می شویم:
1)کموتاتور
2)روتور (آرمیچر)
3)استاتور
4)جاروبک (در بعضی از الکتروموتور ها ممکن است که وجود نداشته باشد)

کموتاتور:

به دلیل اینکه موتور های DC از جریان مستقیم برق استفاده می کنند برای چرخیدن روتور جهت جریانی که باعث چرخش می شود باید در هر سیکل دوبار عوض شود که این عوض شدن باید بصورت مداوم و منظم باشد که این عوض کردن جهت چرخش بصورت مداوم و منظم وظیفه ی کموتاتور موجود در الکتروموتور های DC است.

استاتور:

استاتور ها دارای سیم پیچ هایی هستند و هنگامی که موتور به جریان برق متصل می شود این سیم پیچ ها باعث می شوند که میدان یکنواختی در جهتی ثابت در موتور تولید شوند.

استاتور

روتور:

میدان مغناطیسی ای که در موتور به وسیله استاتور تولید شده و که کموتاتور باعث شده است که این میدان منظم و بصورت مداوم باشد باعث چرخش روتور می شود که این چرخش باعث می شود که موتور انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل کند.

روتور

جاروبک:

جاروبک موجود در الکتروموتور هایی که از این نوع قطعه استفاده می کنند این است که جریان الکتریکی را بین سیم های ثابت و چرخان هدایت می کنند و نکته قابل ملاحظه این است که موتور هایی که این جاروبک ها را ندارند و بصورت القایی کار می کنند به کمک همان میدانی که در استاتور شکل گرفته باعث چرخش روتور می شوند که در ادامه بصورت کامل به تفاوت های میان این دو نوع از الکتروموتور ها می پردازیم.

جاروبک

تفاوت های میان الکترو موتور های جاروبک دار و الکتروموتور های القایی:

1) طول عمرموتور های القایی عموما بیشتر از موتور های جاروبک دار است.
2)موتور های القایی لغزش کمتری دارند.
3)میدان در موتور های القایی برخلاف موتور های جاروبک دار که در دور هسته اصلی موتور به وجود می آید، در استاتور و روتور درست می شود.

حال این سوال ممکن است برایتان بوجود آمده است که چگونه سرعت موتور های DC را کم یا زیاد کنیم.در الکتروموتور های DC عواملی مانند میزان ولتاژ و بار اعمال شده بر موتور و شفت و نوع قرار گیری سیم پیچ میدان با سیم پیچ روتور(در ادامه توضیح خواهیم داد) بر روی سرعت موتور ها تاثیر می گذارند که اگر هر کدام از این عوامل را دچار تغییر کنیم بر روی سرعت موتور تاثیر می گذارد.

حالات مختلف قرا گیری سیم پیچ میدان با سیم پیچ روتور

اگر قرار گرفتن این سیم پیچ ها نسبت بهم به صورت سری باشند باعث می شود که موتوردارای گشتاور بالایی باشد اما سرعتش چرخیدن روتور کم می شود؛ اگر قرار گرفتن این سیم پیچ ها نسبت بهم به صورت موازی باشد بر خلاف سری ، روتور دارای سرعت بالا می باشد اما گشتاور تولیدی موتور کم می باشد.

تاثیر جریان میدان تولید شده در موتور

اگر ما به سرعت بالا در عین اینکه گشتاور دچار تغییر نشود نیاز داشته باشیم لازم است که جریان میدان را باید کمتر از حالت اولیه اش بکنیم.به همین صورت بااستفاده از همین روش های ساده می توانیم بدون نیاز به جبه دنده های متغیر نیاز های خود را برطرف سازیم.موتور های DC دارای انواع مختلفی هستند که در ادمه انواع مختلف موتور های DC را نام می بریم.

انواع موتور های DC

1)سری
2)موازی
3)ترکیبی
4)مغناطیسی دائم
5)مغناطیسی مستقل

در انتها لازم است که به مزایا و معایت الکتروموتور های DC بپردازیم.

معایب و مزایای الکتروموتورهای DC

1)می توانند برخلاف موتور های AC گشتاور یک نواختی را تولید نمایند.
2)دقت بالایی در کنترل سرعت روتور دارند.
3)می توان گشتاور و سرعت روتور را به میزان دلخواه بدون نیاز به جعبه دنده متغیر کنترل کرد.
4)قیمت این نوع از موتور ها به نسبت سایر الکتروموتور ها بیشتر می باشد.
5)هزینه های مربوط به نگهداری و تعمیر این دسته از موتور ها نیز نسبت به سایر الکتروموتور ها بیشتر می باشد.

سوالات متداول در مورد موتور DC

الکتروموتور DC از چه اجزایی ساخته شده است؟

پاسخ : یک الکتروموتور کلاسیک DC دارای اجزایی از قبیل آرمیچر دینام ، سوئیچ گردشی و آهنرباست. آرمیچر موجود در این الکتروموتور DC از آهنربای آهنی ساخته شده است.

سوئیچ گردشی موجود در الکتروموتور DC که کموتاتور نام دارد جهت جریان الکتریکی را در هر سیکل زمانی، دوبار برعکس می کند تا آهنرباهایی که در آرمیچر به وجود آمده اند بتوانند آهنرباهای موجود در خارج از آرمیچر را به خود جذب کرده و در ادامه آنها را دفع نمایند.

سرعت و قدرت یک الکتروموتور DC چقدر است؟

پاسخ: به طور کلی باید گفت سرعت دینام دی سی به ولتاژ برق ورودی آن ها و قدرت آن به جریان عبوری وابسته است.

الکتروموتور دی سی کجاها کاربرد دارد؟

پاسخ: موتور DC به دلیل استفاده از برق مستقیم ، کاربرد های فراوانی دارد. به عنوان مثال می توان با بالابر شیشه اتومبیل ، انواع سشوارها ، ماشین های کنترلی و ماشین های بازی بچه ها ، لوازم ورزشی که با برق مستقیم کار میکنند مانند تردمیل ها ، ضبط صوت ها و همچنین بسیاری از ربات ها با الکتروموتور دی سی کار می کنند.

سرعت دوران در الکتروموتور DC وابسته به چه عواملی است؟

پاسخ: عوامل متعددی بر سرعت دوران دینام DC تاثیر گذارند مثل: مجموعه ولتاژ و جریانی که از سیم پیچ های الکتروموتور عبور می کنند و باری که بر روی الکتروموتور قرار دارد.

کنترل سرعت در الکتروموتور DC چگونه صورت می گیرد؟

پاسخ: کنترل سرعت این نوع از الکتروموتور به وسیله ولتاژ متغیر یا عبور جریان و با استفاده از نوعی کلید تغییر دهنده وضعیت سیم‌ پیچها در سیم‌پیچی موتور یا با داشتن یک منبع ولتاژ متغیر، امکان پذیر است.

دلیل استفاده از الکتروموتور دی سی DC در لوکوموتیو چیست؟

پاسخ: برای اینکه دینام مناسب استفاده در کارهای کششی با قدرت زیاد مثل لوکوموتیو باشد نیاز است الکتروموتور گشتاوری زیاد در سرعت های پائین داشته باشد که این ویژگی در الکتروموتور DC دیده می شود.

محدودیت های موجود در الکتروموتورDC شامل چه مواردی است؟

پاسخ: برای اتصال به کموتاتور در الکتروموتور DC نیاز به جاروبک گرافیکی است که این مسئله بیشترین محدویت را در این نوع از الکتروموتور ها ایجاد می کند. وقتی جاروبک و کموتاتور به هم ساییده شوند، اصطکاک ایجاد کرده و تولید سر و صدا در دینام می کنند.

هر چقدر سرعت دوران الکتروموتور بیشتر باشد بایستی جاروبک را محکم تر فشار داد تا اتصال به خوبی برقرار شود. اصطکاکی که در نتیجه سایش جاروبک و کموتاتور ایجاد می شود تنها به تولید سر و صدا ختم نشده و در نتیجه آن ممکن است جاروبک از بین رفته و نیاز به تعویض آن باشد.

اگر اتصال بین کموتاتور و جاروبک محکم نباشد، اتصال ناقص تولید نویز الکتریکی در مدار خواهد کرد.

چه راه حلی برای رفع محدودیت های موجود در الکتروموتور دی سی DC پیشنهاد می کنید؟

پاسخ: برای رفع این محدویت ها بهتر است جاروبک از سیستم دینام DC حذف شود که برای رسیدن به این هدف می توانیم آهنرباهای دائم را با آهنربای الکتریکی تعویض کرده و بر روی روتور و سیم پیچ های استاتور، آهنرباهای دائمی قرار دهیم.

موتور یونیورسال چیست؟

پاسخ: به این دلیل که این نوع از موتور هم با جریان AC و هم با جریان DC قابلیت انجام کار دارند این نام بر روی میدان سیم پیچی شده موتور یونیورسال نهاده شده است. البته این نکته حائز اهمیت است که بیشترین کاربرد این موتور بوسیله جریان AC می باشد.

نحوه کار موتور یونیورسال چیست؟

پاسخ: در این نوع موتور نیروی مکانیکی همواره ثابت و بدون تغییر می ماند؛ این ثبات از آنجا نشات می گیرد که وقتی یک موتور DC که دارای میدان سیم پیچی شده باشد به جریان متناوب وصل شود در دو سیم پیچی میدان و آرمیچر شاهد تغییر جریان خواهیم بود. طراحی اساس کار موتور یونیورسال باید به گونه ای باشد که بیشتر از جریان DC با جریان AC همخوانی داشته باشد.

مزایا و معایب موتور یونیورسال چیست؟

پاسخ: از مزایای قابل توجه موتور یونیورسال می توان به این نکته اشاره کرد که آنها دارای گشتاور راه اندازی بالا و طراحی جمع و جور و مناسب سرعت بالا هستند و می توان منبع تغذیه AC را روی موتور هایی با مشخصه DC نیز نصب نمود.

از جمله معایب موتور های universal می توان به تعمیرات سخت و کمیاب در ایران، نحوه نگهداری سخت و تامین قطعات سخت (به دلیل وجود کموتاتور که به سختی یافت می شود) اشاره نمود. این موتورها نسبت به موتورهای دیگر کمتر مورد استفاده قرار می گیرند که میشود علت این امر را به این موارد مرتبط دانست.

الکتروموتور دی سی DC یا جریان مستقیم به چند دسته تقسیم بندی می شود؟

پاسخ: دینام DC یا جریان مستقیم در سه دسته کلی الکتروموتور دی سی DC شانت، الکتروموتور DC مرکب و الکتروموتور DC سری تقسیم بندی می شوند. علت نوع این تقسیم بندی همانند اکثر تقسیم بندی های موجود به دلیل خصوصیات و کاربرد های مربوط به هر کدام از دسته های فوق الذکر می باشد.

کاربرد الکتروموتور دی سی DC کجاست؟

پاسخ: الکتروموتور DC سری بیشتر در پرس های ضربه ای جرثقیل ها ؛ بالابر هیدرولیک و آسانسور مورد استفاده قرار می گیرد. دلایل استفاده از این دینام در وسایل نامبرده شده، گشتاور راه اندازی بالای این الکتروموتور و نیاز به گشتاوری بالا در صنایع مورد اشاره می باشد.

کاربرد دیگر الکتروموتور DC در لوکوموتیوهای شهری مثل مترو و تراموا است که در اصلاح به آنها موتور کششی یا اصطکاکی گفته می شود. همچنین از الکتروموتور DC شانت در هواکش های صنعتی، دمنده ها و ... استفاده می شود که مهم ترین علت این مصارف برای دینام DC شانت، داشتن گشتاور حرکتی حداکثر در دور نامی می باشد.

نکته ای که باید در زمان راه اندازی این نوع موتور به آن توجه کرد این است که این موتور تحت هیچ شرایطی نباید در زیر بار سنگین راه اندازی شود چرا که این امر باعث می شود آرمیچر به سمت بالا حرکت کرده و به موتور آسیب برساند.

الکتروموتور DC کامپوند نقصانی در چه مواردی مورد استفاده قرار می گیرد؟

پاسخ: این موتور وقتی مورد استفاده قرار می گیرد که به سرعت ثابت و باری کمتر از بار نامی احتیاج باشد؛ برای نمونه آزمایشگاه هایی که جهت تامین دور ثابت به موتور الکتریکی نیاز دارند، از الکتروموتور کمپوند نقصانی بهره خواهند گرفت.

الکتروموتور دی سی DC کامپوند اضافی چیست؟

پاسخ : زمانی که در صنعت وجود الکترو موتور سری نیاز باشد اما در صورت برداشتن بار موتور مهار شود و دور آن بالا نرود، از این الکتروموتور استفاده می شود. مثلا دستگاه های تراش که در هر دوره کاری بی بار شده و سپس در بار کامل قرار می گیرد، نیاز به استفاده از دینام کمپوند اضافی پیش خواهد آمد. در مواردی در صنعت نیز دیده شده که به جای الکتروموتور سری از الکتروموتور کمپوند اضافی استفاده شود.

 

 

 




  • وضعیت
  • جدیدترین
  • پربازدیدترین
  • پرفروشترین
  • ارزانترین
  • گرانترین
ثبت سفارش
تعداد
عنوان