در قسمت اول این نوشته در مورد ساختمان الکتروموتورهای DC ، اصول کار، روابط نیرو و گشتاور، حفاظت و راه اندازی این موتورها صحبت کردیم در قسمت دوم درباره تغییر جهت دوران، پدیده کموتاسیون و کنترل سرعت موتورهای DC مطالبی ارائه گردید. قسمت سوم و پایانی این مبحث در این پست ارائه شده است. موتورهای DC انواع مختلفی دارند که از لحاظ کاربرد و مشخصه با همدیگر متفاوت هستند. موتورهای انیورسال با هر دو ولتاژ AC و DC کار می کنند اما ساختار آنها شباهتا بسیار زیادی با موتورهای DC دارد در انتهای این مقاله در مورد این موتورها نیز صحبت خواهیم کرد.
انواع موتورهاي DC
موتورهاي DC را ميتوان به دو دسته کلي تقسيم بندي نمود.
الف: تحريک مستقل
ب: خود تحريک شامل
۱- تحريک شنت ۲- تحريک سري ۳- کمپوند اضافي ۴- کمپوند نقصاني موتورهای مغناطیس دائم را شاید بتوان در رده موتورهای تحریک مستقل قرار داد در این موتورها یک مغناطیس دائمی عمل تحریک را انجام می دهد.
موتور تحريک مستقل
مدار معادل و مشخصه خارجی موتور تحریک مستقل در شکل زیر آورده شده است. مدار معادل مدل مداری موتور الکتریکی DC بوده و کمک می کند تا با استفاده از قوانین ساده کیرشهف و قانون اهم مدار و رفتار الکتروموتور را تحلیل کرد. روابط اصلی در زیر شماتیک نوشته شده است. منحنی مشخصه خارجی موتور DC : مشخصه تغییرات سرعت بر حسب تغییرات گشتاور است. و بیانگیر این موضوع است که سرعت الکتروموتور با تغییر (افزایش یا کاهش ) بار روی آن چگونه تغییر می کند. این مشخصه در تحلیل رفتار ماشین و انتخاب موتور مناسب برای کاربرد مورد نظر بسیار مهم است.
موتور خود تحريک شنت
مدار معادل و مشخصه خارجی موتور تحریک مستقل در شکل زیر آورده شده است. با توجه به اشکال فوق ملاحظه می شود که مشخصه خارجی موتور تحریک مستقل و موتور خودتحریک شنت کاملا مشابه و یکسان هستند. از اینرو در دسته بندی موتورهای DC این دو را در یک دسته قرار می دهند؟ شاخه موازی مدار شنت در خودتحریک شنت به منبع تغذیه متصل است و مانند تحریک مستقل عمل می کند. افت دور کم با افزایش گشتاور بار مشخصه بارز این نوع موتورها است که رفتاری شبیه به موتورهای القایی از خود نشان می دهند.
کنترل سرعت موتور شنت
الف- تنظیم مقاومت تحریک و از این طریق کنترل شار میدان ب- تنظیم ولتاژ ترمینال اعمال شده به آرمیچر
الف- تنظیم مقاومت تحریک و از این طریق کنترل شار میدان
۱- افزایش مقاومت میدان RF جریان تحریک را کاهش می دهد (IF = VT/RF) ۲- کاهش جریان جریان تحریک IF شار میدان φ را کاهش می دهد. ۳- کاهش شار، ولتاژ نیروی محرکه داخلی تولید شده را کاهش می دهد. (EA = Kφω) ۴- کاهش EA جریان آرمیچر را افزایش می دهد. (IA = (VT – EA)/RA) ۵- تغییرات در جریان آرمیچر بر تغییر شار غالب است از اینرو ، افزایش IA گشتاور ایجاد شده را افزایش می دهد. ۶- گشتاور ایجاد شده افزایش یافته و در حال حاضر بزرگتر از گشتاور بار است ، بنابراین ، سرعت ω افزایش می یابد. ۷- افزایش سرعت نیروی محرکه داخلی تولید شده ماشین EA را افزایش می دهد. ۸- افزایش EA جریان آرمیچر IA را کاهش می دهد. ۹- کاهش IA گشتاور تولیدی را کاهش داده به نوعی که در یک سرعت بالاتر Tind = Tload شود. تاثیر افزایش دادن مقاومت میدان در حدود یک بار نرمال: از بی باری تا بار کامل افزایش در مقاومت میدان سرعت موتور را افزایش می دهد. مشاهده می شود که شیب منحنی گشتاور- سرعت با افزایش مقاومت تحریک بیشتر می شود. در یک رنج وسیعتر منحنی احتمال دارد بصورت زیر درآید.
ب- تنظیم ولتاژ ترمینال اعمال شده به آرمیچر
شکل زیر چگونگی کنترل ولتاژ آرمیچر و منحنی های گشتاور سرعت با تغییر ولتاژ برای این روش آورده شده اند. ملاحظه می شود که در این روش شیب خط تغییرات سرعت بر اساس گشتاور بار تغییر نمی کند و فقط به سمت بالا و پایین شیفت پیدا می کند. و از این نظر مطلوب تر از روش قبلی است.
موتور خود تحريک سري
مدار معادل و مشخصه خارجی موتور خودتحریک سری در شکل زیر آورده شده است. با توجه به منحنی خارجی موتور سری مشخص است که این موتور در بارهای کم سرعت زیادی دارد و در سرعت کم یا لحظه راه اندازی گشتاور قابل توجهی تولید می کند و مناسب بارهایی است که گشتاور راه اندازی و کار زیادی نیاز دارند مانند بالابرها آسانسورها و کانوایرها اما هرگز نباید بی بار کار کند. چونکه در این صورت به سرعت خطرناک می رسد.
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
موتور درایو عرضه کننده الکتروموتور در برندهای مختلف می باشد. جهت مشاهده مشخصات و لیست قیمت محصولات روی لینک های زیر کلیک کنید و برای دریافت مشاوره و ارتباط با کارشناسان ما با شماره تلفن 40331927 و 40331967 تماس بگیرید.
1- لیست قیمت الکتروموتور موتوژن
2- لیست قیمت الکتروموتور الکتروژن
3- لیست قیمت الکتروموتور زیمنس
4- لیست قیمت الکتروموتور گاماک (GAMAK)
5- لیست قیمت الکتروموتور ایلماز (ELK-YILMAZ)
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
موتور خود تحريک کمپوند
این نوع از موتورها بسته به نحوه اتصال شاخه موازی سیم پیچ تحریک به دو دسته کمپوند با اتصال شنت بلند و کمپوند با اتصال شنت کوتاه تقسیم می شوند. مشخصه خارجی این موتورها مابین موتور شنت و سری قرار دارد. موتور کمپوند با اتصال شنت بلند موتور کمپوند با اتصال شنت کوتاه
موتور DC مغناطيس دائم
موتور مغناطيس دائم (PMDC) موتوري است که استاتور آن از مواد مغناطيس دائم ساخته شده است. مزايا ۱- به علت عدم نياز به مدار ميدان خارجي، هيچ گونه تلفات مسي در ميدان مغناطيسي وجود ندارد. ۲- به علت عدم نياز به سيم پيچ ميدان، اين موتور مي تواند به ميزان قابل توجهي کوچکتر باشد. معايب ۱- چون که مغناطيس دائمي چگالي شار ضعيفتري از يک موتور تحريک خارجي شنت توليد مي کند از اينرو اين موتور گشتاور کمتري را فراهم مي کند. ۲- خطر مغناطيس زدايي در اثر قرارگیری در دماهاي زياد يا عکس العمل عرضي آرميچر (mmf آرميچر ) وجود دارد.
مغناطیس دائمی موتور DC
براي هسته موتورهاي معمولي عموما از يک ماده فرومغناطيس با چگالي پسماند مغناطيسي کوچک استفاده مي کنند. در حالي وضعيت مطلوب براي موتورهاي PMDC وضعيت مطلوب استفاده از مواد مغناطيسي با چگالي پسماند مغناطيسي هر چه بزرگتر در قطبهاي مغاطيسي آنها مي باشد.
منحنی مغناطیس شوندگی و چگالی شار مواد مغناطیسی
يک مقايسه کلي از منحني هاي مواد مغناطيس دائم که جديدا توسعه اند با مواد مغناطيس دائم متداول آلياژي (آلينکو ۵) نشان ميدهد که مغناطيس ساخته شده از چنين موادي پس ماند مغناطيسي در حد بهترين هسته هاي ساخته شده از مواد فرومغناطيسي توليد مي کنند. طراحي موتور مغناطيس دائم کاملا شبيه به طراحي موتورهاي شنت يا تحريک مستقل ميباشد البته با اين تفاوت که در PMDC شار موتور ثابت است. در نتيجه تنها راه ممکن براي کنترل سرعت موتورهاي PMDC کنترل ولتاژ آرميچر است. موتورهاي اونيورسال ویژگیها
- عمده موتورها از منبع تغذيه DC يا AC تغذيه مي کنند و بعضي ديگر از هر دوي اين منابع تغذيه ميکنند.
- اين نوع موتورها را موتورهاي اونيورسال مي گويند. از لحاظ ساختاري بسيار شبيه به موتورهاي خود تحريک سري مي باشند ، اما براي کارکرد با هر دو نوع منبع تغذيه DC و AC طراحي شده اند.
- اصولا سرعت بالايي دارند ( معمولا بيش از ۱۰۰۰۰ دور بر دقيقه)
- نسبت قدرت به وزن بالايي را ارائه مي دهند.
- براي تجهيزات قابل حمل مثل دريلهاي دستي و جاروبرقي ها بسيار مناسب مي باشند.
توجیه رفتار و عملکرد موتور اونیورسال در قسمتهای قبلی همین مقاله توضیح دادیم که موتور DC با ولتاژ مستقیم کار می کند. حال اجازه دهید همین موتور DC تحریک سری را که شماتیک آن در روبرو آورده شده است به یک منبع ولتاژ AC متصل کنیم چه اتفاقی می افتد. انتظار دارید نچرخد؟ منبع ولتاژ متناوب باعث معکوس شدن جریان در هر نیم سیکل در سیم پیچی موتور می گردد. حال بیایید به قانون دست چپ الکتروموتور DC مجددا نگاهی بیاندازیم. قبلا توضیح دادیم که طبق این قانون هنگامی جهت گردش موتور تغییر می کند که جهت میدان مغناطیسی یا جریان گذرنده از آرمیچر تغییر کند. در موتور سری هر دوی اینها با هم سری هستند و تعویض پلاریته که در کار با ولتاژ متناوب در هر نیم سیکل رخ می دهد باعث تغییر جهت هر دو می شود و از اینرو جهت دوران ثابت باقی می ماند و موتور می تواند در یک جهت گشتاور تولید کرده و به دوران خود ادامه دهد. خیلی ساده به نظر می رسد. جهت کار در ولتاز AC بهینه سازی هایی نظیر ورقه ورقه کردن هسته و … انجام شده است که موتور را برای کار در هر دو نوع ولتاژ بهینه کرده است.
امیدواریم که این مقاله هم مانند سایر مقالات موتوردرایو مورد توجه شما عزیزان قرار گرفته باشد.
همچنین برای دریافت مشاوره با بخش مشاوره حرفه ای و یا شماره تلفن بالای صفحه در تماس باشید.
قسمت اول مقاله موتورهای DC - ساختمان، نحوه عملکرد و کاربردها
قسمت دوم مقاله موتورهای DC - ساختمان، نحوه عملکرد و کاربردها
و چنانچه خواهان اطلاعات بیشتری در این زمینه هستید میتوانید " چگونه یک موتور DC را تست کنیم " و " تعمیر موتور DC " و " کنترل دور موتور DC با روش وارد-لئونارد " را نیز مطالعه نمایید.
برای مشاهده خدمات موسسه موتور درایو در زمینه اجرای پروژه اتوماسیون صنعتی بر روی بنر زیر کلیک کنید.
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
پیشنهاد موتور درایو برای یادگیری مباحث مربوط به موتورهای DC، BLDC و دیگر ماشین های خاص مطالعه مقالات زیر است.
1- انتخاب سروو موتور - قسمت اول
2- انتخاب سروو موتور - قسمت دوم
3- موتور پله ای
4- موتورهای خطی
7- چگونه یک موتور DC را تست کنیم
8- کنترل دور موتور DC با روش وارد-لئونارد
9- ساختار و نحوه عملکرد فن کامپیوتر PC
10- چگونه یک موتور بدون جاروبک (BRUSHLESS) انتخاب کنیم
12- چگونه از لرزش موتورهای پله ای جلوگیری کنیم ؟
13- ساختمان و عملکرد موتور DC بدون جاروبک (BLDC Motor)
14- ساختمان، نحوه عملکرد و کاربردهای موتورهای DC – قسمت اول
امید
1402/08/12سلام جناب مهندس خسته نباشید 1_ آیا ممکنه در سیم پیچی استاتور در بعضی از شیارها هیچ کلافی( بازوی کلاف) قرار نگیره؟ اگه جواب مثبت هست آیا این اتفاق زیاد میفته یا به ندرت؟ 2_ حداقل شیار استاتور و روتور برای طراحی موتور تکفاز القایی 2 قطبی در دو حالت سیم پیچی یک لایه و دو لایه چندتاست؟ 3_ آیا منظور از موتور تک قطبی اینه که استاتور تنها یه کلاف داره که یه بازوی کلاف مثبت و بازوی دیگه ی اون منفی به حساب میاد؟ با سپاس فراوان
محمدرسول کریمی(مدیر سایت)
سلام امید عزیز
1- در موتورهای القایی من یک چنین حالنی ندیده ام اما در موتورهای DC و اونیورسال ممکن است. و بندرت اتفاق می افتد
2- من موتورهای 12 شیار هم دیده ام اما بصورت تئوری 4 شیار
3- موتور تک قطبی که نداریم کمترین تعداد قطب یک جفت قطب است که این موتور برای هر فاز می تواند یک کلاف داشته باشد اما در این حالت سرکلاف خیلی ضمخت و بدفرم می شود معمولا موتور را در هر فاز دو گروه کلاف می کنند تا اجرای سیم پیچی راحت تر شود.