همه چیز در مورد الکتروموتور DC و کاربرد های آنها

الکتروموتور DC چیست؟ موتور های DC به چه صورت کار میکنند؟ انواع موتور DC

تقریباً هر پیشرفت مکانیکی که در اطراف خود می بینیم توسط یک موتور الکتریکی انجام می شود. ماشین های الکتریکی روشی برای تبدیل انرژی هستند که انرژی الکتریکی می گیرند و انرژی مکانیکی تولید می کنند. اصلی ترین وظیفه ی آن ها تامین انرژی صدها دستگاهی است که ما در زندگی روزمره از آنها استفاده می کنیم.

انواع موتور الکتریکی

موتورهای الکتریکی به طور کلی به دو دسته مختلف تقسیم می شوند:

موتور جریان مستقیم (DC)
موتور جریان متناوب (AC)

الکتروموتور DC چیست؟

موتور DC یا اصلاحا جریان مستقیم دسته ای از الکتروموتور القایی دوار است که انرژی الکتریکی، با جریان مستقیم را به انرژی مکانیکی تبدیل میکند.اولین موتور DC در حدود دهه ی 1840-1830 ساخته شد که به دلیل این که با باتری کار میکرد و در آن زمان باتری های گران قیمت بودند و کیفیت پایینی داشتند از نظر تجاری خیلی موفق نبود.

اما هنگامی که شبکه ی برق ایجاد شد و باتری های قابل شارژ در اواخر دهه ی 1800 اختراع شدند همه چیز تغییر کرد و اولین موتور DC قابل دوام وارد بازار شدند.در نتیجه امروزه استفاده از موتور های جریان مستقیم برس خورده در چندین کاربرد محدود شده است.توان مکانیکی این موتورها عموما کمتر از موتور های AC است و ساختار ساده ای دارند.آرمیچر بارزترین نوع موتور DC است و معمولا برای استفاده از آن ها به مدار راه انداز نیاز داریم

موتور های DC به چه صورت کار میکنند؟

موتور DC از دو قسمت تشکیل شده است:

آرمیچر یا روتور
فیلد کویل یا استاتور

آرمیچر یا روتورقسمتی دوار است که بر محور خود می چرخد و توسط یک شکاف هوا از سیم پیچ میدان جدا می شود و فیلد کویل یا استاتور قطعه ای است ثابت که بر روی روی آن برای تولید میدان مغناطیسی سیم پیچی از جنس مس پیچیده شده است.روتور به طور معمول در داخل موتورمی باشد و شامل سیم پیچی های مسی است که توسط جریان DC تغذیه می شود. استاتورکه در خارج از آن قرار دارد حاوی آهنرباهای دائمی یا سیم پیچ های الکترومغناطیسی است.هنگامی که موتور با جریان DC تغذیه می شود، یک میدان مغناطیسی در داخل استاتور ایجاد می شود و آهنرباهای روتور را جذب و دفع می کند.

این امر باعث می شود روتور شروع به چرخش کند. برای حفظ چرخش روتور، موتور دارای یک کموتاتور است،هنگامی که روتور با میدان مغناطیسی تراز می شود، چرخش متوقف می شود، اما در این حالت کموتاتور جریان عبوری از استاتور را معکوس می کند و به این ترتیب میدان مغناطیسی را معکوس می کند. به این ترتیب روتور می تواند به چرخش خود ادامه دهد.شکل زیر نحوه ی عملکرد شماتیک موتور DC را نشان میدهد.

انواع موتور DC

موتور های DC را می توان به سه گروه زیر طبقه بندی کرد:

موتور جاروبک دار
موتور بدون جاروبک
سروو موتور
موتور جاروبک دار (Brushed Motor)

موتور جاروبک دار

در این موتورها، میدان مغناطیسی در روتورسیم ‌پیچی با عبور جریان الکتریکی از کموتاتورها و جاروبک‌های کربنی تولید می‌شود به این علت این نوع از موتورها را جاروبک دار می‌نامند.این موتورها که معمولا استوانه ای هستند، از یک بخش بیرونی و ثابت به نام استاتور (STATOR) و از یک بخش هسته مرکزی گردنده روتور(ROTOR) تشکیل می شوند.

استاتوراز سیم پیچ هایی بر روی شفت مرکزی تشکیل شده و روتور از دو آهنربا بر روی بدنه تشکیل شده است. بخش متحرک از یک جهت دهنده یا کموتاتور (commutator)، جریان الکتریکی را دریافت می کند. جریان مستقیم (DC) حداقل به دو جاروبک (brushe) انتقال پیدا می کند و باعث ایجاد الکترومغناطیسی در هر یک از جاروبک ها می شود. ایجاد میدان مغناطیسی و با توجه به قطب های ثابت که از آهن رباهای دائمی تشکیل شده اند.

بخش متحرک شروع به حرکت می کند. در هر گردش با تغییر قطب های جریان که به وسیله یکموتاتور انجام می شود حرکت بخش متحرک تداوم پیدا می کند. سرعت موتور DC وابسته بهولتاژ و گشتاورآن وابسته به جریان می باشد. از نمونه موارد استفاده این موتور ها در ساخت سازه های هوا فضا می باشد.

موتور بدون جاروبک یا براشلس (Brushless Motor)

دراین موتور ها از یک آهن ربای دائمی به عنوان روتور خارجی استفاده شده و یک میدان مغناطیسی در روتور ایجاد ی شود.در یک موتور بدون جاروبک،آهن ربای دائمی بر روی روتور و آهن ربای الکتریکی روی استاتور قرار میگیرد،سپس از یک کامپیوتر متصل به ترانزیستور های توان بالا برای شارژ آهن ربای الکتریکی استفاده می شود. دقت و بازدهی این موتورها نسبت به موتور های جاروبک دار بیشتر است. هم چنین به دلیل ساختار این موتور ها و عدم حضور جاروبک کربنی،جرقه ای زده نمی شود و درنتیجه نویز الکتریکی کمتری هم ایجاد خواهد می شود.

هم چنن به دلیل وجود آهن ربای الکتریکی روی استاتور،راحت تر خنک می شود. موتور براشلس انواع مختلفی دارد و به دلیل کارایی و راندمان مطلوب در بسیاری از صنایع کاربرد دارد. از موتورهای براشلس در لوازم و محصولاتی چون ماشین لباسشویی، جاروبرقی، تهویه هوا، کوادکوپترها و … استفاده می شود. کوادکوپتر نوعی مولتی روتور می باشد که توسط چهار موتور نیروی لیفت ایجاد می کند و می تواند در آسمان شناور باقی بماند.

هم چنین به دلیل ساختار این موتور ها و عدم حضور جاروبک کربنی،جرقه ای زده نمی شود و درنتیجه نویز الکتریکی کمتری هم ایجاد خواهد می شود.هم چنن به دلیل وجود آهن ربای الکتریکی روی استاتور،راحت تر خنک می شود. موتور براشلس انواع مختلفی دارد و به دلیل کارایی و راندمان مطلوب در بسیاری از صنایع کاربرد دارد. از موتورهای براشلس در لوازم و محصولاتی چون ماشین لباسشویی، جاروبرقی، تهویه هوا، کوادکوپترها و … استفاده می شود. کوادکوپتر نوعی مولتی روتور می باشد که توسط چهار موتور نیروی لیفت ایجاد می کند و می تواند در آسمان شناور باقی بماند.

سروو موتور

این نوع موتور به وسیله ی یک سیستم کنترل فیدبک،موقعیت دستگاه و هم چنین قدرت و سرعت آن را تغییر می دهد.سیستم کنترل فیدبک،سیستمی است که یک ورودی مرجع را با ورودی های تحت کنترل مقایسه می کند و با استفاده از اختلاف میان این دو مقدار،یک رابطه از پیش تعیین شده را بین آن ها برقرار میکند.به دلیل این که سوو موتور ها اینرسی کمی دارند،سرعت آن ها در کمترین زمان ممکن تغییر میکند و به همین علت کاربرد سروو موتور ها بیشتر از سایر موتور ها می باشد

از موارد استفاده ی سروو موتور میتوان به نمونه ی های زیر اشاره کرد: