Razumevanje načinov delovanja enosmernega motorja in

Tehnike regulacije hitrosti

​

DC motorji so vseprisotni stroji, ki jih najdemo v različni elektronski opremi, ki se uporablja v različnih aplikacijah.

Običajno so ti motorji nameščeni v opremi, ki zahteva določeno obliko krmiljenja vrtenja ali gibanja.Motorji z enosmernim tokom so bistvene komponente v številnih projektih elektrotehnike.Dobro poznavanje delovanja enosmernega motorja in regulacije hitrosti motorja omogoča inženirjem načrtovanje aplikacij, ki dosegajo učinkovitejši nadzor gibanja.

Ta članek bo podrobno preučil vrste enosmernih motorjev, ki so na voljo, njihov način delovanja in kako doseči nadzor hitrosti.

Kaj so enosmerni motorji?

Všeč mi jeAC motorji, enosmerni motorji tudi pretvarjajo električno energijo v mehansko.Njihovo delovanje je obratno od generatorja enosmernega toka, ki proizvaja električni tok.Za razliko od motorjev na izmenični tok motorji na enosmerni tok delujejo na enosmerno napajanje – nesinusno, enosmerno.

Osnovna konstrukcija

Čeprav so enosmerni motorji zasnovani na različne načine, vsi vsebujejo naslednje osnovne dele:

• Rotor (del stroja, ki se vrti; znan tudi kot "armatura")
• Stator (navitja polja ali "nepremični" del motorja)
• Komutator (lahko krtačen ali brezkrtačen, odvisno od tipa motorja)
• Magneti polja (zagotavljajo magnetno polje, ki obrača os, povezano z rotorjem)

V praksi motorji na enosmerni tok delujejo na podlagi interakcij med magnetnimi polji, ki jih proizvaja rotirajoča armatura, in magnetnimi polji statorja ali fiksne komponente.

Krmilnik enosmernega brezkrtačnega motorja brez senzorja.Uporabljena slika z dovoljenjemKenzi Mudge.

Načelo delovanja

Motorji na enosmerni tok delujejo po Faradayevem principu elektromagnetizma, ki pravi, da prevodnik, po katerem teče tok, doživi silo, ko je postavljen v magnetno polje.Po Flemingovem "pravilu leve roke za elektromotorje" je gibanje tega prevodnika vedno v smeri, ki je pravokotna na tok in magnetno polje.

Matematično lahko to silo izrazimo kot F = BIL (kjer je F sila, B magnetno polje, I pomeni tok in L je dolžina prevodnika).

Vrste enosmernih motorjev

Motorji na enosmerni tok spadajo v različne kategorije, odvisno od njihove konstrukcije.Najpogostejši tipi so krtačni ali brezkrtačni, s trajnim magnetom, zaporedni in vzporedni.

Krtačni in brezkrtačni motorji

Brušen enosmerni motoruporablja par grafitnih ali ogljikovih ščetk, ki so za prevajanje ali odvajanje toka iz armature.Te ščetke so običajno v neposredni bližini komutatorja.Druge uporabne funkcije ščetk v enosmernih motorjih vključujejo zagotavljanje delovanja brez isker, nadzor smeri toka med vrtenjem in vzdrževanje čistosti komutatorja.

Brezkrtačni enosmerni motorjine vsebujejo karbonskih ali grafitnih ščetk.Običajno vsebujejo enega ali več trajnih magnetov, ki se vrtijo okoli fiksne armature.Brezkrtačni enosmerni motorji namesto ščetk uporabljajo elektronska vezja za nadzor smeri vrtenja in hitrosti.

Motorji s trajnimi magneti

Motorji s trajnimi magneti so sestavljeni iz rotorja, ki ga obdajata dva nasprotujoča si trajna magneta.Magneti dovajajo tok magnetnega polja, ko prehaja enosmerni tok, zaradi česar se rotor vrti v smeri urinega kazalca ali nasprotni smeri urinega kazalca, odvisno od polarnosti.Glavna prednost tega tipa motorja je, da lahko deluje pri sinhroni hitrosti s konstantno frekvenco, kar omogoča optimalno regulacijo hitrosti.

Serijsko naviti enosmerni motorji

Serijski motorji imajo navitja statorja (običajno izdelane iz bakrenih palic) in navitja polja (bakrene tuljave) zaporedno povezana.Posledično sta armaturni tok in poljski tok enaka.Visok tok teče neposredno iz napajanja v navitja polja, ki so debelejša in manjša kot pri ranžirnih motorjih.Debelina vzbujevalnih navitij poveča nosilnost motorja in proizvaja močna magnetna polja, ki dajejo serijskim enosmernim motorjem zelo visok navor.

Shunt DC motorji

Shunt DC motor ima svojo armaturo in navitja polja vzporedno povezana.Zaradi vzporedne povezave obe navitji prejemata enako napajalno napetost, čeprav se vzbujata ločeno.Shunt motorji imajo običajno več obratov na navitjih kot serijski motorji, kar med delovanjem ustvarja močna magnetna polja.Shunt motorji imajo lahko odlično regulacijo hitrosti, tudi pri različnih obremenitvah.Vendar jim običajno manjka visok začetni navor serijskih motorjev.

Krmiljenje motorja in hitrosti je nameščeno v mini vrtalniku.Uporabljena slika z dovoljenjemDilshan R. Jayakody

Nadzor hitrosti enosmernega motorja

Obstajajo trije glavni načini za doseganje regulacije hitrosti v serijskih motorjih na enosmerni tok - nadzor pretoka, nadzor napetosti in nadzor upora armature.

1. Metoda nadzora pretoka

Pri metodi krmiljenja pretoka je reostat (vrsta spremenljivega upora) zaporedno povezan z navitji polja.Namen te komponente je povečati zaporedno upornost v navitjih, kar bo zmanjšalo pretok in posledično povečalo hitrost motorja.

2. Metoda regulacije napetosti

Metoda spremenljive regulacije se običajno uporablja v enosmernih enosmernih motorjih.Ponovno obstajata dva načina za dosego nadzora regulacije napetosti:

• Priključitev shunt polja na fiksno vzbujevalno napetost, medtem ko napaja armaturo z različnimi napetostmi (aka krmiljenje več napetosti)
• Spreminjanje napetosti, dovedene v armaturo (aka metoda Ward Leonard)

3. Metoda nadzora odpornosti armature

Nadzor upora armature temelji na načelu, da je hitrost motorja neposredno sorazmerna s povratnim EMF.Torej, če se napajalna napetost in upor armature ohranjata na konstantni vrednosti, bo hitrost motorja neposredno sorazmerna s tokom armature.

Uredila Lisa