הבנת מצבי פעולת מנוע DC ו

טכניקות ויסות מהירות

‏

מנועי DC הם מכונות בכל מקום שנמצאות במגוון ציוד אלקטרוני המשמש ביישומים שונים.

בדרך כלל, מנועים אלה נפרסים בציוד הדורש צורה כלשהי של בקרה סיבובית או מייצרת תנועה.מנועי זרם ישר הם מרכיבים חיוניים בפרויקטים רבים של הנדסת חשמל.הבנה טובה של פעולת מנוע DC וויסות מהירות המנוע מאפשרת למהנדסים לתכנן יישומים המשיגים בקרת תנועה יעילה יותר.

מאמר זה יסתכל מקרוב על סוגי מנועי DC הזמינים, אופן הפעולה שלהם וכיצד להשיג בקרת מהירות.

מה הם מנועי DC?

כמומנועי AC, מנועי DC גם ממירים אנרגיה חשמלית לאנרגיה מכנית.פעולתם היא הפוכה של גנרטור DC המייצר זרם חשמלי.שלא כמו מנועי AC, מנועי DC פועלים על הספק DC - הספק לא סינוסואידי, חד-כיווני.

בנייה בסיסית

למרות שמנועי DC מתוכננים בדרכים שונות, כולם מכילים את החלקים הבסיסיים הבאים:

• רוטור (החלק של המכונה שמסתובב; ידוע גם בשם "אבזור")
• סטטור (פיתולי השדה, או חלק "נייח" של המנוע)
• קומוטטור (ניתן לצחצח או ללא מברשת, תלוי בסוג המנוע)
• מגנטי שדה (מספקים את השדה המגנטי שהופך ציר המחובר לרוטור)

בפועל, מנועי DC פועלים על בסיס אינטראקציות בין שדות מגנטיים המיוצרים על ידי אבזור מסתובב לזה של הסטטור או הרכיב הקבוע.

בקר מנוע DC ללא מברשות ללא חיישן.נעשה שימוש בתמונה באדיבותקנזי מדג'.

עקרון הפעולה

מנועי DC פועלים על פי עקרון האלקטרומגנטיות של פאראדיי הקובע שמוליך נושא זרם חווה כוח כאשר הוא ממוקם בשדה מגנטי.לפי "כלל יד שמאל למנועים חשמליים" של פלמינג, התנועה של המוליך הזה היא תמיד בכיוון הניצב לזרם ולשדה המגנטי.

מבחינה מתמטית, אנו יכולים לבטא כוח זה כ-F = BIL (כאשר F הוא כוח, B הוא השדה המגנטי, אני מייצג זרם, ו-L הוא אורך המוליך).

סוגי מנועי DC

מנועי DC מתחלקים לקטגוריות שונות, בהתאם למבנה שלהם.הסוגים הנפוצים ביותר כוללים מוברש או ללא מברשות, מגנט קבוע, סדרה ומקביל.

מנועים מוברשים וללא מברשות

מנוע DC מוברשמשתמש בזוג מברשות גרפיט או פחמן המיועדות להולכה או העברת זרם מהאבזור.מברשות אלו נשמרות בדרך כלל בסמיכות לקומוטטור.פונקציות שימושיות אחרות של מברשות במנועי DC כוללות הבטחת פעולה ללא ניצוץ, שליטה בכיוון הזרם במהלך הסיבוב ושמירה על ניקיון הקומוטטור.

מנועי DC ללא מברשותאינם מכילים מברשות פחמן או גרפיט.הם מכילים בדרך כלל מגנט קבוע אחד או יותר המסתובבים סביב אבזור קבוע.במקום מברשות, מנועי DC ללא מברשות משתמשים במעגלים אלקטרוניים כדי לשלוט בכיוון הסיבוב והמהירות.

מנועים מגנטים קבועים

מנועי מגנט קבוע מורכבים מרוטור מוקף בשני מגנטים קבועים מנוגדים.המגנטים מספקים שטף שדה מגנטי כאשר עובר dc, מה שגורם לרוטור להסתובב בכיוון השעון או נגד כיוון השעון, בהתאם לקוטביות.היתרון העיקרי של סוג זה של מנוע הוא שהוא יכול לפעול במהירות סינכרונית עם תדר קבוע, המאפשר ויסות מהירות אופטימלי.

מנועי DC מפותלים בסדרה

למנועי סדרה יש פיתולי סטטור (בדרך כלל עשויים ממוטות נחושת), פיתולי שדה (סלילי נחושת) מחוברים בסדרה.כתוצאה מכך, זרם האבזור וזרמי השדה שווים.זרם גבוה זורם ישירות מהאספקה ​​אל פיתולי השדה שהם עבים יותר ופחות מאשר במנועי shunt.עובי פיתולי השדה מגדיל את כושר נשיאת העומס של המנוע ומייצר גם שדות מגנטיים רבי עוצמה המעניקים למנועי DC בסדרה מומנט גבוה מאוד.

מנועים DC שאנט

למנוע DC shunt יש את האבזור שלו ואת פיתולי השדה שלו מחוברים במקביל.הודות לחיבור המקביל, שתי הפיתולים מקבלים את אותו מתח אספקה, אם כי הם נרגשים בנפרד.למנועי shunt בדרך כלל יש יותר סיבובים על הפיתולים מאשר למנועי סדרה מה שיוצר שדות מגנטיים רבי עוצמה במהלך הפעולה.למנועי shunt יכולים להיות ויסות מהירות מעולה, אפילו עם עומסים משתנים.עם זאת, בדרך כלל חסר להם מומנט ההתנעה הגבוה של מנועי סדרה.

מעגל בקרת מנוע ומהירות מותקן במיני מקדחה.נעשה שימוש בתמונה באדיבותדילשאן ר ג'יאקודי

בקרת מהירות מנוע DC

ישנן שלוש דרכים עיקריות להשיג ויסות מהירות במנועי DC בסדרה - בקרת שטף, בקרת מתח ובקרת התנגדות אבזור.

1. שיטת בקרת שטף

בשיטת בקרת השטף, rheostat (סוג של נגד משתנה) מחובר בסדרה עם פיתולי השדה.מטרת רכיב זה היא להגביר את ההתנגדות הסדרתית בפיתולים אשר תפחית את השטף, וכתוצאה מכך תגביר את מהירות המנוע.

2. שיטת ויסות מתח

שיטת ויסות המשתנה משמשת בדרך כלל במנועי shunt DC.יש, שוב, שתי דרכים להשיג בקרת ויסות מתח:

• חיבור שדה ה-shunt למתח מרגש קבוע תוך אספקת האבזור עם מתחים שונים (המכונה בקרת מתח מרובה)
• שינוי המתח המסופק לאבזור (המכונה גם שיטת וורד לאונרד)

3. שיטת בקרת התנגדות אבזור

בקרת התנגדות האבזור מבוססת על העיקרון שמהירות המנוע עומדת ביחס ישר ל-EMF האחורי.לכן, אם מתח האספקה ​​והתנגדות האבזור נשמרים בערך קבוע, מהירות המנוע תהיה פרופורציונלית ישירה לזרם האבזור.

עריכה על ידי ליסה