مقدمه ای بر موتورهای الکتریکی - قسمت سوم: انواع موتور های DC

موتورهای DC ی جاروبکی

اولین موتورهای DC ی مورد استفاده، برای انتقال جریان به سمت دیگر موتور، جارو می­کردند. نام جارو به این خاطر انتخاب شده است که در ابتدا یک شکل شبیه جاروب داشت. فیبرهای فلزی اندکی در مقابل قسمت چرخشی موتور برای حفظ تماس ثابت تعبیه شده­اند. جاروبک­ها باید جرقه­هایی در اثر اصطکاک ایجاد کنند. جرقه­ها اغلب عایق را ذوب می­کنند و منجر به اتصال کوتاه در آرمیچر و حتی ذوب کموتاتور می­شوند.

اولین موتورها در ریل­های خیابانی مورد استفاده قرار گرفتند.

که از یک رینگ کموتاتور با جاروبک­ها استفاده می­کردند.

مزیت­ها:

• استفاده شده در وسایل بی­شمار، و دارای کنترل سرعت آساس به کمک سطح ولتاژ برای کنترل.
• دارای یک گشتاور راه­اندازی بالا (یک استارت قوی).

محدودیت­ها: جاروبک­ها اصطکاک و جرقه ایجاد می­کنند، بنابراین ماکزیمم سرعت گردش محدود می­شود. جرقه­ها هم منجر به فرکانس رادیویی و تداخل می­شوند (RFI).

پنج نوع از موتورهای DC نسبت به جاروبک وجود دارد:

موتور  DC ی پیچیده شده به صورت شنت

موتور  DC ی پیچیده شده به صورت سری

موتور  DC ی کمپوند ـ موتور  DC ی مغناطیس دائم کمپوند نقصانی و اضافی

تحریک مستقل

موتور پهن

موتورهای DC ی بدون جاروبک:

جاروب توسط یک سویچ خارجی جایگزین شده است که با موقعیت موتور سنکرون است (در صورت نیاز پلاریته را معکوس می­کند تا گردش شفت را در یک جهت حفظ نماید).

• از موتورهای جاروبک­دار پربازده تر است.
• هنگامی مورد استفاده قرار می­گیرد که کنترل سرعت باید دقیق باشد (از قبیل درایوهای دیسک، ماشین­های تایپ، ماشین­های الکتریکی و...)
• طول عمر زیاد به خاطر راه­اندازی در یک دمای خنک­تر و نیازی به جاروبکی که دچار فرسودگی می­شود ندارد.

انواع موتورهای بدون جاروبک:

موتورهای پله­ای

موتورهای DC ی بدون آهن / بدون هسته

b ) موتورهای DC ی جاروبک­دار

b.1 ) موتورهای DC ی پیچیده شده به صورت شنت

موتورهای شنت DC به گونه­ای سیم­بندی شده­اند که میدان سیم­پیچ با آرمیچر موازی می­باشد. هر دو سیم­پیچ همان ولتاژ را می­گیرند. میدان سیم­پچ شنت با دورهای زاید سیم یک مقاومت بالا ایجاد می­کند. این امر تضمین می­کند که سیم­پیچ شنت جریان کم­تری از آرمیچر بکشد (روتور).

آرمیچر (دیده شده در بالا، که یک استوانه­ی گردشی طویل می­باشد) و دارای سیم­های مسی ضخیم است، به گونه­ای که جریان­های بالایی می­تواند از طریق آن برای راه­اندازی موتور عبور کند.

هنگامی که آرمیچر می­چرخد (شکل زیر را ببینید) جریان توسط نیروی متقابل الکترومحرکه محدود می‌شود.

مزیت­ها: موتورهای شنت DC سرعت خودشان را تنظیم می­کنند. این بدین معنی است که بار به آرامی به آرمیچر اضافه می­شود، CEMF کاهش می­یابد، که منجر به افزایش جریان آرمیچر می­شود. این امر منجر به افزایش در گشتاور می­شود که به حرکت بار سنگین کمک می­کند. وقتی که بار حذف می­شود، آرمیچر سرعت می­گیرد، CEMF افزایش می­یابدکه جریان را محدود می­کند و گشتاور کاهش می­یابد.

به عنوان مثال تسمه نقاله: یک تسمه نقاله را تصور کنید که در سرعت مشخصی در حال حرکت است، آنگاه یک بسته ی سنگین به تسمه اضافه می­شود. این نوع از موتورهای تسمه را با سرعت ثابت در حال حرکت نگه می­دارند و اهمیتی ندارد که چه جعبه ای در تسمه در حال حرکت است.

b.2 ) موتور DC ی پیچیده شده به صورت سری

موتور DC ی پیچید شده به صورت سری، یک موتور نوع dc ی خودتحریک است. سیم­پیچ میدان در داخل به صورت سری با سیم­پیچ روتور متصل شده است. از این رو سیم­پیچ میدان در استاتور در معرض جریان کامل تولید شده توسط سیم­پیچ روتور می­باشد.

انواع موتور­های مشابه با یک موتور متصل شده به صورت شنت DC انتظار می­رود که سیم­پیچ میدان از سیم سنگین­تری ساخته شده باشد به گونه­ای که بتواند جریان­های بالایی را تحمل کند.

کاربردها: این نوع موتور در صنعت به عنوان یک موتور با گشتارو بالا در اثر گشتاور بالایش، به کار می­رود

b.3 ) موتور DC ی پهن ( موتور با آرمیچر aka Printed)

موتور پهن یک موتور بدون آهن است. اغلب موتورها دارای سیم­پیچ مسی حول یک هسته­ی آهنی می­باشند.

مزیت­ها: کنترل سرعت دقیق، پروفیل مسطح، دارای زبانه ای که توسط آهن در الکترومغناطیس ایجاد می‌شود، نمی­باشد.

نقص­ها: شکل­های مسطح برای تمام کاربردها خوب نیست

دارای یک سیم­پیچ سایه­دار در دیسک اپوکسی بین دو مغناطیس با فلوی بالا می­باشد و کاملا بدون آهن است و بازده بالایی ایجاد می­کند. در کاربردهای سروو مورد استفاده قرار می­گیرد، که در ابتدا به عنون موتورهای برف­پاک­کن و صنعت ویدیو طراحی شد، زیرا دارای پروفیل خیلی مسطح و کنترل سرعت خوبی بود. کامپیوتورها و دستگاه­های ضبط ویدیویی / صوتی، تماماً از نوار مغناطیسی استفاده کردند. کنترل سرعت دقیق و سریع نیاز بود به گونه­ای که موتورها پهن برای این هدف توسعه داده شدند. امروزه در کاربردهای بیشمار دیگری از قبیل رباتیک و سیستم­های سروو به کار می­روند.

b.4 ) موتور DC ی کمپوند ( کمپوند نقصانی و اضافی)

این یک نوع دیگر از موتورهای خود تحریک با دو سیم­پیچ شنت و سری میدان می­باشد. دارای تنظیم سرعت موثر و گشتاور استارت کاهشی می­باشد.

b.5 ) موتور DC ی مغناطیس دائم

این نوع از موتورها به خوبی در سرعت­های بالا کار می­کنند و می­تواند خیلی فشرده باشد.

کاربردها: کمپرسرها، دیگر کاربردهای صنعتی

b.6 ) موتورهای تحریک مستقل

SepEx دارای سیم­پیچی است که به صورت مجزا از آرمیچر با یک سیگنال جریان مستقیم تغذیه می­شود. مگنت میدان هم دارای منبع DC ی مستقل خودش می­باشد. در نتیجه شما مشاهده خواهید کرد که این نوع از موتور دارای چهار سیم­ می­باشدـ 2 تا برای میدان و 2 تا برای آرمیچر.

این موتور یک موتور DC ی جاروبک­دار است که منحنی گشتاور پهن­ری نسبت به یک موتور DC ی سری دارد.

c ) موتور­های DC ی بدون جاروبک:

c.1 ) موتور پله­ای

موتورهای پله­ای یک نوع از موتورهای بدون جاروبک است که شفت مرکزی را به صورت یک قسمت در هر بار حرکت می دهد. این امر به کمک یک الکترومغناطیس دندانه­ای حول یک قطعه­اهن به شکل دنده متمرکز، انجام می­شود. انواع بیش­شماری از موتورهای پله­ای وجود دارد. آن­ها در سیستم­هایی که هدف را به یک مکان دقیق حرکت می­دهد، استفاده می­کنند، مثل یک اسکنر، دیسک درایو، و دستگاه­های کنده­کاری لیزر صنعتی.

c.2 ) موتور­های DC ی بدون آهن / بدون هسته

هسته­ی مسی یا آلومینیومی حول یک مغناطیس بدون استفاده از آهن می­چرخد. این امر به کمک یک استوانه شکل ایجاد می­شود.

مزیت­ها: سبک و سریع برای چرخش­های استارت (استفاده شده در دیسک سخت کامپیوتر).

نقص­ها: به آسانی گرمایش افزایش می­یابد زیرا مثل یک جاذب گرما عمل می­کند و نیازمند یک فن برای خنک­کاری می­باشد.