Înțelegerea modurilor de funcționare a motorului de curent continuu și

Tehnici de reglare a vitezei

​

Motoarele de curent continuu sunt mașini omniprezente care se găsesc într-o varietate de echipamente electronice utilizate în diverse aplicații.

De obicei, aceste motoare sunt utilizate în echipamente care necesită o anumită formă de control rotativ sau care produce mișcare.Motoarele cu curent continuu sunt componente esențiale în multe proiecte de inginerie electrică.Având o bună înțelegere a funcționării motorului de curent continuu și a reglarii vitezei motorului, le permite inginerilor să proiecteze aplicații care realizează un control mai eficient al mișcării.

Acest articol va analiza îndeaproape tipurile de motoare DC disponibile, modul lor de funcționare și modul de a realiza controlul vitezei.

Ce sunt motoarele de curent continuu?

Camotoare de curent alternativ, motoarele de curent continuu transformă și energia electrică în energie mecanică.Funcționarea lor este inversul unui generator de curent continuu care produce curent electric.Spre deosebire de motoarele de curent alternativ, motoarele de curent continuu funcționează pe curent continuu – putere nesinusoidală, unidirecțională.

Construcție de bază

Deși motoarele de curent continuu sunt proiectate în diferite moduri, toate conțin următoarele părți de bază:

• Rotor (partea mașinii care se rotește; cunoscut și sub denumirea de „armatură”)
• Stator (înfășurările de câmp sau partea „staționară” a motorului)
• Comutator (poate fi cu perie sau fără perii, în funcție de tipul de motor)
• Magneți de câmp (furnizează câmpul magnetic care rotește o osie conectată la rotor)

În practică, motoarele de curent continuu funcționează pe baza interacțiunilor dintre câmpurile magnetice produse de o armătură rotativă și cea a statorului sau a componentei fixe.

Un controler de motor fără perii DC fără senzori.Imagine folosită prin amabilitateaKenzi Mudge.

Principiul de funcționare

Motoarele cu curent continuu funcționează pe principiul electromagnetismului lui Faraday, care afirmă că un conductor care poartă curent suferă o forță atunci când este plasat într-un câmp magnetic.Conform „Regulei mâinii stângi pentru motoarele electrice” a lui Fleming, mișcarea acestui conductor este întotdeauna într-o direcție perpendiculară pe curent și pe câmpul magnetic.

Din punct de vedere matematic, putem exprima această forță ca F = BIL (unde F este forța, B este câmpul magnetic, I reprezintă curent și L este lungimea conductorului).

Tipuri de motoare DC

Motoarele de curent continuu se încadrează în diferite categorii, în funcție de construcția lor.Cele mai comune tipuri includ perie sau fără perii, magnet permanent, serie și paralel.

Motoare cu perii și fără perii

Un motor DC periatutilizează o pereche de perii de grafit sau cărbune care sunt pentru a conduce sau a furniza curent din armătură.Aceste perii sunt de obicei păstrate în imediata apropiere a comutatorului.Alte funcții utile ale periilor în motoarele de curent continuu includ asigurarea funcționării fără scântei, controlul direcției curentului în timpul rotației și menținerea curată a comutatorului.

Motoare DC fără periinu contin perii de carbon sau grafit.De obicei, conțin unul sau mai mulți magneți permanenți care se rotesc în jurul unei armături fixe.În loc de perii, motoarele de curent continuu fără perii utilizează circuite electronice pentru a controla direcția de rotație și viteza.

Motoare cu magnet permanent

Motoarele cu magnet permanenți constau dintr-un rotor înconjurat de doi magneți permanenți opuși.Magneții furnizează un flux de câmp magnetic atunci când trece cc, ceea ce face ca rotorul să se rotească în sensul acelor de ceasornic sau în sens invers acelor de ceasornic, în funcție de polaritate.Un avantaj major al acestui tip de motor este că poate funcționa la viteză sincronă cu o frecvență constantă, permițând reglarea optimă a vitezei.

Motoare DC bobinate în serie

Motoarele în serie au statorul (de obicei realizat din bare de cupru) și înfășurările de câmp (bobine de cupru) conectate în serie.În consecință, curentul de armătură și curenții de câmp sunt egali.Curentul mare curge direct din sursă în înfășurările de câmp, care sunt mai groase și mai puține decât în ​​motoarele de șunt.Grosimea înfășurărilor de câmp crește capacitatea de încărcare a motorului și, de asemenea, produce câmpuri magnetice puternice care conferă motoarelor de serie DC un cuplu foarte mare.

Motoare DC Shunt

Un motor DC shunt are armătura și înfășurările de câmp conectate în paralel.Datorită conexiunii în paralel, ambele înfășurări primesc aceeași tensiune de alimentare, deși sunt excitate separat.Motoarele de derivație au de obicei mai multe spire pe înfășurări decât motoarele în serie, care creează câmpuri magnetice puternice în timpul funcționării.Motoarele de derivație pot avea o reglare excelentă a vitezei, chiar și cu sarcini diferite.Cu toate acestea, de obicei le lipsește cuplul mare de pornire al motoarelor de serie.

Un motor și un circuit de control al vitezei instalat într-un mini burghiu.Imagine folosită prin amabilitateaDilshan R. Jayakody

Controlul vitezei motorului DC

Există trei modalități principale de a realiza reglarea vitezei în motoarele DC în serie - controlul fluxului, controlul tensiunii și controlul rezistenței armăturii.

1. Metoda de control al fluxului

În metoda de control al fluxului, un reostat (un tip de rezistor variabil) este conectat în serie cu înfășurările de câmp.Scopul acestei componente este de a crește rezistența în serie în înfășurări ceea ce va reduce fluxul, crescând în consecință turația motorului.

2. Metoda de reglare a tensiunii

Metoda de reglare variabilă este utilizată în mod obișnuit la motoarele de curent continuu cu șunt.Există, din nou, două moduri de a realiza controlul reglării tensiunii:

• Conectarea câmpului de șunt la o tensiune de excitare fixă ​​în timp ce se alimentează armătura cu tensiuni diferite (alias de control al tensiunii multiple)
• Variarea tensiunii furnizate armăturii (metoda Ward Leonard)

3. Metoda de control al rezistenței armăturii

Controlul rezistenței armăturii se bazează pe principiul că turația motorului este direct proporțională cu EMF din spate.Deci, dacă tensiunea de alimentare și rezistența armăturii sunt menținute la o valoare constantă, viteza motorului va fi direct proporțională cu curentul armăturii.

Editat de Lisa