کاربرد الکتروموتور DC

موتور جریان مستقیم یا DC نوعی سیستم مبدل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی هستند. موتورهای DC نیروی برق را از طریق جریان مستقیم دریافت و این نیرو را به نیروی چرخشی مکانیکی تبدیل می کنند. میدان های مغناطیسی ایجاد شده از جریان های الکتریکی در موتور، باعث حرکت روتور در شافت خروجی می گردند. میزان تولید گشتاور و سرعت خروجی به قدرت ولتاژ برق ورودی و نوع طراحی موتور DC بستگی دارد. از موتورهای DC در ابعاد کوچک بر روی ابزارآلات برقی، لوازم برقی خانگی و اسباب بازی ها استفاده می شود. از این نوع موتور در ابعاد بزرگتر در آسانسورها و بالابرها، خودروهای الکتریکی و در کارخانه های تولید لوله و فولاد به وفور استفاده می‌شود.

تفاوت الکتروموتور DC جاروبک دار و الکتروموتور DC القایی

جاروبک موجود در موتور هایی که از این قطعه استفاده می کنند، جریان الکتریکی را در سیم های ثابت و چرخان هدایت می کند. نکته‌ی قابل ملاحظه در این فرآیند این است که موتور های فاقد جاروبک به صورت القایی و به کمک همان میدانی که در استاتور ایجاد شده است، باعث چرخش روتور می شوند.
• طول عمر الکتروموتور DC القایی بیشتر از الکتروموتور DC جاروبک دار است.
• موتورهای القایی کمتر دچار لغزش می شوند.
• میدان مغناطیسی در موتور DC القایی برخلاف نوع جاروبک دار، که در اطراف هسته اصلی موتور شکل می گیرد، در استاتور و روتور ایجاد می شود.

نحوه عملکرد موتور DC

موتور DC برای تولید نیروی دورانی، در اطراف عامل هدایت کننده یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند. زمانی که عامل هدایت‌ کننده در میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد، میدان مغناطیسی بر عامل هدایت‌ کننده نیرو وارد می کند. حرکت دورانی عوامل هدایت کننده در درون میدان مغناطیسی خود نیز باعث تولید جریان الکتریکی می شود.

همچنین عبور جریان الکتریکی از درون عامل هدایت‌ کننده باعث ایجاد نیروی محرکه توسط موتور می گردد. از مهم ترین قابلیت های یک موتور DC این است که می تواند به‌ عنوان یک ژنراتور برق ایفای نقش کند و میزان قابل توجهی نیروی برق تولید کند. البته گفتنی است که اگر از موتور DC فقط در یک کاربری تولید نیروی برق یا برای استفاده از نیروی مکانیکی مورد استفاده قرار گیرد راندمان به مراتب بهتری از خود نشان می دهد.

اگر یک آهنربا را به جریان الکتریسیته متصل کنید، قطب های آهنربا سعی در دفع یکدیگر را دارند. از آنجایی که در درون الکتروموتور DC آهنربا وجود دارد، با اتصال این نوع موتور به جریان الکتریسیته، نیروی دافعه ایجاد شده در میان قطب های آهنربا باعث ایجاد جریان در اطراف آرماتور می شود. این جریان باعث می شود که روتور یا آرمیچر موجود در الکتروموتور شروع به چرخش کند. بدین وسیله الکتروموتور DC نیروی الکترونیکی را به نیروی مکانیکی تبدیل می کند.

مزایای الکتروموتور DC

معایب الکتروموتور DC

• قیمت و هزینه ی الکتروموتورهای DC به نسبت سایر مدل ها بیشتر می باشد.
  • موتورهای DC از راندمان پایینی برخوردار هستند ولی به دلیل کنترل راحت تر در میزان گشتاور بسیار محبوب می باشند.
  • این نوع از الکتروموتور ها از سرعت پاسخ دهی نسبتا پایینی برخوردار هستند.
  • الکتروموتور DC در زمان راه اندازی، به جریان DC نیاز دارد.
  • هزینه ی نگهداری و تعمیرات این نوع از الکتروموتور ها در مقایسه با سایر موتور ها به مراتب بیشتر می باشد.

کاربرد الکتروموتور DC

اگرچه امروزه با پیشرفت تکنولوژی کاربرد و استفاده این نوع الکتروموتور محدود گردیده است، ولی به واسطه‌ی مزایایی مانند کنترل پذیری مناسب، همچنان در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد و کاربرد دارد. از ویژگی های الکتروموتور DC، تنوع در تولید آن می باشد. با ایجاد ترکیب های متنوع در مدار تحریک این نوع الکتروموتور می توان مشخصه های گشتاور و انواع دور را بدست آورد. موتور های جریان مستقیم به دلیل سادگی در کنترل، توانایی در ایجاد گشتاور در بازه های بسیار زیاد و کنترل سرعت در سیستم هایی به کار می روند که نیاز به کنترل کامل بر روی میزان گشتاور و سرعت دارند.
اگر چه کاربرد این نوع الکتروموتور ها بسیار محدود گردیده است، ولی به دلیل مزیت های کنترل پذیری فراوانی که دارد، همچنان در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. یکی از دلایل محبوبیت الکتروموتور DC، ایجاد تنوع در مشخصه های گشتاور و سرعت آن می باشد. به همین دلیل از موتور های جریان مستقیم به دلیل سادگی در کنترل، در سیستم هایی که نیاز به کنترل کامل بر روی سرعت در محدوده های متفاوت و میزان گشتاور دارند به وفور استفاده می شود.

اجزای اصلی الکترو موتور DC

به زبان ساده می توان گفت که یک موتور DC، از یک آهنربا به نام استاتور و یک آرمیچر که با استفاده از سیم پیچ هایی به دور یک هسته آهنی برای متمرکز شدن میدان مغناطیسی، تابانده گردیده است، تشکیل شده. سیم پیچ ها به طور معمول چند بار به دور محور هسته پیچیده شده اند. در موتورهای بزرگتر می توان از جریانات موازی بسیار زیادی بهره برداری کرد. هنگام چرخش آرمیچر، منابع تغذیه قسمت های مختلف با گذشتن از جاروبک تحریک می گردند. جریان کلی که به سیم پیچ ها ارسال می شود، بسته به اندازه و تعداد سیم پیچ ها می تواند میزان قدرت میدان نیروی الکترومغناطیسی را برای تولید تعیین کند.

وجود یکسو کننده در موتور DC یکی از عواملی است که گشتاور و ولتاژ ژنراتور DC را با هم یکسو می کند. به این نوع مکانیزم کموتاتور گفته می شود. این پدیده باعث فرسودگی هرچه بیشتر در این نوع الکتروموتور ها می شود. با توجه به این مسئله نیاز به تعمیر و نگهداری بیشتری نسبت به سایر مدل ها دارد. با پیشرفته تر شدن تکنولوژی و ورود رقبا به بازار، الکتروموتور DC دیگر کارایی قبل را ندارد. سابقا موتورهای DC در صنایع مختلف و دستگاه های اتوماتیک و اتوماسیون صنعتی سلطه گری می کردند.

موتور جریان مستقیم (Direct current or DC motor)، است که با کار می‌کند. این موتور، انرژی الکتریکیِ جریان مستقیم را به تبدیل می‌کند.

همه موتورهای جریان مستقیم به یک مکانیسم داخلی (مکانیکی یا الکترونیکی) برای تغییر مداوم جهت جریان در موتور نیاز دارند. به این مکانیسم، می‌گویند.

های DC دارای راه‌اندازی بالا و قابل تغییر هستند و کاربرد بسیاری در دارند. سرعت موتور DC با روش‌های مختلفی قابل کنترل است؛ از جمله با تغییر ولتاژ تغذیه‌ (مثلاً به روش )، یا تغییر جریان سیم‌پیچ‌های موتور.

موتورهای DC با ابعاد کوچک در ابزارآلات برقی و لوازم برقی خانگی (به شکل )، اسباب‌بازی‌ها …، و با ابعاد بزرگ در آسانسورها، خودروهای الکتریکی، بالابرها و در کارخانه‌های نَوَرد لوله و فولاد استفاده می‌شوند. همچنین این موتورها در کاربردهای صنعتی که به کنترل دقیق سرعت و گشتاور نیاز دارند، استفاده‌های فراوان دارند.

موتورهای الکترومغناطیسی

خطوط ریلی پنسیلوانیا، لوکوموتیوی که با استفاده از جریان مستقیم دائمی که به واسطه ریل سوم کوپل شده موتورهای خود را تغذیه می‌کند. استفاده از این نوع لوکوموتیو به خاطر ممنوعیت ورود نوع بخاری این دستگاه‌ها به ناحیه شهری نیویورک بود. (سقف اتاقک این لوکوموتیو برداشته شده‌است)

در اطراف که از آن‌ می‌گذرد، تولید می‌شود. جهت و شدت این میدان مغناطیسی بستگی به جریانی دارد که از سیم‌پیچ‌ عبور می‌کند.

ساده‌ترین موتور DC از یک آهنربای ثابت در و یک آرمیچر با یک یا چند سیم‌پیچ با سیم‌های عایقی که دور یک هسته آهنی (که برای متمرکز کردن میدان مغناطیسی استفاده می‌شود) پیچیده‌شده‌اند، تشکیل می‌شود. سیم‌پیچ‌ها معمولاً چندین دور به محور هسته تابانده شده و در موتورهای بزرگتر می‌توان از مسیرهای جریانی موازی زیادی استفاده کرد.

انتهای همهٔ سیم‌ها به متصل شده‌است. کموتاتور به هرکدام از سیم‌پیچ‌های اجازه می‌دهد تا با عبور جریان تحریک شوند و با گردش آرمیچر قسمت‌های مختلف سیم‌پیچ آرمیچر توسط خارجی از طریق گذر از تحریک می‌شوند. موتور DC بدون جاروبک، نیاز به مدارهای الکترونیکی دارند که جریان مستقیم را در هر سیم‌پیچ قطع و وصل کند.

با عبور جریان از سیم‌پیچ‌ها، میدان مغناطیسی تولید می‌شود. اَندَرکُنش این میدان با میدانی که در استاتور توسط آهنربای (دائم یا الکترومغناطیسی) تولیدشده، باعث نیرویی در آرمیچر می‌شود که آن را می‌چرخاند (تولید گشتاور). البته برای تداوم چرخش آرمیچر، جهت جریان مستقیم در سیم‌پیچ آن می‌بایست در بازه‌های زمانی منظم (مثلاً هر نیم دور)، معکوس شود (کموتاسیون)