Скоро сваки механички развој који видимо око себе постиже се електричним мотором. Електричне машине су метода претварања енергије. Мотори узимају електричну енергију и производе механичку енергију. Електромотори се користе за напајање стотина уређаја које користимо у свакодневном животу. Електромотори су широко класификовани у две различите категорије: једносмерни (ДЦ) мотор и мотор наизменичне струје (АЦ). У овом чланку ћемо разговарати о једносмерном мотору и његовом раду. А такође и како раде једносмерни мотори са зупчаницима.

Шта је једносмерни мотор?

ДО Једносмерни мотор је електрични мотор који ради на истосмерној снази. У електричном мотору рад зависи од једноставног електромагнетизма. Проводник који носи струју генерише магнетно поље, када се оно постави у спољно магнетно поље, наићи ће на силу сразмерну струји у проводнику и јачини спољног магнетног поља. То је уређај који електричну енергију претвара у механичку. Ради на чињеници да проводник који проводи струју смештен у магнетно поље доживљава силу због које се окреће у односу на првобитни положај. Практични једносмерни мотор састоји се од пољских намотаја који обезбеђују магнетни ток и арматуру која делује као проводник.

Без четкице једносмерни мотор

Улаз од једносмерни мотор без четкица је струја / напон и његов излаз је обртни моменат. Разумевање рада једносмерног мотора је врло једноставно из основног дијаграма приказаног у наставку. Једносмерни мотор се у основи састоји од два главна дела. Ротирајући део назива се ротор, а непокретни део назива се и статор. Ротор се окреће у односу на статор.

Ротор се састоји од намотаја, намотаји су електрично повезани са комутатором. Геометрија четкица, контаката комутатора и намотаја ротора је таква да се при примени снаге поларитети намотаја под напоном и магнета статора погрешно поравнају и ротор ће се окретати док се скоро не исправи са пољским магнетима статора.

Како се ротор поравнава, четке се померају до следећих контаката комутатора и напајају следећи намотај. Ротација обрће смер струје кроз намотај ротора, подстичући преокрет магнетног поља ротора, возећи га да настави да се окреће.

Изградња једносмерног мотора

Конструкција једносмерног мотора приказана је у наставку. Веома је важно знати његов дизајн пре него што сазнате да ради. Основни делови овог мотора укључују арматуру као и статор.

ДЦ МОТОР

Завојница арматуре је ротирајући део, док је непокретни део статор. У томе је завојница арматуре повезана са напајањем једносмерном струјом која укључује четке као и комутаторе. Главна функција комутатора је претварање наизменичне струје у једносмерну која се индукује у арматури. Проток струје може се напајати помоћу четке од ротационог дела мотора према неактивном спољном оптерећењу. Распоред арматуре може се извршити између два пола електромагнета или трајно.

Једносмерни делови мотора

У једносмерним моторима постоје различити популарни дизајни мотора који су доступни попут четкица, трајних магнета, серије, сложене намотаје, шанта, иначе стабилизованог шанта. Генерално, делови једносмерног мотора су исти у овим популарним дизајном, али цео рад овог је исти. Главни делови једносмерног мотора укључују следеће.

Статор

Непокретни део попут статора један је од делова у једносмерним деловима мотора који укључује намотаје поља. Главна функција овога је добијање залиха.

Ротор

Ротор је динамички део мотора који се користи за стварање механичких обртаја јединице.

Четке

Четке које користе комутатор углавном раде као мост за фиксирање стационарног електричног круга према ротору.

Комутатор

То је сплит прстен који је дизајниран са бакарним сегментима. Такође је један од најважнијих делова једносмерног мотора.

Фиелд Виндингс

Ови намотаји су направљени од пољских калема који су познати као бакарне жице. Ови намотаји заокружују приближно прорезе проведене кроз папучице.

Намотаји арматуре

Конструкција ових намотаја у једносмерном мотору је две врсте попут Лап & Ваве.

Јарам

Магнетни оквир попут јарма понекад је дизајниран од ливеног гвожђа или челика. Ради као чувар.

Стубови

Стубови у мотору укључују два главна дела попут језгра стуба, као и ципеле стуба. Ови основни делови повезани су хидрауличном силом и повезани су са јармом.

Зуби / Слот

Непроводљиве облоге прореза често се заглављују међу зидовима прореза, као и завојнице ради сигурности од нуле, механичке потпоре и додатне електричне изолације. Магнетни материјал између прореза назива се зубима.

Кућиште мотора

Кућиште мотора даје потпору четкама, лежајевима и гвозденом језгру.

Принцип рада

Електрична машина која се користи за претварање енергије из електричне у механичку позната је као једносмерни мотор. Тхе Принцип рада једносмерног мотора је да када се проводник који проводи струју налази унутар магнетног поља, он доживљава механичку силу. Овај правац силе може се одредити помоћу Флемминговог правила леве руке, као и његове величине.

Ако је први прст испружен, други прст, као и палац леве руке, биће вертикално један према другом, а примарни прст означава смер магнетног поља, следећи прст означава тренутни смер, а трећи палац сличан прсту означава правац силе који се доживљава кроз проводник.

Ф = БИЛ Њутна

Где,

„Б“ је густина магнетног флукса,

„Ја“ је актуелно

„Л“ је дужина проводника у магнетном пољу.

Кад год се да намотај арматуре према истосмерном напајању, тада ће се проток струје поставити унутар намотаја. Наматање поља или трајни магнети ће обезбедити магнетно поље. Дакле, проводници арматуре ће искусити силу због магнетног поља заснованог на горе наведеном принципу.
Комутатор је дизајниран попут делова за постизање једносмерног обртног момента или би се пут силе преврнуо сваки пут када се начин кретања проводника преврне унутар магнетног поља. Дакле, ово је принцип рада једносмерног мотора.

Врсте једносмерних мотора

У наставку се разматрају различити типови једносмерних мотора.

Мотори са једносмерном струјом

Мотори са зупчаницима теже да смање брзину мотора, али са одговарајућим повећањем обртног момента. Ово својство је врло корисно, јер се једносмерни мотори могу окретати брзинама пребрзо да би их електронски уређај могао искористити. Мотори са зупчаницима се обично састоје од мотора са четкицом за једносмерну струју и мењача причвршћеног на осовину. Мотори се разликују по начину на који су повезане две повезане јединице. Има много примена због трошкова дизајнирања, смањења сложености и конструкције апликација као што су индустријска опрема, актуатори, медицински алати и роботика.

Ниједан добар робот никада не може бити изграђен без зупчаника. Кад се све узме у обзир, добро је разумевање како зупчаници утичу на параметре као што су обртни моменат и брзина.
Зупчаници раде на принципу механичке предности. То подразумева да применом препознатљивих пречника зупчаника можемо размењивати брзину ротације и обртни моменат. Роботи немају пожељан однос брзине и обртног момента.
У роботици је обртни моменат бољи од брзине. Зупчаницима је могуће заменити велику брзину са бољим обртним моментом. Повећање обртног момента је обрнуто пропорционално смањењу брзине.

Мотори са једносмерном струјом

Смањивање брзине код једносмерног мотора са преносником

Смањење брзине у зупчаницима састоји се од мало брзине која вози већи зупчаник. У редуктору може бити неколико комплета ових комплета редуктора.

Смањење брзине код једносмерног мотора са преносником

Понекад је циљ употребе мотора са зупчаницима смањити брзину ротације осовине мотора у уређају који се покреће, на пример у малом електричном сату где се малени синхрони мотор може окретати на 1.200 о / мин, али се смањује на један о / мин за погон секундарна казаљка и даље смањена у механизму сата за погон минутних и часовних казаљки. Овде је количина погонске силе ирелевантна све док је довољна за превазилажење трења механизма сата.

Серија једносмерних мотора

Серијски мотор је мотор једносмерне струје где је намотај поља повезан серијски у намотај арматуре. Серијски мотор пружа велики обртни моменат, али се никада не сме покретати без терета и у стању је да помера врло велика оптерећења вратила када је први пут под напоном. Серијски мотори су познати и као серијски намотани мотори.

Код серијских мотора, намотаји поља повезани су у серију са арматуром. Снага поља варира у зависности од напредовања струје арматуре. У тренутку када се његова брзина смањује за оптерећење, серијски мотор напредује са одличнијим обртним моментом. Његов обртни моменат је више од различитих врста једносмерних мотора.

Такође може лакше зрачити топлоту која се накупила у намотају услед велике количине струје која се преноси. Његова брзина се знатно мења између пуног и празног хода. Када се терет уклони, брзина мотора се повећава, а струја кроз арматуру и завојнице поља смањује. Неоптерећени рад великих машина је опасан.

Мотор Сериес

Струја кроз завојницу арматуре и поља опада, снага линија флукса око њих слаби. Ако би се снага флуксних линија око калема смањила истом брзином као и струја која пролази кроз њих, обе би се смањивале истом брзином при

што повећава брзину мотора.

Предности

Предности серијског мотора укључују следеће.

Огроман почетни обртни моменат
Једноставна конструкција
Дизајнирање је једноставно
Одржавање је једноставно
Исплативо

Апликације

Серијски мотори могу произвести огромну снагу окретања, обртни моменат у стању мировања. Ова карактеристика чини серијске моторе погодним за мале електричне уређаје, разноврсну електричну опрему итд. Серијски мотори нису погодни када је потребна константна брзина. Разлог је тај што брзина серијских мотора увелико варира са различитим оптерећењима.

Схунт Мотор

Схунт мотори су ранжирни једносмерни мотори, код којих су намотаји поља мануелно повезани или повезани паралелно са намотајем арматуре мотора. Шант једносмерни мотор се обично користи због своје најбоље регулације брзине. Такође су и намотај арматуре и намотаји поља приказани на исти напон напајања, међутим, постоје дискретни кракови за струју арматуре и струју поља.

Рутарски мотор има донекле карактеристичне радне карактеристике од серијског мотора. Будући да је завојница ранжирног поља направљена од фине жице, она не може произвести велику струју за покретање попут серијског поља. То имплицира да ранжирни мотор има изузетно низак обртни моменат покретања, што захтева да оптерећење вратила буде прилично мало.

Схунт Мотор

Када се напонски напон примени на ранжирни мотор, кроз завојну цев тече врло мала количина струје. Арматура за ранжирни мотор је слична серијском мотору и вући ће струју да би произвео јако магнетно поље. Због интеракције магнетног поља око арматуре и поља произведеног око ранжирног поља, мотор почиње да се окреће.

Попут серијског мотора, када се арматура почне окретати, производиће ЕМФ. Стражњи ЕМФ ће узроковати да струја у арматури почне да се смањује на врло мали ниво. Количина струје коју ће арматура повући директно је повезана са величином терета када мотор достигне пуну брзину. С обзиром да је оптерећење углавном мало, струја арматуре ће бити мала.

Предности

Предности ранжирног мотора укључују следеће.

Једноставне управљачке перформансе, што резултира високим нивоом флексибилности за решавање сложених проблема са погоном
Висока доступност, самим тим и минимални напор око сервисирања
Висок ниво електромагнетне компатибилности
Веома неометан рад, стога мало механичко напрезање целокупног система и високи динамички процеси управљања
Широк опсег управљања и мале брзине, стога универзално употребљиви

Апликације

Схунт једносмерни мотори су врло погодни за примену на ремен. Овај мотор са константном брзином користи се у индустријским и аутомобилским применама, као што су алатне машине и машине за навијање / одмотавање, где је потребна велика прецизност обртног момента.

Једносмерни мотори једносмерне струје

Мотори једносмерне струје садрже одвојено узбуђено ранжирно поље које има одличан обртни моменат, али се суочава са проблемима у примени променљиве брзине. Поље код ових мотора може се повезати у серију кроз арматуру, као и шант поље које се одвојено побуђује. Серијско поље даје врхунски обртни моменат, док ранжирно поље даје побољшану регулацију брзине. Али, серијско поље узрокује проблеме са контролом у апликацијама погона са променљивом брзином и обично се не користи у погонима са 4 квадранта.

Одвојено узбуђен

Као што име сугерише, намотаји поља се иначе намотавају преко засебног извора једносмерне струје. Јединствена чињеница ових мотора је да се струја арматуре не напаја кроз намотаје поља, јер је намотај поља ојачан од посебног спољног извора једносмерне струје. Једначина обртног момента једносмерног мотора је Тг = Ка φ Иа, у овом случају обртни моменат се мења променом протока протока „φ“ и независно од струје арматуре „Иа“.

Само узбуђен

Као што и само име говори, код ове врсте мотора струја унутар намотаја може се напајати преко мотора, иначе саме машине. Даље, овај мотор је одвојен на серијски намотани и намотани мотор.

Једносмерни мотор са трајним магнетом

ПМДЦ или једносмерни мотор са сталним магнетом укључује намотај арматуре. Ови мотори су конструисани са трајним магнетима постављањем на унутрашњу ивицу језгра статора за генерисање флукса поља. С друге стране, ротор укључује конвенционалну једносмерну арматуру, укључујући четке и сегменте комутатора.

У једносмерном мотору са перманентним магнетом, магнетно поље се може формирати кроз трајни магнет. Дакле, улазна струја се не користи за побуду која се користи у клима уређајима, брисачима, стартерима аутомобила итд.

Повезивање једносмерног мотора са микроконтролером

Микроконтролери не могу директно да управљају моторима. Дакле, потребан нам је некакав возач који контролише брзину и смер мотора. Возачи мотора ће деловати као уређаји за повезивање између микроконтролери и мотори . Возачи мотора ће деловати као појачала струје, јер узимају контролни сигнал мале струје и дају сигнал велике струје. Овај сигнал велике струје користи се за погон мотора. Коришћење чипа Л293Д је једноставан начин за управљање мотором помоћу микроконтролера. Садржи два круга покретачког склопа Х-моста.

Овај чип је дизајниран за управљање два мотора. Л293Д има два сета аранжмана где 1 сет има улаз 1, улаз 2, излаз1, излаз 2, са пином за омогућавање, док други сет има улаз 3, улаз 4, излаз 3, излаз 4 са другим пином за омогућавање. Ево видео снимка везаног за Л293Д

Ево примера једносмерног мотора који је повезан са микроконтролером Л293Д.

Једносмерни мотор повезан са микроконтролером Л293Д

Л293Д има два сета аранжмана где један сет има улаз 1, улаз 2, излаз 1 и излаз 2, а други сет има улаз 3, улаз 4, излаз 3 и излаз 4, према горњем дијаграму,

Ако су пин 2 и 7 високи, онда су пин 3 и 6 такође високи. Ако су омогућени 1 и затик број 2 високи, а затик број 7 тако низак, тада се мотор окреће у правцу напред.
Ако су омогућени 1 и затик број 7 високи, а затик број 2 тако низак, онда се мотор окреће у обрнутом смеру.

Данас се једносмерни мотори и даље могу наћи у многим применама, тако малим као играчке и погонски дискови, или у великим величинама за погон ваљаоница челика и машина за папир.

Једначине једносмерног мотора

Величина искусног флукса је

Ф = БлИ

Где је Б- Густина флукса услед флукса произведеног намотајима поља

л- Активна дужина проводника

И-струја која пролази кроз проводник

Како се проводник окреће, индукује се ЕМР који делује у смеру супротном од напајаног напона. Даје се као

формула

Где, Ø- Флуз због намотаја поља

П- Број полова

А-А константа

Н - брзина мотора

З- Број проводника

Напон напајања, В = Е_б+ И_доР._до

Обртни момент развијен је

Формула 1 Стога је обртни моменат директно пропорционалан струји арматуре.

Такође, брзина варира у зависности од струје арматуре, па индиректно обртни моменат и брзина мотора зависе једни од других.

За једносмерни ранжирни мотор, брзина остаје готово константна, чак и ако се обртни моменат повећа са празног хода на пуно оптерећење.

Код мотора серије ДЦ, брзина се смањује како се обртни моменат повећава из празног хода у пуно оптерећење.

Тако се обртни моменат може контролисати променом брзине. Контрола брзине се постиже било помоћу

Промена флукса контролом струје кроз намотавање поља - метода контроле флукса. Овом методом брзина се контролише изнад номиналне брзине.
Контрола напона арматуре - пружа контролу брзине испод његове нормалне брзине.
Контрола напона напајања - пружа контролу брзине у оба смера.

4 Квадрантан рад

Генерално, мотор може радити у 4 различита региона. Тхе рад једносмерног мотора са четири квадранта укључује следеће.

Као мотор у правцу напред или у смеру казаљке на сату.
Као генератор у правцу напред.
Као мотор у обрнутом смеру или смеру кретања казаљке на сату.
Као генератор у обрнутом смеру.

4 Квадрант рада једносмерног мотора

У првом квадранту мотор вози терет брзином и обртним моментом у позитивном смеру.
У другом квадранту, смер обртног момента се обрће и мотор делује као генератор
У трећем квадранту мотор покреће терет брзином и обртним моментом у негативном смеру.
У 4^тхквадранта, мотор делује као генератор у обрнутом режиму.
У првом и трећем квадранту мотор делује у правцу напред и назад. На пример, мотори у дизалицама за подизање терета и његово одлагање.

У другом и четвртом квадранту мотор делује као генератор у правцу вожње према назад и уназад, и враћа енергију натраг у извор напајања. Стога је начин управљања мотором, како би се натерао да ради у било ком од 4 квадранта, контролом његове брзине и смера ротације.

Брзина се контролише променом напона арматуре или слабљењем поља. Смер обртног момента или смер ротације контролише се променом мере у којој је примењени напон већи или мањи од задњег ЕМФ.

Уобичајене грешке у једносмерним моторима

Важно је знати, као и разумети кварове и кварове мотора, како би се описали најприкладнији сигурносни уређаји за сваки случај. Постоје три врсте кварова мотора попут механичких, електричних и механичких који прерастају у електричне. Најчешћи кварови укључују следеће,

Слом изолације
Прегревање
Преоптерећења
Квар лежаја
Вибрација
Закључани ротор
Неусклађеност вратила
Обрнуто трчање
Неравнотежа фазе

Најчешће грешке које се јављају код мотора наизменичне струје, као и код једносмерних мотора, укључују следеће.

Када мотор није правилно постављен
Када је мотор блокиран нечистоћом
Када мотор садржи воду
Када се мотор прегрева

Мотор од 12 В једносмерне струје

Мотор од 12в једносмерне струје је јефтин, мали и моћан који се користи у неколико примена. Одабир одговарајућег једносмерног мотора за одређену примену је изазован задатак, па је веома важно радити кроз тачно компанију. Најбољи пример ових мотора су МЕТМоторс, који производе моторе ПМДЦ (једносмерне струје са сталним магнетима) више од 45 година.

Како одабрати прави мотор?

Избор мотора од 12 в једносмерне струје може се врло лако извршити путем МЕТмоторс-а, јер ће професионалци ове компаније прво проучити вашу тачну примену, а затим ће размотрити бројне карактеристике као и спецификације како би вам гарантовали да завршите са најфинијим могућим производом.
Радни напон је једна од карактеристика овог мотора.

Једном када се мотор напаја преко батерија, тада се обично бирају ниски радни напони јер је потребно мање ћелија да би се добио одређени напон. Али, при високим напонима, погон једносмерног мотора је обично ефикаснији. Иако је његов рад остварив са 1,5 волти који иду до 100В. Најчешће коришћени мотори су 6в, 12в и 24в. Остале главне спецификације овог мотора су брзина, радна струја, снага и обртни моменат.

Мотори од 12 В једносмерне струје савршени су за различите примене захваљујући истосмерном напајању које захтева радни обртни моменат као и велико покретање. Ови мотори раде на мање брзине у поређењу са осталим напонима мотора.
Карактеристике овог мотора углавном се разликују у зависности од производне компаније, као и примене.

Брзина мотора је 350 о / мин до 5000 о / мин
Називни обртни моменат овог мотора креће се од 1,1 до 12,0 ин-лбс
Излазна снага овог мотора креће се од 01хп до 21 кс
Величине оквира су 60 мм, 80 мм, 108 мм
Заменљиве четке
Уобичајени век четке је 2000+ сати

Позадински ЕМФ у једносмерном мотору

Једном када је проводник који носи струју распоређен у магнетно поље, обртни моменат ће индуковати преко проводника и обртни моменат ће заротирати проводник који пресеца ток магнетног поља. На основу феномена електромагнетне индукције када проводник пресече магнетно поље и тада ће се ЕМФ индуковати у проводнику.

Индуковани ЕМФ смер може се одредити помоћу Флемминговог правила десне руке. Према овом правилу, ако хватамо сличицу, индекс и средишњи прст под углом од 90 °, након тога кажипрст ће означавати пут магнетног поља. Овде палац представља начин кретања проводника, а средњи прст означава индуковани ЕМФ преко проводника.

Применом Флемминговог правила за десну руку, можемо приметити да је индуковани смер ЕМС обрнут од примењеног напона. Дакле, емф се назива задњи емф или контра емф. Развој задњег ЕМФ-а може се изводити у серији кроз примењени напон, међутим обрнуто у смеру, односно задњи ЕМФ се одупире протоку струје који га узрокује.

Величина задње ЕМЗ може се дати помоћу сличног израза попут следећег.

Еб = НП ϕЗ / 60А

Где

„Еб“ је ЕМФ индуковани мотором, назван Бацк ЕМФ

„А“ је бр. паралелних трака кроз арматуру међу четкама за обрнути поларитет

“како ради пригушивач ”

„П“ је бр. стубова

„Н“ је брзина

‘З’ је читав број проводника унутар арматуре

„Φ“ је користан ток за сваки пол.

У горе наведеном колу, задња величина ЕМ је увек мала у поређењу са примењеним напоном. Разлика између ове две верзије готово је еквивалентна када једносмерни мотор ради под уобичајеним условима. Струја ће се индуковати на једносмерном мотору због главног напајања. Однос између главног напајања, повратног ЕМФ и струје арматуре може се изразити као Еб = В - ИаРа.

Примена за управљање радом једносмерног мотора у 4 квадранта

Управљање радом једносмерног мотора у 4 квадранта може се постићи помоћу микроконтролера повезаног са 7 прекидача.

4 Контрола квадранта

Случај 1: Када се притисне прекидач за покретање и кретање у смеру казаљке на сату, логика у микроконтролеру даје излаз логике ниско на пин 7 и логике високо на пин2, чинећи мотор ротираним у смеру казаљке на сату и ради у^стквадрант. Брзина мотора може се мењати притиском на ПВМ прекидач, узрокујући примену импулса различитог трајања на осовиницу за укључивање управљачког кола, чиме се мења примењени напон.

Случај 2: Када се притисне кочница напред, логика микроконтролера примењује логику ниско на пин7 и логику високо на пин 2 и мотор тежи да ради у обрнутом смеру, што доводи до његовог тренутног заустављања.

На сличан начин, притиском прекидача у смеру кретања казаљке на сату мотор се помера у обрнутом смеру, тј. Ради у положају 3^рдквадранта, а притиском на прекидач за кочницу уназад мотор се тренутно зауставља.

Тако се правилним програмирањем микроконтролера и преко прекидача, рад мотора може контролисати у сваком смеру.

Дакле, овде се ради о прегледу једносмерног мотора. Тхе предности једносмерног мотора да ли пружају одличну контролу брзине за убрзање и успоравање, лак за разумевање дизајн и једноставан, јефтин дизајн погона. Ево питања за вас, који су недостаци једносмерног мотора?

Фото кредити: