مزایای الکتروموتور DC

الکتروموتور DC چیست ؟  DC یا جریان مستقیم، موتور الکتریکی است که به وسیله‌ی جریان مستقیم کار می کند. تمام موتورهای جریان مستقیم به یک مکانیسم داخلی کموتاسیون برای تغییر مداوم جهت جریان در آرمیچر نیاز دارند. تقریبا تمام الکتروموتورهای DC دارای حرکت چرخشی هستند؛ البته به جز موتورهای خطی که حرکت خطی شکل دارند و نمی چرخند. موتورهای DC دارای نیروی گشتاور با راه اندازی بالا با قابلیت تغییر می باشند و در صنایع بسیار کاربرد دارند. سرعت موتور DC با روش های مختلفی مانند تغییر ولتاژ تغذیه‌ و یا تغییر جریان سیم پیچ های موتور قابل تغییر است.

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.

ساختار الکتروموتور DC

موتورهای DC به طور کلی از سه قسمت اصلی تشکیل شده اند:

روتور یا آرمیچر

یکی از اجزای مهم در موتورهای DC، روتور یا همان آرمیچر می باشد. روتور به عنوان قسمت گردان این نوع موتور محسوب می شود. از اجزای تشکیل‌ دهنده روتور می توان، هسته سیم‌ پیچی و یاتاقان های موجود در آن را نام برد.

استاتور

استاتور موجود در موتور DC خود نیز از اجزای مختلف دیگری تشکیل‌ شده است. سیم‌ پیچ میدانی که خود به دو نوع سری و شنت تقسیم می شود از اجزاء اصلی استاتور می باشد. از دیگر اعضای مهم، قسمت استاتور فریم موتور و هسته موجود در آن است. در موتورهای DC از یک استاتور بزرگتر به همراه قطب کمکی و سیم‌ پیچ های جبران‌ کننده استفاده می شود.

جاروبک و نگهدارنده جاروبک

یکی دیگر از اجزاء تشکیل‌ دهنده موتور DC جاروبک می باشد. این قطعه وظیفه ی انتقال جریان موجود به کلکتور گردان را بر عهده دارد. در حقیقت وظیفه ی جاروبک در موتور DC و کلکتور یکسو سازی گشتاور موجود در موتور است. گفتنی است که بعضی از الکتروموتورهای DC فاقد جاروبک می باشند.

کموتاتور

به دلیل این که موتور DC از جریان مستقیم برق استفاده می کند، برای به چرخش درآوردن روتور، جهت جریان باید در هر سیکل 2 بار تغییر کند. این عوض شدن باید به صورت مداوم و منظم صورت گیرد. این تغییر جهت چرخش مداوم و منظم، وظیفه ی کموتاتور می باشد.
میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط استاتور به وسیله ی کموتاتور منظم و به صورت مداوم می شود. این میدان باعث ایجاد چرخش روتور می گردد. این چرخش نتیجه ی تبدیل نیروی الکتریکی به نیروی مکانیکی می باشد.

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.

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.

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.

اکثر موتورهای DC حرکت چرخشی دارند، به جز که دارند (نمی‌چرخند).

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.

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).