DC موتور

تعريف DC موتور

قبل از خواندن مقاله DC موتور بهتر است در نظر داشته باشید مقالاتی که با عنوان ماژول در سایت قرار گرفته اند از مقالات پایه و مقدماتی میباشند که برای مطالعه و یا پژوهش های دانش آموزان و دانشجویان به عنوان قدم اول در نظر گرفته شده اند.

موتور DC که به عنوان موتور جریان مستقیم نیز شناخته می شود، وسیله ای الکتریکی است که انرژی الکتریکی جریان مستقیم را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند. این شامل یک استاتور (قطعه ثابت) و یک روتور (قطعه چرخان) است که توسط یک شفت به هم متصل می شوند. استاتور حاوی آهنرباهای دائمی یا آهنرباهای الکتریکی است، در حالی که روتور دارای سیم پیچ هایی است که جریان الکتریکی را حمل می کند. هنگامی که جریان الکتریکی از سیم پیچ ها عبور می کند، میدان مغناطیسی ایجاد می کند که با میدان مغناطیسی استاتور در تعامل است و باعث چرخش روتور می شود. موتورهای DC معمولاً در کاربردهای مختلفی مانند ماشین آلات صنعتی، سیستم های خودروسازی، روباتیک و لوازم خانگی استفاده می شوند.

موتور DC هر یک از دسته موتورهای الکتریکی دوار است که انرژی الکتریکی جریان مستقیم (DC) را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند. متداول ترین انواع به نیروهای تولید شده توسط میدان های مغناطیسی القایی ناشی از جریان در سیم پیچ متکی هستند. تقریباً همه انواع موتورهای DC دارای مکانیزم داخلی هستند، اعم از الکترومکانیکی یا الکترونیکی، برای تغییر دوره ای جهت جریان در بخشی از موتور.

عملکرد یک موتور الکتریکی براش با روتور دو قطبی (آرمیچر) و استاتور آهنربای دائم. “N” و “S” قطبیت ها را در وجه محور داخلی آهنرباها مشخص می کنند. وجه های بیرونی دارای قطبیت مخالف هستند. علائم + و – نشان می دهد که در کجا جریان DC به کموتاتور اعمال می شود که جریان را به سیم پیچ های آرمیچر می رساند.

چرخ دنده لکوموتیو کلاس DD1 پنسیلوانیا یک جفت جفت شده نیمه دائمی از موتورهای لکوموتیو برقی با جریان مستقیم ریلی سوم بود که برای برق رسانی اولیه راه آهن در منطقه نیویورک ساخته شد، زمانی که لوکوموتیو بخار در شهر ممنوع شد (کابین لوکوموتیو در اینجا حذف شد).

موتورهای DC اولین نوع موتورهایی بودند که به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفتند، زیرا می‌توانستند از سیستم‌های توزیع نیروی روشنایی با جریان مستقیم تغذیه شوند. سرعت یک موتور DC را می توان در محدوده وسیعی با استفاده از ولتاژ تغذیه متغیر یا با تغییر قدرت جریان در سیم پیچ های میدان کنترل کرد. موتورهای DC کوچک در ابزار، اسباب بازی ها و لوازم خانگی استفاده می شوند. موتور یونیورسال، یک موتور برس دار سبک وزن است که برای ابزارها و وسایل برقی قابل حمل استفاده می شود، می تواند با جریان مستقیم و جریان متناوب کار کند. موتورهای DC بزرگتر در حال حاضر در رانش وسایل نقلیه الکتریکی، آسانسورها و بالابرها و در محرکه کارخانه های نورد فولاد استفاده می شوند. ظهور الکترونیک قدرت، جایگزینی موتورهای DC با موتورهای AC را در بسیاری از کاربردها ممکن کرده است.

موتورهای الکترومغناطیسی

امروزه انبوهی از موتورهای DC هنوز در کاربردهایی به کوچکی اسباب‌بازی‌ها و درایوهای دیسکی یا در اندازه‌های بزرگ برای کارکرد کارخانه‌های نورد فولادی و ماشین‌های کاغذ یافت می‌شوند. موتورهای DC بزرگ با میدان های برانگیخته جداگانه به طور کلی با درایوهای بادگیر برای بالابرهای معدن، برای گشتاور بالا و همچنین کنترل سرعت صاف با استفاده از درایوهای تریستور استفاده می شدند. اینها اکنون با موتورهای AC بزرگ با درایوهای فرکانس متغیر جایگزین شده اند. در قسمت های پایانی این مقاله به جریان DC و AC اشاره ی مختصری کرده ایم.

اگر نیروی مکانیکی خارجی به یک موتور DC اعمال شود، به عنوان یک ژنراتور DC، یک دینام عمل می کند. این ویژگی برای کاهش سرعت و شارژ مجدد باتری‌ها در خودروهای هیبریدی و الکتریکی یا بازگرداندن برق به شبکه الکتریکی مورد استفاده در ماشین‌های خیابانی یا خط قطار برقی هنگام کاهش سرعت استفاده می‌شود. به این فرآیند ترمز احیا کننده در خودروهای هیبریدی و الکتریکی گفته می شود. در لوکوموتیوهای برقی دیزلی، آنها همچنین از موتورهای DC خود به عنوان ژنراتور برای کاهش سرعت اما اتلاف انرژی در پشته های مقاومت استفاده می کنند. طرح‌های جدیدتر بسته‌های باتری بزرگی را اضافه می‌کنند تا بخشی از این انرژی را دوباره دریافت کنند.

موتور DC با جاروبک(براش)

یک موتور الکتریکی DC براش که با استفاده از یک کموتاسیون مکانیکی داخلی، گشتاور را از منبع تغذیه DC تولید می کند. آهنرباهای دائمی ثابت میدان استاتور را تشکیل می دهند. گشتاور با این اصل تولید می شود که هر رسانای حامل جریان که در یک میدان مغناطیسی خارجی قرار می گیرد، نیرویی را تجربه می کند که به عنوان نیروی لورنتس شناخته می شود. در یک موتور، مقدار این نیروی لورنتس (برداری که با فلش سبز نشان داده می شود)، و در نتیجه گشتاور خروجی، تابعی برای زاویه روتور است که منجر به پدیده ای به نام موج گشتاور می شود. زیرا این یک موتور دو قطبی است. ، کموتاتور از یک حلقه تقسیم تشکیل شده است، به طوری که جریان هر نیم چرخش (180 درجه) را معکوس می کند.

موتور الکتریکی DC برس خورده گشتاور را مستقیماً از برق DC عرضه شده به موتور با استفاده از کموتاسیون داخلی، آهنرباهای ثابت (دائمی یا الکترومغناطیس) و آهنرباهای الکترومغناطیس چرخان تولید می کند.

از مزایای موتور DC برس دار می توان به هزینه اولیه پایین، قابلیت اطمینان بالا و کنترل ساده سرعت موتور اشاره کرد. معایب نگهداری بالا و طول عمر کم برای مصارف با شدت بالا است. تعمیر و نگهداری شامل تعویض منظم برس ها و فنرهای کربنی است که جریان الکتریکی را حمل می کنند و همچنین تمیز کردن یا تعویض کموتاتور را شامل می شود. این اجزا برای انتقال نیروی الکتریکی از خارج موتور به سیم پیچ های سیم چرخان روتور داخل موتور ضروری هستند.

موتور DC بدون جاروبک (براشلس)

موتورهای DC معمولی بدون جاروبک از یک یا چند آهنربا دائمی در روتور و آهنرباهای الکتریکی روی محفظه موتور برای استاتور استفاده می کنند. یک کنترلر موتور DC را به AC تبدیل می کند. این طراحی از نظر مکانیکی ساده تر از موتورهای براش است زیرا عارضه انتقال نیرو از خارج موتور به روتور چرخان را از بین می برد. کنترل‌کننده موتور می‌تواند موقعیت روتور را از طریق سنسورهای اثر هال یا دستگاه‌های مشابه حس کند و می‌تواند دقیقاً زمان‌بندی، فاز و غیره جریان در سیم‌پیچ‌های روتور را برای بهینه‌سازی گشتاور، صرفه‌جویی در قدرت، تنظیم سرعت و حتی اعمال برخی ترمزها کنترل کند. از مزایای موتورهای براشلس می توان به طول عمر طولانی، تعمیر و نگهداری کم یا عدم نگهداری و راندمان بالا اشاره کرد. از معایب آن می توان به هزینه اولیه بالا و کنترل کننده های سرعت موتور پیچیده تر اشاره کرد. برخی از چنین موتورهای بدون جاروبکی گاهی اوقات به عنوان “موتورهای سنکرون” نامیده می شوند، اگرچه آنها منبع تغذیه خارجی برای هماهنگ سازی ندارند، همانطور که در مورد موتورهای سنکرون معمولی AC وجود دارد.

موتور همقطبی:

یک موتور همقطبی دارای میدان مغناطیسی در امتداد محور چرخش و جریان الکتریکی است که در نقطه‌ای با میدان مغناطیسی موازی نیست. نام homopolar به عدم تغییر قطبی اشاره دارد. موتورهای هموپولار لزوماً یک سیم پیچ تک دور دارند که آنها را به ولتاژهای بسیار پایین محدود می کند. این امر کاربرد عملی این نوع موتور را محدود کرده است.موتور بلبرینگ – موتور بلبرینگ یک موتور الکتریکی غیر معمول است که از دو بلبرینگ نوع بلبرینگ تشکیل شده است که پایه‌های داخلی آن بر روی یک محور رسانا مشترک نصب شده‌اند و چرخ‌های بیرونی به یک منبع تغذیه جریان بالا و ولتاژ پایین متصل هستند. یک ساختار جایگزین برای نژادهای بیرونی در داخل یک لوله فلزی قرار می‌گیرد، در حالی که نژادهای داخلی روی یک شفت با یک بخش غیر رسانا (به عنوان مثال دو آستین روی یک میله عایق) نصب می‌شوند. این روش این مزیت را دارد که لوله به عنوان چرخ طیار عمل می کند. جهت چرخش توسط چرخش اولیه که معمولاً برای شروع آن لازم است تعیین می شود.

استاتورهای آهنربای دائمی

یک موتور آهنربای دائمی (PM) سیم پیچ میدانی روی قاب استاتور ندارد، در عوض برای ایجاد میدان مغناطیسی که میدان روتور با آن تعامل می‌کند و گشتاور تولید می‌کند، به PM تکیه می‌کند. سیم پیچ های جبران کننده به صورت سری با آرمیچر ممکن است در موتورهای بزرگ برای بهبود کموتاسیون تحت بار استفاده شود. چون این فیلد ثابت است، نمی توان آن را برای کنترل سرعت تنظیم کرد. میدان های PM (استاتورها) در موتورهای مینیاتوری برای حذف مصرف برق سیم پیچ میدان مناسب هستند. اکثر موتورهای DC بزرگتر از نوع “دینامو” هستند که دارای سیم پیچی استاتور هستند. از لحاظ تاریخی، PM ها نمی توانند ساخته شوند تا در صورت جداسازی، شار بالا را حفظ کنند. سیم پیچ های میدانی برای به دست آوردن مقدار شار مورد نیاز عملی تر بودند. با این حال، PM های بزرگ پرهزینه، و همچنین خطرناک و سخت هستند. این به نفع میدان های زخمی برای ماشین های بزرگ است.

برای به حداقل رساندن وزن و اندازه کلی، موتورهای PM مینیاتوری ممکن است از آهنرباهای انرژی بالا ساخته شده با نئودیمیم یا سایر عناصر استراتژیک استفاده کنند. بیشتر آنها آلیاژ نئودیمیم-آهن-بور هستند. با چگالی شار بالاتر، ماشین‌های الکتریکی با PM پر انرژی حداقل با تمام ماشین‌های الکتریکی سنکرون و القایی تک تغذیه شده با طراحی بهینه قابل رقابت هستند. موتورهای مینیاتوری شبیه ساختار در تصویر هستند، با این تفاوت که آنها حداقل سه قطب روتور دارند (برای اطمینان از راه اندازی، صرف نظر از موقعیت روتور) و محفظه بیرونی آنها یک لوله فولادی است که به صورت مغناطیسی بیرونی آهنرباهای میدان منحنی را به هم متصل می کند.

استاتورهای Slip ring

یک سیم پیچ میدان ممکن است به صورت شنت، سری یا ترکیبی با آرمیچر یک ماشین DC (موتور یا ژنراتور) متصل شود.

سه نوع اتصال الکتریکی بین استاتور و روتور برای موتورهای الکتریکی DC وجود دارد: سری، شنت/موازی و مرکب (ترکیب‌های مختلف سری و شنت/موازی) و هر کدام دارای ویژگی‌های سرعت/گشتاور منحصربه‌فرد مناسب برای پروفایل‌های مختلف گشتاور بارگذاری هستند.

اتصال سری

یک موتور DC سری آرمیچر و سیم‌پیچ‌های میدان را به صورت سری با یک منبع برق D.C مشترک متصل می‌کند. سرعت موتور به عنوان یک تابع غیر خطی از گشتاور بار و جریان آرمیچر تغییر می کند. جریان برای هر دو رفتار استاتور و روتور مشترک است که جریان مجذور (I^2) را ایجاد می کند[نیاز به نقل از منبع]. یک موتور سری دارای گشتاور راه اندازی بسیار بالایی است و معمولاً برای راه اندازی بارهای اینرسی بالا مانند قطارها، آسانسورها یا بالابرها استفاده می شود.

این مشخصه سرعت/گشتاور در کاربردهایی مانند بیل‌های کششی مفید است، جایی که ابزار حفاری هنگام تخلیه به سرعت حرکت می‌کند اما در هنگام حمل بار سنگین به کندی حرکت می‌کند.

یک موتور سری هرگز نباید بدون بار راه اندازی شود. بدون بار مکانیکی روی موتور سری، جریان کم است، نیروی محرکه ضدالکترو تولید شده توسط سیم پیچ میدان ضعیف است و بنابراین آرمیچر باید سریعتر بچرخد تا EMF ضد EMF کافی برای متعادل کردن ولتاژ تغذیه تولید کند. موتور ممکن است در اثر سرعت زیاد آسیب ببیند. این حالت فرار نامیده می شود.

موتورهای سری به نام موتورهای جهانی را می توان در جریان متناوب استفاده کرد. از آنجایی که ولتاژ آرمیچر و جهت میدان به طور همزمان معکوس می شوند، گشتاور همچنان در همان جهت تولید می شود. با این حال، در مقایسه با DC، به دلیل افت ولتاژ راکتانس در AC که در DC وجود ندارد، در سرعت کمتری با گشتاور کمتر در منبع AC کار می‌کنند.

از آنجایی که سرعت با فرکانس خط ارتباطی ندارد، موتورهای جهانی می توانند سرعت های بالاتر از سنکرون را ایجاد کنند، و آنها را سبک تر از موتورهای القایی با خروجی مکانیکی یکسان می کند. این یک ویژگی ارزشمند برای ابزارهای برقی دستی است. موتورهای یونیورسال برای مصارف تجاری معمولا دارای ظرفیت کمی هستند که بیش از حدود 1 کیلو وات خروجی ندارند. با این حال، موتورهای جهانی بسیار بزرگتر برای لوکوموتیوهای الکتریکی مورد استفاده قرار گرفتند، که توسط شبکه های قدرت کششی با فرکانس پایین تغذیه می شوند تا از مشکلات کموتاسیون تحت بارهای سنگین و متغیر جلوگیری کنند.

اتصال شنت

یک موتور DC شنت آرمیچر و سیم‌پیچ‌های میدان را به صورت موازی یا شنت با یک منبع برق مشترک D.C متصل می‌کند. این نوع موتور حتی با تغییر بار تنظیم سرعت خوبی دارد، اما گشتاور راه اندازی موتورهای DC سری را ندارد.

معمولاً برای کاربردهای صنعتی و سرعت قابل تنظیم، مانند ماشین ابزار، ماشین‌های سیم‌پیچ/باز کردن پیچ و کشنده استفاده می‌شود.

اتصال مرکب

یک موتور DC مرکب، سیم‌پیچ‌های آرمیچر و میدان‌ها را در یک شنت و یک ترکیب سری به هم متصل می‌کند تا ویژگی‌های هر دو موتور DC و شنت را به آن بدهد.

این موتور زمانی استفاده می شود که هم به گشتاور راه اندازی بالا و هم تنظیم سرعت خوب نیاز باشد. موتور را می توان به دو ترتیب متصل کرد:

تجمعی یا دیفرانسیل. موتورهای ترکیبی تجمعی میدان سری را برای کمک به میدان شنت متصل می‌کنند که گشتاور راه‌اندازی بالاتر اما تنظیم سرعت کمتری را فراهم می‌کند. موتورهای ترکیبی دیفرانسیل DC تنظیم سرعت خوبی دارند و معمولاً با سرعت ثابت کار می کنند.

نحوه كاركرد

DC یا جریان مستقیم نوعی جریان الکتریکی است که فقط در یک جهت جریان دارد. معمولاً در دستگاه های مختلف الکترونیکی و سیستم های قدرت استفاده می شود. در اینجا یک توضیح ساده از نحوه کار DC آورده شده است:

1. منبع: یک منبع تغذیه DC، مانند باتری یا منبع تغذیه DC، انرژی الکتریکی اولیه را تامین می کند. منبع دارای دو پایانه است: مثبت (+) و منفی (-).

2. مدار: یک مدار بسته با اتصال ترمینال مثبت منبع به یک سر یک هادی (سیم) و ترمینال منفی به سر دیگر ایجاد می شود. این یک مسیر کامل برای جریان جریان را تشکیل می دهد.

3. جریان الکترون ها: هنگامی که مدار بسته می شود، الکترون ها از پایانه منفی به سمت پایانه مثبت منبع شروع به جریان می کنند. الکترون ها ذرات با بار منفی هستند که انرژی الکتریکی را حمل می کنند.

4. ولتاژ و مقاومت: هنگامی که الکترون ها از طریق هادی جریان می یابند، با مقاومت مواجه می شوند که با حرکت آنها مخالف است. این مقاومت بر حسب اهم (Ω) اندازه گیری می شود. ولتاژ ارائه شده توسط منبع تعیین می کند که الکترون ها با چه شدتی از این مقاومت رانده می شوند.

5. جریان جریان: سرعتی که الکترون ها از مدار عبور می کنند جریان الکتریکی نامیده می شود و با آمپر (A) اندازه گیری می شود. در مدار DC جریان به طور پیوسته در یک جهت از منفی به مثبت جریان می یابد.

6. بار: در طول مسیر مدار، اجزای مختلفی مانند مقاومت ها، خازن ها یا دستگاه های الکترونیکی را می توان به عنوان بار متصل کرد. این بارها انرژی الکتریکی را مصرف می کنند و بر اساس طراحی خود عملکردهای خاصی را انجام می دهند.

7. مصرف برق: توان مصرف شده توسط یک بار در مدار DC را می توان با استفاده از قانون اهم (P = VI) محاسبه کرد، که در آن P نشان دهنده توان بر حسب وات (W)، V نشان دهنده ولتاژ بر حسب ولت (V) و I نشان دهنده جریان است. در آمپر (A).

8. کنترل: برای کنترل یا تنظیم مدارهای DC، از اجزای اضافی مانند سوئیچ ها، ترانزیستورها، دیودها یا مدارهای مجتمع می توان برای دستکاری جریان، سطوح ولتاژ یا انجام عملکردهای خاص استفاده کرد.

مهم است که توجه داشته باشید که DC با AC (جریان متناوب) متفاوت است، که به طور دوره ای جهت را تغییر می دهد. DC معمولاً در برنامه‌هایی مانند باتری‌ها، دستگاه‌های الکترونیکی، سیستم‌های خودرو و سناریوهای انتقال قدرت خاص که در آن جریان ثابت و یک طرفه جریان مورد نیاز است استفاده می‌شود.

جریان الکتریکی DC _ جریان مستقیم

جریان مستقیم (DC) جریان یک طرفه بار الکتریکی است. یک سلول الکتروشیمیایی نمونه بارز برق DC است. جریان مستقیم ممکن است از طریق یک هادی مانند سیم عبور کند، اما همچنین می تواند از طریق نیمه هادی ها، عایق ها یا حتی از خلاء مانند پرتوهای الکترونی یا یونی عبور کند. جریان الکتریکی در یک جهت ثابت جریان دارد و آن را از جریان متناوب (AC) متمایز می کند. اصطلاحی که قبلا برای این نوع جریان استفاده می شد، جریان گالوانیکی بود.

جریان مستقیم (DC) (خط قرمز). محور عمودی جریان یا ولتاژ را نشان می دهد و محور افقی ‘t’ زمان را اندازه گیری می کند و مقدار صفر را نشان می دهد.

اختصارات AC و DC اغلب به معنای متناوب و مستقیم استفاده می شود، مانند زمانی که جریان یا ولتاژ را تغییر می دهند.

نیروگاه مرکزی شرکت براش الکتریک با دینام های تولید کننده جریان مستقیم به لامپ های قوس الکتریکی برای روشنایی عمومی در نیویورک. با شروع کار در دسامبر 1880 در 133 خیابان بیست و پنجم غربی، ولتاژ بالایی که در آن کار می کرد به آن اجازه می داد مداری به طول 2 مایل (3.2 کیلومتر) را تغذیه کند.

جریان مستقیم در سال 1800 توسط فیزیکدان ایتالیایی الساندرو ولتا، شمع ولتایی او تولید شد.

ماهیت چگونگی جریان هنوز درک نشده بود. فیزیکدان فرانسوی آندره ماری آمپر حدس زد که جریان در یک جهت از مثبت به منفی حرکت می کند. هنگامی که ساز فرانسوی هیپولیت پیکسی اولین ژنراتور الکتریکی دینام را در سال 1832 ساخت، دریافت که آهنربای مورد استفاده از حلقه های سیم در هر نیم دور عبور می کند، باعث می شود جریان برق معکوس شود و جریان متناوب تولید کند.

به پیشنهاد آمپر، Pixii بعداً یک کموتاتور اضافه کرد، نوعی “سوئیچ” که در آن کنتاکت های روی شفت با کنتاکت های “براش” برای تولید جریان مستقیم کار می کنند. اواخر دهه 1870 و اوایل دهه 1880 شاهد شروع تولید برق در نیروگاه ها بودیم. اینها در ابتدا برای روشنایی قوس الکتریکی (نوع محبوب روشنایی خیابانی) تنظیم شدند که با ولتاژ بسیار بالا (معمولاً بالاتر از 3000 ولت) جریان مستقیم یا جریان متناوب کار می کرد.

تعاریف مختلف

اصطلاح DC برای اشاره به سیستم‌های قدرتی استفاده می‌شود که فقط از یک قطب الکتریکی ولتاژ یا جریان استفاده می‌کنند، و برای اشاره به مقدار متوسط محلی ثابت، فرکانس صفر یا به آرامی متغیر یک ولتاژ یا جریان است.

به عنوان مثال، ولتاژ در یک منبع ولتاژ DC مانند جریان یک منبع جریان DC ثابت است. راه حل DC مدار الکتریکی راه حلی است که در آن تمام ولتاژها و جریان ها ثابت هستند. می توان نشان داد که هر شکل موج ولتاژ یا جریان ثابت را می توان به مجموع یک جزء DC و یک جزء متغیر با زمان متوسط صفر تجزیه کرد. جزء DC به عنوان مقدار مورد انتظار یا مقدار متوسط ولتاژ یا جریان در تمام زمان ها تعریف می شود.

اگرچه DC مخفف “جریان مستقیم” است، DC اغلب به “قطبیت ثابت” اشاره می کند. بر اساس این تعریف، ولتاژهای DC می توانند در زمان متفاوت باشند، همانطور که در خروجی خام یکسو کننده یا سیگنال صوتی نوسان در یک خط تلفن دیده می شود.

برخی از اشکال DC (مانند آنچه که توسط یک تنظیم کننده ولتاژ تولید می شود) تقریباً هیچ تغییری در ولتاژ ندارند، اما ممکن است همچنان در توان خروجی و جریان تغییراتی داشته باشند.

انواع مختلف DC موتور

انواع مختلفی از موتورهای DC وجود دارد، از جمله:

1. موتور DC Brushed: این رایج ترین نوع موتور DC است که از برس ها و یک کموتاتور برای تغییر جهت جریان در سیم پیچ های آرمیچر استفاده می کند.

2. موتور DC بدون جاروبک (BLDC): این موتورها به جای برس و کموتاتور از کموتاسیون الکترونیکی استفاده می کنند. آنها در مقایسه با موتورهای برس خورده کارآمدتر، قابل اعتمادتر هستند و به نگهداری کمتری نیاز دارند.

3. موتور DC مغناطیسی دائمی (PMDC): این موتورها دارای آهنرباهای دائمی روی روتور هستند که با میدان مغناطیسی تولید شده توسط سیم پیچ های استاتور برای تولید گشتاور تعامل دارند.

4. موتور DC سری Wound: در این نوع موتورها هر دو سیم پیچ آرمیچر و سیم پیچ میدان به صورت سری به هم متصل می شوند. گشتاور راه اندازی بالایی ارائه می کند اما تنظیم سرعت ضعیفی دارد. به طور معمول، موتورهای سری DC مقدار زیادی گشتاور راه اندازی ایجاد می کنند، اما نمی توانند سرعت را تنظیم کنند و حتی می توانند با کار کردن بدون بار آسیب ببینند. این محدودیت ها به این معنی است که برای برنامه های درایو سرعت متغیر گزینه خوبی نیستند.

5. موتور DC زخم شنت: در اینجا سیم پیچ میدان به موازات سیم پیچ آرمیچر متصل می شود. تنظیم سرعت خوب اما گشتاور راه اندازی کمتری را در مقایسه با موتورهای سری پیچ ارائه می دهد. این موتورها به دلیل این واقعیت که میدان شنت را می‌توان جدا از سیم‌پیچ‌های آرمیچر تحریک کرد، تنظیم سرعت بسیار خوبی ارائه می‌دهد، که کنترل‌های معکوس ساده‌تری را نیز ارائه می‌دهد.

6. موتور DC پیچ مرکب: این موتور هر دو پیکربندی سیم پیچ سری و شنت را ترکیب می کند تا تعادلی بین گشتاور راه اندازی و تنظیم سرعت ایجاد کند.موتورهای DC مرکب، مانند موتورهای DC شنت، دارای یک میدان شنت برانگیخته جداگانه هستند. موتورهای DC مرکب گشتاور راه اندازی خوبی دارند اما ممکن است مشکلات کنترلی را در کاربردهای درایو سرعت متغیر تجربه کنند.

7. موتور DC با تحریک جداگانه: در این نوع موتور، سیم پیچ میدان با یک منبع قدرت جداگانه تامین می شود که امکان کنترل مستقل سرعت و گشتاور را فراهم می کند.

هر نوع موتور DC بر اساس عواملی مانند هزینه، راندمان، الزامات کنترل سرعت و شرایط عملیاتی، مزایا و کاربردهای خاص خود را دارد.

برخي از انواع مختلف DC موتورهای رایج**(DCموتورهاي رايج در بازار)**

Gikfun DC 3V -6V 130 Motor 15000 RPM for DIY Electric Arduino (بسته 10 عددی) EK1291x10C

موتور گیربکس مینی چرخ دنده DC 6 ولت گشتاور بالا 1:1000 موتور گیربکس کاهشی برای اسباب بازی های موتور هواپیما مدل ربات هوشمند ماشین اسباب بازی (6 ولت 20 دور در دقیقه)

Swhmc DC Motor 3V-12V 280 Micro Motor 42 x 24 mm for RC Boat Model Toys Pack 5 DIY

نمونه كدنويسي DC موتور با آردوينو

در اینجا یک کد مثال برای کنترل موتور DC با آردوینو آورده شده است:

“`cpp// پایه های کنترل موتور را تعریف کنیدint motorPin1 = 9;int motorPin2 = 10;void setup() { // پایه های موتور را به عنوان خروجی تنظیم کنید pinMode (motorPin1، OUTPUT)؛ pinMode (motorPin2، OUTPUT)؛}حلقه خالی() { // موتور را به مدت 2 ثانیه در جهت عقربه های ساعت بچرخانید digitalWrite (motorPin1، HIGH)؛ digitalWrite (motorPin2، LOW)؛ تاخیر (2000); // موتور را به مدت 1 ثانیه متوقف کنید digitalWrite (motorPin1، LOW)؛ digitalWrite (motorPin2، LOW)؛ تاخیر (1000); // موتور را در خلاف جهت عقربه های ساعت به مدت 2 ثانیه بچرخانید digitalWrite (motorPin1، LOW)؛ digitalWrite (motorPin2، HIGH); تاخیر (2000); // موتور را به مدت 1 ثانیه متوقف کنید digitalWrite (motorPin1، LOW)؛ digitalWrite (motorPin2، LOW)؛ تاخیر (1000);}“`

 

در این مثال، ما از دو پایه خروجی دیجیتال (9 و 10) آردوینو برای کنترل یک موتور DC استفاده می کنیم. تابع «setup()» برای تنظیم این پین ها به عنوان خروجی استفاده می شود.

در تابع «loop()» با تنظیم «motorPin1» روی HIGH و «motorPin2» روی LOW، موتور را در جهت عقربه های ساعت می چرخانیم. سپس از تابع ‘delay()’ استفاده می کنیم تا آن را به مدت دو ثانیه در آن حالت نگه داریم. پس از آن، موتور را با قرار دادن هر دو پایه بر روی LOW متوقف کرده و یک ثانیه صبر می کنیم.

در مرحله بعد، موتور را در خلاف جهت عقربه‌های ساعت با تنظیم «motorPin1» روی LOW و «motorPin2» روی HIGH می‌چرخانیم. مجدداً از تابع ‘delay()’ استفاده می کنیم تا آن را به مدت دو ثانیه در آن حالت نگه داریم. در نهایت دوباره موتور را خاموش کرده و یک ثانیه صبر می کنیم.

می توانید تاخیرها و شماره پین ها را با توجه به پیکربندی موتور و مدار خاص خود تنظیم کنید.

١٠ تا پروژه آردوينو با استفاده از DC موتور

1. ماشین رباتی آردوینو: یک ماشین روبات کوچک با استفاده از موتورهای DC بسازید تا حرکت آن را کنترل کنید.

2. کنترل کننده سرعت فن آردوینو: سرعت فن DC را با استفاده از سیگنال های PWM آردوینو کنترل کنید.

3. ربات دنبال کننده خط آردوینو: یک ربات دنبال کننده خط ایجاد کنید که از موتورهای DC برای حرکت در مسیر از پیش تعریف شده استفاده می کند.

4. بازوی رباتیک آردوینو: یک بازوی رباتیک بسازید که با استفاده از موتورهای DC و آردوینو قابل کنترل باشد.

5. تسمه نقاله آردوینو: یک سیستم تسمه نقاله با استفاده از موتورهای DC برای انتقال اجسام از یک مکان به مکان دیگر ایجاد کنید.

6. آسیاب بادی آردوینو: یک آسیاب بادی کوچک بسازید که از یک موتور DC به عنوان ژنراتور برای تولید برق استفاده می کند.

7. دوچرخه برقی آردوینو: یک دوچرخه معمولی را با اضافه کردن یک موتور DC و کنترل آن با آردوینو به دوچرخه برقی تبدیل کنید.

8. Arduino RC Boat: یک قایق RC بسازید که از موتورهای DC برای رانش و فرمان استفاده می کند که توسط Arduino کنترل می شود.

9. ماشین CNC آردوینو: ماشین CNC خود را با استفاده از موتورهای پله ای و موتورهای DC که توسط آردوینو کنترل می شوند برای حرکات دقیق بسازید.

10. Arduino Solar Tracker: یک سیستم ردیاب خورشیدی ایجاد کنید که از موتورهای DC برای تنظیم موقعیت پانل های خورشیدی بر اساس حرکت خورشید در طول روز استفاده می کند و تولید انرژی را به حداکثر می رساند.

سوالات پیشنهادات و یا انتقادات خود را میتوانید در قسمت نظرات با ما به اشتراک بگذارید