الکتروموتورهای DC (موتورهای جریان مستقیم) دستگاههای الکتریکی هستند که انرژی الکتریکی را از یک منبع جریان مستقیم (DC) به انرژی مکانیکی تبدیل میکنند و باعث ایجاد حرکت چرخشی میشوند. این موتورها بر اساس اصل برهمکنش میدانهای مغناطیسی و جریان الکتریکی کار میکنند.
نحوه عملکرد
یک موتور DC از دو بخش اصلی تشکیل شده است:
استاتور (بخش ثابت): این بخش شامل یک یا چند آهنربای ثابت (مغناطیس دائم) یا آهنربای الکتریکی است که میدان مغناطیسی اصلی را ایجاد میکند.
روتور یا آرمیچر (بخش متحرک): این بخش شامل یک سیمپیچ است که روی شفت موتور قرار دارد و میتواند آزادانه بچرخد.
هنگامی که جریان الکتریکی به سیمپیچ روتور اعمال میشود، یک میدان مغناطیسی در اطراف آن ایجاد میشود. این میدان با میدان مغناطیسی استاتور برهمکنش میکند و نیرویی را ایجاد میکند که باعث چرخش روتور میشود. برای اینکه چرخش به صورت مداوم ادامه یابد، جهت جریان در سیمپیچ روتور باید به طور پیوسته تغییر کند. این کار توسط قطعهای به نام کموتاتور و جاروبکها (براشها) انجام میشود که به طور خودکار جهت جریان را معکوس میکنند.
انواع الکتروموتورهای DC
الکتروموتورهای DC بر اساس نحوه اتصال سیمپیچهای میدان به سیمپیچ آرمیچر به چند دسته اصلی تقسیم میشوند:
موتورهای DC با جاروبک (Brushed DC Motors): این مدلها قدیمیتر هستند و از جاروبک و کموتاتور برای جابجایی جریان استفاده میکنند. این موتورها نیاز به نگهداری بیشتری دارند، اما ساده و ارزان هستند.
موتورهای DC بدون جاروبک (Brushless DC Motors - BLDC): این موتورها از آهنربای الکتریکی ثابت و یک آهنربای دائمی چرخان استفاده میکنند و برای کنترل جریان و جهتدهی به آن به یک کنترلکننده الکترونیکی نیاز دارند. این موتورها راندمان و طول عمر بالاتری دارند و نگهداری آنها آسانتر است.
موتورهای DC سری (Series-Wound): سیمپیچ میدان به صورت سری با آرمیچر متصل است. این موتورها گشتاور راهاندازی بسیار بالایی دارند و برای کاربردهایی مانند جرثقیلها و بالابرها مناسب هستند.
موتورهای DC موازی یا شانت (Shunt-Wound): سیمپیچ میدان به صورت موازی با آرمیچر متصل است. این موتورها سرعت نسبتاً ثابتی دارند و برای کاربردهایی که به سرعت ثابت نیاز است، مانند ماشینابزار، مناسب هستند.
موتورهای DC کمپاند (Compound-Wound): ترکیبی از سیمپیچهای سری و موازی دارند که ویژگیهای هر دو نوع را ارائه میدهد. این موتورها برای کاربردهایی که به گشتاور راهاندازی بالا و سرعت نسبتاً ثابت نیاز دارند، استفاده میشوند.
موتورهای DC با آهنربای دائم (Permanent Magnet DC Motors - PMDC): استاتور این موتورها از آهنربای دائمی تشکیل شده است. این موتورها به دلیل سادگی، راندمان بالا و اندازه فشرده، در لوازم خانگی و ابزارآلات برقی کوچک استفاده میشوند.
مزایا و معایب
مزایا:
کنترل سرعت و گشتاور دقیق: به راحتی میتوان سرعت و گشتاور آنها را با تغییر ولتاژ ورودی کنترل کرد.
گشتاور راهاندازی بالا: بسیاری از انواع موتورهای DC گشتاور اولیه زیادی تولید میکنند.
اندازه فشرده و کارایی بالا: به خصوص در مدلهای بدون جاروبک (BLDC) بسیار کارآمد هستند.
