Ինչպե՞ս է աշխատում տրամաչափային շարժիչը

Ինչպե՞ս է աշխատում տրամաչափային շարժիչը

Ա DC շարժիչ է էլեկտրատեխնիկայի պատմության ամենակարևոր գյուտերից մեկը, այն փոխակերպում է տրամաչափ հոսանքի էլեկտրական էներգիան մեխանիկական էներգիայի: Արդյունաբերական սարքավորումներից և տրանսպորտային համակարգերից սկսած մինչև կենցաղային սարքեր և ռոբոտներ, այն հիմնարար բաղադրիչ է հանդիսանում անթիվ սարքերի համար: Իմանալ, թե ինչպես է աշխատում մի DC շարժիչ նշանակալից է ճարտարագետների, տեխնիկաների և էլեկտրամեխանիկական համակարգերի նկատմամբ հետաքրքրություն ցուցաբերող ցանկացած մեկի համար:

Սույն հոդվածում բացատրվում է տրամաչափային շարժիչի աշխատանքի սկզբունքները, դրա բաղադրիչները, տեսակները և կիրառումները, ինչպես նաև դրա աշխատանքի հետ կապված գիտությունը: Մենք նաև կքննարկենք, թե ինչպես է առաջանում պտտման մոմենտը, կոմուտացիայի դերը և ինչպես է կարգավորվում արագությունը և ուղղությունը:

Շարժիչի աշխատանքի հիմնարար սկզբունքը

Հաստատուն հոսանքի շարժիչի աշխատանքի հիմնարար սկզբունքը հիմնված է վրա էլեկտրամագնիսականություն . Երբ հոսանքակիր հաղորդիչը տեղադրվում է մագնիսական դաշտի ներսում, այն ենթարկվում է մեխանիկական ուժի: Սա նկարագրվում է Ֆլեմինգի ձախ ձեռքի կանոնով, որն ասում է.

• Այդ ստեղնով ցույց է տալիս ուժի (շարժման) ուղղությունը:

• Այդ առաջին մատը ցույց է տալիս մագնիսական դաշտի ուղղությունը (հյուսիսից դեպի հարավ):

• Այդ երկրորդ մատը ցույց է տալիս հոսանքի ուղղությունը (դրականից դեպի բացասական):

Շարժիչի ներսում հաղորդիչը որոշակի կոնֆիգուրացիայով դասավորելով՝ այդ ուժը կարող է օգտագործվել անընդհատ պտույտ ստանալու համար:

Հաստատուն հոսանքի շարժիչի հիմնական բաղադրիչները

Արմատուր (ռոտոր)

Շարժիչի պտտվող մասն է, որն անցկացնում է հոսանքը պտույտներով: Արմատուրը տեղադրված է առանցքի վրա և փոխազդելով մագնիսական դաշտի հետ առաջացնում է պտտման մոմենտ:

Commutator

Բաժանված պողպատե օղակ, որը միացված է արմատուրի գալարներին: Նրա դերն է հոսանքի ուղղությունը փոխել ամեն մի արմատուրի գալարում, երբ այն պտտվում է, ապահովելով, որ մոմենտը միշտ առաջանա նույն ուղղությամբ։

Խոզանակներ

Սովորաբար պատրաստված է ածխից կամ գրաֆիտից, ապահովում է էլեկտրական կոնտակտ ստացիոնար էլեկտրամատակարարման և պտտվող կոմուտատորի միջև։

Դաշտի գալարում կամ մշտական մագնիսներ

Այս մասերը ստեղծում են այն ստացիոնար մագնիսական դաշտը, որտեղ պտտվում է արմատուրը: Որոշ դիզայներում օգտագործվում են էլեկտրամագնիսներ, իսկ մյուսներում՝ մշտական մագնիսներ են ապահովում դաշտը։

Առանցքակալներ

Աջակցում են պտտվող առանցքին, կրճատում են շփումը և թույլ են տալիս հարթ շարժում։

Տնակ (Շրջանակ)

Արտաքին կողային մասը, որը միավորում է բաղադրիչները, պաշտպանում է դրանք վնասվելուց և կարող է նաև օգնել ջերմության ցրման գործում։

Քայլ առ քայլ աշխատանքային գործընթաց

1. Կոնտակտավոր հասցեի միացում
   Ուղղակի հոսանք մատակարարվում է շարժիչի եզրերին, որտեղ դրական և բացասական առաջատները միացված են այսպես կոչված ածորդներին։

2. Հոսանքի հոսքը արմատուրով
   Ածորդները էլեկտրական հոսանքը փոխանցում են կոմուտատորին, որն էլ այն ուղղում է դեպի արմատուրի գալարները։

3. Մագնիսական Դաշտի Փոխազդեցություն
   Շարժիչի գալարներում հոսանքը ստեղծում է իր սեփական մագնիսական դաշտը: Այն փոխազդում է դաշտային գալարներից կամ մշտական մագնիսներից առաջացած անշարժ մագնիսական դաշտի հետ:

4. Ուժի Առաջացում
   Երկու մագնիսական դաշտերի փոխազդեցությունը առաջացնում է ուժ շարժիչի հաղորդիչների վրա, որը պատճառ է դառնում ռոտորի պտտմանը:

5. Commutation
   Ռոտորի պտտման ընթացքում կոմուտատորը ամեն կես պտույտը փոխում է հոսանքի ուղղությունը շարժիչի գալարներում: Սա ապահովում է, որ առաջացած պտտման մոմենտը մնա նույն ուղղությամբ:

6. Անընդհատ Պտույտ
   Այս գործընթացը շարունակվում է անընդհատ, քանի դեռ կիրառվում է մատակարարման լարումը, ինչն ապահովում է մեխանիկական պտույտի շարունակականությունը:

Կոմուտացիայի Դերը Շարժիչում

Փոխարկումը կարեւոր է մաքրվող պտույտի համար: Առանց ճիշտ ժամանակին հակադարձելու հոսքը, կոմպը կփոխի ուղղությունը եւ շարժիչը կկանգնեցնի կամ կշարժվի: Մատորների մշուշային շարժիչներում մեխանիկական փոխարկումը կատարվում է մշուշների եւ փոխարկիչների հատվածների կողմից: Անշեղանչաձեւ նախագծերում էլեկտրոնային շրջանները կատարում են փոխարկումը:

DC շարժիչների տեսակները եւ դրանց աշխատանքային տարբերությունները

Սերիական վարդային DC շարժիչ

• Մարզային հոսքը միացված է շարքով ամրոցային հոսքի հետ:

• Արտադրում է բարձր սկիզբային զարկային ուժ, ինչը այն հարմար է դարձնում այնպիսի կիրառությունների համար, ինչպիսիք են քշողներն ու էլեկտրական գնացքները:

• Արագությունը մեծապես տարբերվում է բեռի փոփոխության հետ:

Շանտային վնասվածքային DC շարժիչ

• Մարզային կաշառքը միացված է զուգահեռորեն պարանոցի կաշառքի հետ:

• Ապահովում է արագության լավ կարգավորում տարբեր բեռների տակ:

• Հաճախ օգտագործվում է մշտական աշխատանք պահանջող արդյունաբերական մեքենաներում:

Բարդ մագնիսական դաշտով մշտական հոսանքի շարժիչ

• Միացնում է ինչպես հաջորդական, այնպես էլ զուգահեռ մագնիսական դաշտերի գալարումները։

• Խորապես հարմարավետ է բարձր սկզբնական մոմենտի և լավ արագության կարգավորման միջև։

Permanent magnet dc motor

• Որպես մագնիսական դաշտ օգտագործվում են մշտական մագնիսներ, ի տարբերություն գալարումների։

• Պարզ կառուցվածք, բարձր արդյունավետություն և փոքր չափսեր։

• Կիրառվում է փոքր սարքերում, խաղալիքներում և ավտոմոբիլային կիրառություններում։

Մատչելի DC շարժիչ (BLDC)

• Օգտագործում է էլեկտրոնային կոմուտացիա՝ խողովակների փոխարեն։

• Ավելի բարձր արդյունավետություն, ավելի երկար ծառայության ժամկետ և պահանջում է ավելի քիչ նորոգում։

• Լայնորեն կիրառվում է էլեկտրական ավտոմեքենաներում, թռչող սարքերում և ճշգրիտ սարքերում։

Ինչպես է մշտական հոսանքի շարժիչը առաջացնում մոմենտ

Բարդությունը շարժիչի կողմից առաջացվող պտտման ուժն է: Հոսանքի շարժիչում բարդությունը կախված է հետևյալից.

• Մագնիսական դաշտի ուժգնությունից:

• Արմատուրային պտույտներում հոսանքի քանակից:

• Մագնիսական դաշտում ակտիվ հաղորդիչների քանակից:

Հոսանքի շարժիչի համար հիմնարար բարդության հավասարումը հետևյալն է.

T = k × Φ × Ia

Որտեղ:

• T = Բարդություն

• կ = Շարժիչի հաստատուն

• փ = Մագնիսական հոսք յուրաքանչյուր բևեռի վրա

• Ia = Արմատուրային հոսանք

Շարժակի հոսանքի կամ մագնիսական հոսքի մեծացումը կմեծացնի պտտման մոմենտը:

Արագության կառավարում մշտական հոսանքի շարժիչում

Արագությունը կարող է կարգավորվել հետևյալ կերպ.

• Շարժակի լարում : Բարձր լարումը մեծացնում է արագությունը:

• Դաշտի հոսանք : Դաշտի հոսանքի մեծացումը ամրապնդում է մագնիսական դաշտը և նվազեցնում արագությունը. դրա նվազեցումը մեծացնում է արագությունը:

• PWM կառավարում : Իմպուլսային լայնքի մոդուլյացիան թույլ է տալիս ճշգրիտ և արդյունավետ արագության ճշգրտումներ:

Ուղղության կառավարում

Մշտական հոսանքի շարժիչում պտտման ուղղությունը կարող է հակադարձվել շարժակի կամ դաշտի սնուցման բևեռականությունը փոխելով (սակայն երկուսի միաժամանակյա փոփոխությունը չի թույլատրվում): Սա հաճախ օգտագործվում է հակադարձելի վարումներում, ինչպես օրինակ՝ էլեկտրական լիֆտերում և արդյունաբերական տրանսպորտյորներում:

Շահեցուցիչ գործոններ

DC շարժիչի արդյունավետությունը կախված է կորուստների նվազեցումից, որոնք ներառում են.

• Էլեկտրական կորուստներ պտույտներում (դիմադրության կորուստներ)

• Մեխանիկական կորուստներ առանցքակալներում և շփման մեջ

• Ստորոգական կորուստներ մագնիսական հիստերիսի և փոխադարձ հոսանքների պատճառով

Առանց դենսարանի նախագծումը սովորաբար ավելի բարձր արդյունավետություն է ապահովում, քանի որ վերացվում է դենսարանի շփումը և նվազում է էլեկտրական աղեղը

DC շարժիչների առավելությունները գործնական օգտագործման դեպքում

• Ճշգրիտ և հարթ արագության վերահսկում

• Բարձր միացման մոմենտ ծանր բեռների համար

• Արագ պատասխան կառավարման ազդանշաններին

• Համատեղելիություն մատուցման աղբյուրների հետ

Հաշվի առնելի սահմանափակումներ

• Լցվող կոնստրուկցիաների սպասարկման պահանջներ

• Կարճ ծառայության ժամկետ բարձր բեռնվածության պայմաններում, եթե վատ սպասարկվում է

• Էլեկտրական աղմուկ լցվող մասերից և կոմուտատորներից

Մշտական հոսանքի շարժիչների կիրառում

• Տրանսպորտային միջոցներ : Էլեկտրական ավտոմեքենաներ, գնացքներ և տրամվայներ

• Արդյունաբերական մեքենաներ : Շարժակարներ, փոխադրողներ և վերակացիչներ

• Ավտոմատացում : Ռոբոտատեխնիկա, CNC մեքենաներ և գործոններ

• Սպառողական էլեկտրոնիկա : Էլեկտրական գործիքներ, օդափոխիչներ և կենցաղային սարքեր

Մշտական հոսանքի շարժիչների տեխնոլոգիայի ապագան

Շնորհիվ վերականգնվող էներգետիկ համակարգերի, էլեկտրական մոբիլության և առաջադեմ ավտոմատացման՝ տրանսպորտային միջոցների շարժիչները շարունակում են մնալ համապատասխան իրենց նշանակմանը։ Նյութերի, էլեկտրոնային վերահսկողության համակարգերի և արտադրության մեթոդների բարելավումը բարձրացնում է կատարումը, նվազեցնում է սպասարկման անհրաժեշտությունը և ընդլայնում է դրանց կիրառման ոլորտը։ Հատկապես ապակոմուտատոր տրանսպորտային միջոցների շարժիչները ակնկալվում է, որ գերակշռող դեր կխաղան ապագա նախագծերում իրենց արդյունավետության և հուսալիության շնորհիվ։

Արդյունք

DC շարժիչը գործում է՝ փոխակերպելով էլեկտրական էներգիան ուղղակի հոսանքի աղբյուրից մեխանիկական պտույտի մագնիսական դաշտերի և հոսանքակիր հաղորդիչների փոխազդեցության միջոցով։ Դրա բաղադրիչների՝ արմատուրի, կոմուտատորի, մետաղային խողովակների և դաշտային համակարգի համաձայնեցված աշխատանքը ապահովում է անընդհատ արտադրվող պտուտական մոմենտը։ Անկախ նրանից, թե այն կոմուտատորային կամ ապակոմուտատոր կառուցվածք է, DC շարժիչի կարողությունը տրամադրել ճշգրիտ արագության վերահսկում, բարձր պտուտական մոմենտ և ճկունություն այն դարձնում է անփոխարինելի շատ ոլորտներում։

Հաճախ տրամադրվող հարցեր

Ինչ է DC շարժիչի հիմնական գործառույթը?

Դրա հիմնական գործառույթն է էլեկտրական անընդհատ հոսքի էներգիան փոխակերպել մեխանիկական պտույտային էներգիայով:

Ինչպե՞ս է վերահսկվում DC շարժիչի արագությունը:

Կարգավորելով ամրոցային լարման, դաշտի հոսքի կամ էլեկտրոնային PWM վերահսկողության միջոցով:

Ինչու՞ է DC շարժիչին անհրաժեշտ շփիչ:

Սեղմիչը ճիշտ ժամանակին հակադարձում է հոսքի ուղղությունը armature windings- ում, որպեսզի պահպանվի շարունակական պտույտ նույն ուղղությամբ:

Կարո՞ղ է DC շարժիչը գործել առանց մղոցների:

Այո, առանց մազերի DC շարժիչներում էլեկտրոնային շրջանները փոխարինում են մազերի մազերին:

Ի՞նչն է որոշում DC շարժիչի զարկային ուժը:

Տորքը որոշվում է մագնիսական հոսքի, պարագայի հոսքի եւ շարժիչի կառուցվածքի կողմից: