Bagaimana Motor AU Berfungsi?

Bagaimana Motor AU Berfungsi?

A Motor DC adalah salah satu penemuan paling penting dalam sejarah kejuruteraan elektrik, menukar tenaga elektrik arus terus kepada tenaga mekanikal. Daripada jentera industri dan sistem pengangkutan kepada peralatan elektrik rumah tangga dan robotik, ia adalah komponen utama dalam pelbagai peranti. Memahami bagaimana sebuah Motor DC berfungsi adalah penting bagi jurutera, teknik-teknik, dan sesiapa sahaja yang berminat terhadap sistem elektromekanikal.

Artikel ini menerangkan prinsip operasi Motor AU, komponen-komponennya, jenis-jenisnya, serta aplikasinya, dan juga sains di sebalik operasinya. Kami juga akan membincangkan bagaimana kilasan dijanakan, peranan komutasi, dan bagaimana kelajuan serta arah dikawal.

Prinsip Asas Operasi

Prinsip asas kerja Motor AT adalah berdasarkan elektromagnetisme . Apabila konduktor yang membawa arus ditempatkan di dalam medan magnet, ia mengalami daya mekanikal. Ini diterangkan oleh Peraturan Tangan Kiri Fleming, yang menyatakan:

• The ibu jari mewakili arah daya (pergerakan).

• The jari telunjuk mewakili arah medan magnet (utara ke selatan).

• The jari tengah mewakili arah arus (positif ke negatif).

Dengan menyusun konduktor dalam konfigurasi tertentu di dalam motor, daya ini boleh dimanfaatkan untuk menghasilkan putaran berterusan.

Komponen Utama Motor AT

Angker (rotor)

Bahagian motor yang berputar dan membawa arus melalui gegelung. Armatur dipasang pada aci dan berinteraksi dengan medan magnet untuk menjana kilasan.

Komutator

Gelang kuprum yang terpisah-pisah yang disambungkan kepada belitan angker. Fungsinya adalah untuk membalikkan arah arus dalam setiap gegelung angker semasa berputar, memastikan daya kilas sentiasa dihasilkan pada arah yang sama.

Sapu

Biasanya diperbuat daripada karbon atau grafit, berus mengekalkan sentuhan elektrik antara bekalan kuasa pegun dan komutator yang berputar.

Belitan Medan atau Magnet Kekal

Ini menghasilkan medan magnet pegun di mana angker berputar. Dalam beberapa reka bentuk, elektromagnet digunakan; dalam reka bentuk lain, magnet kekal menyediakan medan tersebut.

Pengendalian

Menyokong aci yang berputar, mengurangkan geseran dan membolehkan pergerakan yang lancar.

Rumah (Rangka)

Kes luar yang memegang komponen-komponen bersama, melindungi mereka daripada kerosakan, dan juga boleh membantu dalam pelangsingan haba.

Proses Bekerja Langkah demi Langkah

1. Sambungan Bekalan Kuasa
   Arus terus dibekalkan kepada terminal motor, dengan wayar positif dan negatif disambungkan kepada berus.

2. Arus Mengalir Melalui Pengalir
   Berus memindahkan arus elektrik ke dalam komutator, yang kemudiannya menghala arus tersebut ke penggulungan pengalir.

3. Tindakan Antara Medan Magnet
   Arus dalam penggulungan pengalir menjana medan magnetnya sendiri. Medan ini bertindak dengan medan magnet pegun daripada penggulungan medan atau magnet kekal.

4. Penjanaan Daya
   Tindakan antara dua medan magnet menghasilkan daya ke atas konduktor pengalir, menyebabkan rotor berputar.

5. Komutasi
   Apabila rotor berputar, komutator menyongsangkan arah arus dalam penggulungan pengalir setiap separuh pusingan. Ini memastikan tork yang dijanakan kekal dalam arah putaran yang sama.

6. Putaran Berterusan
   Proses ini berulang secara berterusan selagi voltan bekalan dikenakan, menghasilkan putaran mekanikal yang berterusan.

Peranan Penyearahan dalam Motor AT

Kommuted adalah kritikal untuk mengekalkan putaran yang lancar. Tanpa membalikkan arus dalam gegelung angker pada masa yang betul, daya kilas akan berubah arah dan motor akan berhenti atau terketar-ketar. Dalam motor berus, komutasi mekanikal dilakukan oleh berus dan segmen komutator. Dalam reka bentuk tanpa berus, litar elektronik melakukan komutasi.

Jenis-jenis Motor DC dan Perbezaan Cara Kerjanya

Motor DC Gegelung Siri

• Gegelung medan disambungkan secara siri dengan gegelung angker.

• Menghasilkan daya kilas permulaan yang tinggi, menjadikannya sesuai untuk aplikasi seperti kren dan kereta api elektrik.

• Kelajuan berubah dengan ketara apabila berlaku perubahan beban.

Motor DC Gegelung Silih

• Gegelung medan disambungkan secara selari dengan gegelung angker.

• Menyediakan kawalan kelajuan yang baik di bawah beban yang berubah-ubah.

• Biasa digunakan dalam jentera industri yang memerlukan operasi yang stabil.

Motor DC Lingkaran Gabungan

• Menggabungkan kedua-dua belitan medan siri dan selari.

• Menawarkan keseimbangan antara kilas bermula yang tinggi dan kawalan kelajuan yang baik.

Motor dc magnet kekal

• Menggunakan magnet kekal untuk medan sebagai ganti belitan.

• Reka bentuk yang lebih ringkas, kecekapan tinggi, dan saiz yang kompak.

• Dijumpai pada alat kecil, mainan, dan aplikasi automotif.

Motor DC tanpa berus (BLDC)

• Menggunakan pengkomutatan elektronik sebagai ganti berus.

• Lebih cekap, jangka hayat yang lebih panjang, dan kurang penyelenggaraan.

• Popular dalam kenderaan elektrik, dron, dan instrumen presisi.

Bagaimana Motor DC Menghasilkan Kilas

Tork ialah daya putaran yang dihasilkan oleh motor. Dalam Motor AT, tork bergantung kepada:

• Kekuatan medan magnet.

• Kuantiti arus dalam belitan angker.

• Bilangan konduktor aktif dalam medan magnet.

Persamaan tork asas untuk Motor AT ialah:

T = k × Φ × Ia

Di mana:

• T = Tork

• k = Pemalar motor

• φ = Fluks magnet per kutub

• Ia = Arus angker

Meningkatkan arus angker atau fluks magnetik akan meningkatkan kilasan.

Kawalan Kelajuan dalam Motor AU

Kelajuan boleh dikawal dengan melaraskan:

• Voltan Angker : Voltan yang lebih tinggi meningkatkan kelajuan.

• Arus Medan : Peningkatan arus medan memperkuatkan medan magnet dan mengurangkan kelajuan; mengurangkannya meningkatkan kelajuan.

• Kawalan PWM : Modulasi lebar denyut membolehkan pelarasan kelajuan yang tepat dan cekap.

Kawalan Arah

Arah putaran dalam Motor DC boleh diterbalikkan dengan mengubah kekutuban sama ada bekalan angker atau bekalan medan (tetapi tidak kedua-duanya secara serentak). Ini biasanya digunakan dalam kenderaan boleh songsang seperti mesin elektrik dan penghantar industri.

Faktor Kecekapan

Kecekapan Motor DC bergantung kepada pengurangan kehilangan, termasuk:

• Kehilangan elektrik dalam gegelung (kehilangan rintangan).

• Kehilangan mekanikal dalam bantalan dan geseran.

• Kehilangan teras disebabkan oleh histerisis magnetik dan arus pusar.

Reka bentuk tanpa berus umumnya menawarkan kecekapan yang lebih tinggi kerana ia menghapuskan geseran berus dan mengurangkan lengkungan elektrik.

Kelebihan Motor DC dalam Penggunaan Praktikal

• Kawalan kelajuan yang tepat dan lancar.

• Ketulan permulaan yang tinggi untuk beban berat.

• Tindak balas pantas terhadap isyarat kawalan.

• Keserasian dengan sumber kuasa bateri.

Had yang Perlu Dipertimbangkan

• Keperluan penyelenggaraan untuk rekabentuk berus.

• Jangka hayat yang lebih pendek dalam keadaan beban tinggi jika diselenggara dengan buruk.

• Hingar elektrik daripada berus dan komutator.

Aplikasi Motor AU

• Pengangkutan : Kereta elektrik, keretapi, dan trem.

• Mesin Industri : Kilang penggelek, pengangkut, dan lif.

• Automasi : Robot, mesin CNC, dan aktuator.

• Elektronik Pengguna : Alat kuasa, kipas, dan perkakas rumah tangga.

Masa Depan Teknologi Motor AU

Dengan peningkatan sistem tenaga boleh diperbaharui, kenderaan elektrik, dan automasi tingkat, Motor AU masih relevan. Peningkatan dalam bahan, kawalan elektronik, dan kaedah pengeluaran sedang meningkatkan prestasi, mengurangkan penyelenggaraan, dan memperluaskan julat aplikasi. Motor AU Tanpa Berus, khususnya, dijangka mendominasi reka bentuk masa depan kerana kecekapan dan kebolehpercayaannya.

Kesimpulan

Motor AU berfungsi dengan menukarkan tenaga elektrik daripada sumber arus terus kepada putaran mekanikal melalui interaksi medan magnet dan konduktor pembawa arus. Operasi yang sepadu bagi komponen-komponennya — angker, komutator, berus, dan sistem medan — memastikan penjanaan kilas yang berterusan. Sama ada dalam konfigurasi berberus atau tanpa berus, keupayaan Motor AU untuk memberikan kawalan kelajuan yang tepat, kilas tinggi, dan kebolehsuaian mengekalkannya sebagai tidak dapat dikesampingkan dalam pelbagai industri.

Soalan Lazim

Apakah fungsi utama Motor AU?

Fungsi utamanya ialah menukar tenaga elektrik arus terus kepada tenaga putaran mekanikal.

Bagaimanakah kelajuan Motor AT dikawal?

Dengan melaraskan voltan angker, arus medan, atau menggunakan kawalan PWM elektronik.

Mengapakah Motor AT memerlukan komutator?

Komutator menyongsangkan arah arus dalam gegelung angker pada masa yang tepat untuk mengekalkan putaran berterusan dalam arah yang sama.

Bolehkan Motor AT beroperasi tanpa berus?

Ya, dalam Motor AT tanpa berus, litar elektronik menggantikan berus untuk komutasi.

Apakah yang menentukan output kilas Motor AT?

Kilas ditentukan oleh fluks magnet, arus angker, dan pembinaan motor.