Κινητήρας συνεχούς ρεύματος
Ο κινητήρας συνεχούς ρεύματος (DC) είναι ένας τύπος ηλεκτρικής μηχανής που μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική. Οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος λαμβάνουν ηλεκτρική ισχύ μέσω συνεχούς ρεύματος και μετατρέπουν αυτήν την ενέργεια σε μηχανική περιστροφή.
Οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος χρησιμοποιούν μαγνητικά πεδία που προκύπτουν από τα παραγόμενα ηλεκτρικά ρεύματα, τα οποία τροφοδοτούν την κίνηση ενός ρότορα που είναι στερεωμένος μέσα στον άξονα εξόδου. Η ροπή και η ταχύτητα εξόδου εξαρτώνται τόσο από την ηλεκτρική είσοδο όσο και από τον σχεδιασμό του κινητήρα.
Οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος παράγουν υψηλή ροπή εκκίνησης και ισχύ για την κίνηση εξοπλισμού όπως μεταφορείς, ανελκυστήρες, γερανούς και ανυψωτικά.
DC Motors
Τι είναι ένας κινητήρας DC;
Ένας κινητήρας συνεχούς ρεύματος είναι ένας τύπος ηλεκτρικός κινητήρας που χρησιμοποιεί συνεχές ρεύμα ως πηγή ενέργειας. Έχει δύο ξεχωριστά μέρη: τον οπλισμό και τον στάτορα, τα οποία συνδέονται με έναν περιστροφικό μεταγωγέα. Αυτός ο μεταγωγέας αντιστρέφει το ρεύμα μεταξύ του ρότορα και του τροφοδοτικού, παράγοντας μια σταθερή περιστροφική ροπή. Υπάρχουν δύο τύποι κινητήρων συνεχούς ρεύματος: βουρτσισμένοι και χωρίς ψήκτρες. Οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος με βούρτσα εφαρμόζουν ρεύμα στον ρότορα μέσω βουρτσών, ενώ οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες χρησιμοποιούν μόνιμους μαγνήτες για να παράγουν ρεύμα.
Οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος είναι πιο εύκολο να εγκατασταθούν και να συντηρηθούν από ό Κινητήρες AC. Είναι επίσης πιο εύκολο στο σέρβις από τα αντίστοιχα AC. Επιπλέον, οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος μπορούν εύκολα να αντικαταστήσουν τον βιομηχανικό εξοπλισμό. Αντίθετα, ένας κινητήρας εναλλασσόμενου ρεύματος μπορεί να απαιτεί επανασχεδιασμό ολόκληρου του κυκλώματος για να φιλοξενήσει έναν κινητήρα συνεχούς ρεύματος.
Τύποι κινητήρων συνεχούς ρεύματος
Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τύποι κινητήρων συνεχούς ρεύματος. Μερικά χρησιμοποιούνται σε σπίτια ενώ άλλα χρησιμοποιούνται σε εργοστάσια. Χρησιμοποιούνται σε ανεμιστήρες, συστήματα κλιματισμού και εκτυπωτές. Μερικά χρησιμοποιούνται ακόμη και σε τηλεκατευθυνόμενα οχήματα. Επιπλέον, χρησιμοποιούνται σε ιατρικό εξοπλισμό. Αυτές είναι μερικές από τις πιο κοινές εφαρμογές των κινητήρων συνεχούς ρεύματος. Η HZPT είναι ένας από τους επαγγελματίες κατασκευαστές ηλεκτρικών κινητήρων συνεχούς ρεύματος στην Κίνα, μπορούμε να προσφέρουμε τυπικούς κινητήρες συνεχούς ρεύματος καθώς και μη τυπικούς κινητήρες συνεχούς ρεύματος σύμφωνα με τις απαιτήσεις των πελατών.
Αρχή λειτουργίας κινητήρα συνεχούς ρεύματος
Οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος λειτουργούν με βάση την αρχή της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, η οποία δηλώνει ότι ένας αγωγός μέσα σε ένα μαγνητικό πεδίο δέχεται μια δύναμη. Μόνιμοι μαγνήτες και ηλεκτρομαγνήτες χρησιμοποιούνται τόσο σε μεγάλους όσο και σε μικρούς κινητήρες. Οι μόνιμοι μαγνήτες χάνουν τον μαγνητισμό τους κατά τη διάρκεια της φθοράς, ενώ οι ηλεκτρομαγνήτες ενεργοποιούνται όταν διέρχεται ρεύμα από τον πυρήνα τους.
Το ρεύμα που διαρρέει τις περιελίξεις του ρότορα αναπτύσσει ένα μαγνητικό πεδίο γύρω από τις περιελίξεις, το οποίο αλληλεπιδρά με το μαγνητικό πεδίο του στάτορα. Αυτή η αλληλεπίδραση δημιουργεί μια δύναμη που εκδηλώνεται ως περιστροφή του ρότορα. Σύμφωνα με το νόμο της διατήρησης της ενέργειας, η δύναμη πρέπει να είναι αντίθετη και το πίσω EMF ενός κινητήρα συνεχούς ρεύματος παρέχει αντίθεση στη δύναμη.
Ο οπλισμός του κινητήρα συνεχούς ρεύματος δεν περιστρέφεται όταν δεν εφαρμόζεται φορτίο. Όταν τοποθετείται ένα φορτίο στον κινητήρα, αυτός αρχίζει να περιστρέφεται και μια μεγάλη ποσότητα ρεύματος ρέει μέσω του οπλισμού. Αυτό οφείλεται στη χαμηλή αντίσταση των περιελίξεων. Αυτό προκαλεί μια αντίθετη ηλεκτροκινητική δύναμη (CEMF) που αντιτίθεται στην εφαρμοζόμενη τάση ακροδεκτών. Αυτή η προκύπτουσα δύναμη ονομάζεται ροπή. Η ροπή που παράγεται από έναν κινητήρα συνεχούς ρεύματος μετριέται σε Νιούτον.
Ένας κινητήρας συνεχούς ρεύματος λειτουργεί ενεργοποιώντας τον ρότορά του, ο οποίος συνήθως αποτελείται από ένα χάλκινο σύρμα τυλιγμένο γύρω από έναν άξονα. Αυτός ο ρότορας στη συνέχεια περιστρέφεται σε ένα μαγνητικό πεδίο και παράγει μια ροπή. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, ηλεκτρικό ρεύμα ρέει συνεχώς μέσα από τις περιελίξεις.
Εφαρμογές κινητήρων συνεχούς ρεύματος
Με τα πολλά είδη κινητήρων συνεχούς ρεύματος, υπάρχει ένα ευρύ φάσμα χρήσεων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν από κινητήρες συνεχούς ρεύματος.
Κάθε τύπος κινητήρα προσφέρει τα πλεονεκτήματά του, μιλώντας γενικά, υπάρχει μια ποικιλία εφαρμογών για έναν κινητήρα συνεχούς ρεύματος. Στο σπίτι, μικρότεροι κινητήρες συνεχούς ρεύματος χρησιμοποιούνται σε παιχνίδια, εργαλεία, καθώς και σε διάφορες οικιακές συσκευές. Στο λιανικό εμπόριο, οι χρήσεις των κινητήρων συνεχούς ρεύματος μπορούν να βρεθούν σε μεταφορείς καθώς και σε πικάπ. Σε βιομηχανικό περιβάλλον, οι τεράστιοι κινητήρες συνεχούς ρεύματος έχουν επίσης φρένα και όπισθεν.
Ακολουθούν ορισμένες ειδικές χρήσεις των κινητήρων συνεχούς ρεύματος:
- Μοτέρ DC για ανεμιστήρες
- Κινητήρες συνεχούς ρεύματος για αντλίες
- Μοτέρ DC για παιχνίδια
- Κινητήρες συνεχούς ρεύματος για ηλεκτρικά αυτοκίνητα
- Μοτέρ DC για ρομπότ
- Μοτέρ DC για ποδήλατα
Αν και οι παραδοσιακοί ανεμιστήρες οροφής χρησιμοποιούν κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος, υπάρχει αυξανόμενη ποσότητα ανεμιστήρα οροφής με κινητήρα συνεχούς ρεύματος στην αγορά. Αυξάνονται σε δημοτικότητα καθώς είναι πολύ πιο προσιτά από τα αντίστοιχα AC, λόγω του τρόπου λειτουργίας τους.
Όπως μάθαμε σε αυτό το σεμινάριο, οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος χρησιμοποιούν μαγνητικά πεδία για να μετατρέψουν την ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική ισχύ και με τη βοήθεια κινητήρων χωρίς ψήκτρες, οι ανεμιστήρες οροφής με κινητήρες συνεχούς ρεύματος μπορούν να ελέγχονται από την τυπική οικιακή ηλεκτρική ενέργεια εναλλασσόμενου ρεύματος.
Το μόνο μειονέκτημα για έναν κινητήρα συνεχούς ρεύματος είναι η τιμή, ωστόσο η εξοικονόμηση ενέργειας μπορεί εύκολα να αντισταθμίσει το κόστος.
Οι αντλίες που είναι υδραυλικές είναι ένα σημαντικό βιομηχανικό εργαλείο που χρησιμοποιείται σχεδόν σε όλα τα είδη βιομηχανιών όπως η εξόρυξη, η κατασκευή κατασκευών, ο χάλυβας. Οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος χρησιμοποιούνται για την κίνηση αυτών των αντλιών λόγω του απλού ελέγχου μεταβλητής ταχύτητας και της γρήγορης απόκρισης όταν κινούνται.
Παρόμοια με τους ανεμιστήρες οροφής, η αντλία κινητήρα συνεχούς ρεύματος επωφελήθηκε από την εφεύρεση λιγότερο ακριβών κινητήρων συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες που είναι πολύ πιο εύκολο να συντηρηθούν με τόσο εκτεταμένη βιομηχανική κλίμακα.
Οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος για παιχνίδια είναι μια δημοφιλής επιλογή τόσο για τους χομπίστες όσο και για τους κατασκευαστές. Αυτοί οι «κινητήρες παιχνιδιών» χρησιμοποιούνται συχνά σε παιχνίδια για παιδιά, όπως τηλεκατευθυνόμενα μοντέλα τρένων και αυτοκίνητα. Μικροί κινητήρες συνεχούς ρεύματος μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε αυτόν τον τύπο ρύθμισης επειδή είναι απλοί στη λειτουργία και είναι εξαιρετικά ανθεκτικοί.
Το ευρύ φάσμα τάσεων που είναι διαθέσιμες για κινητήρες συνεχούς ρεύματος σημαίνει ότι μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε παιχνίδια που χρειάζονται διαφορετικές ταχύτητες και είδη, καθώς και σε παιχνίδια που απαιτούν τη χρήση κινητήρα συνεχούς ρεύματος με ελεγκτή.
Υπάρχουν πολλοί τύποι κινητήρων που χρησιμοποιούνται στα ηλεκτρικά αυτοκίνητα, οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος για ηλεκτρικά αυτοκίνητα είναι δημοφιλείς λόγω της ενεργειακής τους απόδοσης και της μακροχρόνιας αντοχής τους.
Μαζί με επαγγελματίες κατασκευαστές, σε πολλούς χομπίστες και κατασκευαστές αυτοκινήτων κιτ, αρέσουν οι μεγάλοι κινητήρες συνεχούς ρεύματος λόγω της υψηλότερης ροπής εκκίνησης, ειδικά οι κινητήρες σε σειρά και οι μεταβλητές ταχύτητες τους ανάλογα με την τάση εισόδου.
Το "ρομπότ" είναι ένας ευρύς όρος, ωστόσο, για πολλούς λάτρεις και μηχανικούς, είναι κάθε συσκευή που είναι ηλεκτρομηχανική και έχει σχεδιαστεί για να ολοκληρώσει μια συγκεκριμένη εργασία. Οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος που έχουν σχεδιαστεί για ρομπότ μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να «ενεργοποιήσουν» αντικείμενα όπως βραχίονες, ίχνη ή κάμερες, καθιστώντας αυτόν τον κινητήρα ιδιαίτερα δημοφιλή για πολλούς λόγους.
Οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος είναι ιδιαίτερα χρήσιμοι λόγω της εξαιρετικής απόδοσης και της ροπής τους που τους καθιστά ιδανικούς στη ρομποτική.
Τα ηλεκτρικά ποδήλατα είναι δημοφιλή επειδή δεν απαιτούν άδεια, εάν η μέγιστη υποβοηθούμενη ταχύτητα είναι κάτω από 20 μίλια την ώρα. Για να διασφαλιστούν τα επίπεδα ισχύος και η απαιτούμενη ροπή, οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες χρησιμοποιούνται συνήθως για ηλεκτρικά ποδήλατα.
Τα ηλεκτρικά ποδήλατα χρησιμοποιούν έναν συμπαγή κινητήρα συνεχούς ρεύματος ενσωματωμένο στην πλήμνη του πίσω ή του μπροστινού τροχού ή τοποθετημένο στο κέντρο του ποδηλάτου και συνδεδεμένο με το γρανάζι του πεντάλ.