الکتروموتورهای DC دسته‌ای از ماشین‌های الکتریکی هستند که با برق جریان مستقیم (DC) تغذیه می‌شوند. موتورهای دی سی از میدان‌های مغناطیسی ناشی از جریان‌های الکتریکی تولید شده استفاده میکنند که باعث حرکت روتور می‌شود. گشتاور و سرعت خروجی، هم به ولتاژ ورودی و هم به طراحی موتور بستگی دارد. از موتور DC در بسیاری از وسایل مانند اسباب بازی‌ها، دستگاه‌های رباتیک و اتوماسیون، جرثقیل، بالابر، آسانسور و نیز وسایل نقلیه برقی استفاده می‌شود. در بیشتر موارد برای تغذیه این دستگاه‌ها از باطری استفاده می‌شود اما برای توان‌های بالا و تغذیه بسیاری از انواع موتور DC صنعتی از اینورتر استفاده می‌شود.
جایگاه الکتروموتور DC صنعتی با وجود استفاده و رواج بسیار کمتر و توان پایین‌تر نسبت به الکتروموتور سه فاز، به دلیل مزایایی که دارد قابل جایگزینی نیست. گشتاور راه‌اندازی بالا در سرعت پایین، امکان کنترل سرعت به راحتی و با تغییر ولتاژ تغذیه، راندمان بالا و ساختار ساده، الکتروموتور DC صنعتی را برای بسیاری از کاربردها مناسب و محبوب کرده است.
عملکرد الکتروموتور DC
در الکتروموتور DC، یک آهنربای ثابت به نام استاتور وجود دارد که یک میدان مغناطیسی ایجاد میکند. در مرکز استاتور، آرمیچر قرار دارد که از یک هسته سیم‌پیچی شده تشکیل شده و جریان الکتریکی DC از آن عبور میکند. عبور جریان از این سیم‌پیچ، باعث ایجاد یک میدان مغناطیسی در اطراف آن می‌شود.
از برهم‌کنش این میدان مغناطیسی با میدان مغناطیسی استاتور، نیرویی ایجاد می‌شود که گشتاور لازم برای به حرکت درآوردن آرمیچر را ایجاد میکند. برای ادامه این روند و چرخش مداوم آرمیچر، قطعه‌ای به نام کموتاتور جهت جریان را معکوس میکند. مقدار کل جریانی که به سیم‌پیچ‌ها فرستاده می‌شود و نیز اندازه و تعداد دور سیم پیچ‌ها، در میزان قدرت میدان نیروی الکترومغناطیسی تولید شده تاثیرگذار است.
اجزای الکتروموتور دی سی (DC)
الکتروموتور DC از سه قسمت اصلی تشکیل می‌شود:
- استاتور
- روتور
- کموتاتور
- جاروبک‌ها
استاتور
استاتور یک جزء حیاتی در ساختار الکتروموتور DC است که میدان مغناطیسی لازم برای عملکرد آن را تولید میکند. کارایی موتور به شدت به طراحی و ساخت استاتور بستگی دارد. چیدمان سیم‌پیچ‌های استاتور و اتصال آن‌ها به منبع تغذیه، بر راندمان الکترو موتور تأثیر زیادی دارد. جنس استاتور نیز اهمیت زیادی دارد. استاتور معمولاً از موادی با نفوذپذیری مغناطیسی بالا برای افزایش قدرت میدان مغناطیسی ساخته شده است. در ساخت استاتور بایستی هسته و سیم‌پیچ‌ها به گونه‌ای جایگذاری و تراز شوند که حداقل اتلاف انرژی را داشته باشد.
آرمیچر
آرمیچر یک قطعه مهم در ساختمان الکترو موتور DC است که انرژی الکتریکی را به حرکت مکانیکی تبدیل میکند. آرمیچرها از یک هسته ساخته شده از ورقه‌های فلزی نازک و عایق شده تشکیل شده‌اند که روی هم چیده می‌شوند و بدنه آرمیچر را تشکیل می‌دهند.
سیم پیچی آرمیچر نقش مهمی در تعیین گشتاور، سرعت و عملکرد کلی الکترو موتور دارند. در فرآیند سیم‌پیچی آرمیچر، سیم‌های مسی به دور هسته آرمیچر پیچیده می‌شوند و هرچه تعداد دورها بیشتر باشد، قدرت میدان مغناطیسی نیز بیشتر می‌شود. تعداد سیم پیچ‌ها، قطر سیم و الگوی سیم پیچ، به طور قابل توجهی بر ویژگی‌های الکترو موتور تأثیر می‌گذارد.
کموتاتور
کموتاتور یکی دیگر از بخش‌های مهم در موتورهای DC است که برای اطمینان از جریان مداوم جریان الکتریکی در سیم‌پیچ‌های آرمیچر عمل میکند. نقش اصلی آن شامل معکوس کردن جهت جریان در سیم‌پیچ‌های آرمیچر است که به روتور اجازه می‌دهد چرخش خود را حفظ کند. کموتاتورها معمولاً از قطعات مسی عایق شده از یکدیگر ساخته می شوند و روی محور روتور نصب می‌شوند.
جاروبک‌ها
وظیفه جاروبک‌ها ایجاد تماس الکتریکی بین بخش‌های کموتاتور و انتقال جریان در الکتروموتور DC است. جاروبک‌ها (برس‌ها) به دلیل خاصیت روانکاری، اصطکاک کم و توانایی مقاومت در برابر دماهای بالا، معمولا از جنس کربن یا گرافیت ساخته می‌شوند. بازرسی منظم، سلامتی، تمیز نگه داشتن و زدودن گرد و غبار از جاروبک‌ها برای جلوگیری از مشکلات عملکردی و تضمین طول عمر و راندمان موتور بسیار ضروری است.
انواع موتور DC
موتورهای DC انواع مختلفی دارند و بسته به نوع، در کاربردهای مختلف استفاده می‌شوند:
- الکتروموتور DC جاروبک‌دار
- موتورهای DC بدون جاروبک
البته موتورهای DC جاروبک‌دار، خود به دو نوع موتور DC سری و موتور DC شنت تقسیم می‌شوند.
1) موتور DC جاروبک‌دار
موتور DC جاروبک‌دار که عادی‌ترین نوع الکتروموتور DC است دارای یک کموتاتور است که جریان را در هر نیم چرخه معکوس، و گشتاور یک جهته ایجاد میکند. با اینکه که الکتروموتورهای DC جاروبک‌دار برای کاربرد در جرثقیل‌ها، ماشین‌های جمع‌کننده کاغذ و نورد فولاد محبوب هستند ، بسیاری از آن‌ها در سال‌های اخیر با مدل کارآمدتر بدون جاروبک جایگزین شده‌اند.
- موتور DC شنت (موازی): در موتور DC موازی، سیم‌پیچ‌های میدان به موازات روتور وصل می‌شوند. الکترو موتور DC شنت برای کاربردهایی که نیاز به گشتاور ثابت دارند، استفاده می شود، جایی که بار متناسب با سرعت تغییر نمی‌کند ، مانند تسمه نقاله ، میکسر و بالابر.
- موتور DC سری: در این نوع الکتروموتور سیم‌پیچ‌های میدان به صورت سری با روتور قرار می‌گیرند؛ در نتیجه کل جریان روتور به سیم‌پیچ میدان منتقل می‌شود و سرعت بسیار بیشتری ایجاد میکند. الکتروموتورهای DC سری در مواردی کاربرد دارند که نیاز به گشتاور راه‌اندازی بالا وجود دارد؛ مانند وینچ، ماشین آلات سنگین و لیفتراک.
2) موتورهای DC بدون جاروبک
در موتورهای DC بدون جاروبک برای تغییر جهت جریان از یک مکانیسم الکترونیکی استفاده می‌شود و جاروبک و کموتاتور حذف شده‌اند؛ در نتیجه مشکلاتی مانند فرسایش، ساییدگی و جرقه جاروبک در این نوع موتورها دیده نمی‌شود. در سیستم‌های تهویه مطبوع، وسایل نقلیه برقی، سیستم‌های رباتیک و اتوماسیون و نیز فن کامپیوتر، از موتورهای DC بدون جاروبک استفاده می‌شود. با این حال قیمت این موتورها در مقایسه با نوع جاروبک‌دار بیشتر است.
مزایا و معایب الکتروموتور DC
| مزایای موتور DC |
معایب موتور DC |
| گشتاور راه‌اندازی بالا |
قیمت بالاتر نسبت به موتور AC |
| دقت بالا در کنترل سرعت روتور |
راندمان پایین در سرعت‌های بالا |
| چرخش معکوس با تعویض قطب‌های تغذیه |
نیاز به جریان تغذیه DC |
| راه‌اندازی و کنترل آسان در مقایسه با موتور AC |
توان خروجی محدود در مقایسه با موتورهای AC |
خرید الکتروموتور DC
قیمت الکتروموتور DC به عوامل مختلفی مانند توان، ولتاژ، جریان، سایز و کاربرد آن بستگی دارد. در حالت کلی، قیمت الکتروموتورهای DC از الکتروموتورهای AC بیشتر است، زیرا الکتروموتورهای DC ساختار پیچیده‌تری دارند و نیازمند قطعات الکترونیکی مانند مبدل و ترانزیستور هستند.
برای خرید یک الکتروموتور DC، باید نوع کاربرد، ولتاژ و جریان مورد نیاز، سایز و توان دینام را در نظر داشت. الکتروموتورهای DC با توان و ولتاژ پایین‌تر در مقایسه با دینام‌های با توان و ولتاژ بالاتر قیمت کمتری دارند. شرکت کالاصنعتی به عنوان یکی از تامین کنندگان موتورهای DC در توان‌های مختلف، امکان خرید این الکتروموتورها را با قیمت مناسب فراهم کرده است. در صورت نیاز به مشاوره در خصوص خرید الکتروموتور DC صنعتی مورد نیاز خود، با کارشناسان کالاصنعتی در تماس باشید.