ما هو محرك التيار المستمر؟ رسم تخطيطي لأربعة أسلاك والتحكم في السرعة ومقارنة محرك التيار المتردد- Suzhou Retek Electric Technology Co., Ltd.

يقوم محرك التيار المستمر بتحويل الطاقة الكهربائية الحالية المباشرة إلى دوران ميكانيكي من خلال تفاعل المجالات المغناطيسية. فهم كيف أ يعمل محرك التيار المستمر على مبدأ قوة لورنتز هي الخطوة الأولى، ولكن اختيار الحق محرك بتيار مستمر 12 فولت متغير السرعة وتوصيل الأسلاك بشكل صحيح، وخاصة أ مخطط اتصال محرك DC بأربعة أسلاك - يحدد الأداء في العالم الحقيقي. هذه المقالة تفكك مكونات محرك التيار المستمر ، يظهر بالضبط مخطط الأسلاك لمحرك DC الاعدادات، ويشرح التحكم في السرعة وعزم الدوران لمحرك DC أنظمة ذات بيانات عملية. نحن أيضا على النقيض كيف يعمل محرك التيار المتردد حتى تتمكن من اتخاذ خيار واضح.

ما هو محرك التيار المستمر والمبدأ الكامن وراء دورانه؟

أ يعمل محرك التيار المستمر على مبدأ قانون قوة لورنتز: عند وضع موصل يمر به تيار في مجال مغناطيسي، فإنه يتعرض لقوة ميكانيكية. داخل كل محرك DC مصقول، تعمل هذه القوة على ملفات عضو الإنتاج، مما يؤدي إلى إنشاء عزم الدوران الذي يقوم بتدوير العمود. يتم تحديد اتجاه الدوران بواسطة قاعدة فليمنج اليسرى - إذا تم عكس قطبية التيار أو المجال المغناطيسي، فإن المحرك يعكس الاتجاه. في محرك DC ذو المغناطيس الدائم، يوفر الجزء الثابت مجالًا ثابتًا، ويتحكم تيار عضو الإنتاج بشكل مباشر في عزم الدوران؛ العلاقة خطية، حيث يكون عزم الدوران بالنيوتن متر هو نتاج ثابت عزم دوران المحرك (Kt) وتيار عضو الإنتاج. في نموذجي محرك بتيار مستمر 12 فولت متغير السرعة ، قد يكون Kt حوالي 0.05 Nm/أ، مما يعني أن 2 A ينتج ما يقرب من 0.1 Nm من عزم الدوران المستمر.

أnother critical principle is back electromotive force (back EMF). As the armature spins, it generates a voltage opposing the supply. The speed of the motor stabilizes when the back EMF plus the resistive voltage drop equals the applied voltage. This self-regulating behavior allows التحكم في السرعة وعزم الدوران لمحرك DC الدوائر يمكن التنبؤ بها بدرجة كبيرة: تقليل الجهد، ويتباطأ المحرك حتى يتم الوصول إلى توازن جديد.

Brushless DC Motor for Robotic Lawn Mower 42mm Diameter W42 Series

مكونات محرك التيار المستمر: انهيار تفصيلي

يشترك كل محرك DC المصقول في مجموعة من مكونات محرك التيار المستمر التي تؤثر بشكل مباشر على الكفاءة وعمر الخدمة. يسرد الجدول أدناه الأجزاء الرئيسية ووظائفها. في محركات التيار المستمر بدون فرش (BLDC)، يتم استبدال المبدل الميكانيكي بالتبديل الإلكتروني، ولكن تبقى المكونات الكهرومغناطيسية الأساسية.

الأجزاء الرئيسية لمحرك DC المصقول وأدوارها في تحويل الطاقة
مكون	المادة / النوع	الوظيفة الرئيسية
الجزء الثابت (مغناطيس المجال)	المغناطيس الدائم أو مجال الجرح	ينتج مجال مغناطيسي ثابت
أrmature (rotor)	قلب فولاذي مصفح مع لفات نحاسية	يحمل التيار ويولد عزم الدوران
العاكس	شرائح النحاس على عمود المحرك	يعكس الاتجاه الحالي في عضو الإنتاج كل نصف دورة
فرش	الكربون أو الجرافيت	نقل التيار من الخيوط الثابتة إلى العاكس الدوار
رمح ومحامل	رمح الصلب، الكرة أو محامل الأكمام	دعم الدوران وتقليل الاحتكاك

في محركات التيار المستمر المثارة بشكل منفصل - والتي يتم مواجهتها بشكل شائع عند التعامل مع أ مخطط اتصال محرك DC بأربعة أسلاك - يتم توفير ملف المجال بشكل مستقل عن عضو الإنتاج، مما يضيف طرفين إضافيين مقارنة بالمغناطيس الدائم أو نوع الجرح المتسلسل. وهذا يعطي تحكمًا مستقلاً دقيقًا في تدفق المجال وتيار عضو الإنتاج، وهو أمر ضروري للمتقدمين التحكم في السرعة وعزم الدوران لمحرك DC التطبيقات.

شرح توصيل محرك DC ذو 4 أسلاك ومخططات الأسلاك

أ مخطط اتصال محرك DC بأربعة أسلاك يمثل عادة محرك DC متحمس بشكل منفصل أو محرك عالمي مع ملفات مجال وعضوية يمكن الوصول إليها. تم تمييز المحطات الأربع بـ أ1 وأ2 (عضو الإنتاج) وF1 وF2 (الحقل). صحيح مخطط الأسلاك لمحرك DC من هذا النوع يفصل بين دوائر المحرك والميدان بشكل كامل. يوضح الجدول أدناه نظام الاتصال القياسي المستخدم في محركات الأقراص ذات السرعة المتغيرة. إذا كنت تعمل باستخدام محرك ذو مغناطيس دائم، فستجد سلكين فقط، ويتم توفير المجال بواسطة مغناطيس ثابت، مما يبسط الإعداد بشكل كبير.

تعريف طرفي نموذجي واتصال لمحرك DC ذو 4 أسلاك متحمس بشكل منفصل
محطة المحرك	لون السلك (نموذجي)	الاتصال ب
أ1	أحمر	أrmature supply positive (from H-bridge or PWM driver)
أ2	أسود	أrmature supply negative
F1	أبيض أو أصفر	العرض الميداني إيجابي (تيار مستمر منظم، جهد ثابت أو تيار)
F2	أزرق	العرض الميداني سلبي

عند استخدام أ محرك بتيار مستمر 12 فولت متغير السرعة مع تكوين بأربعة أسلاك، يتم تشغيل دائرة عضو الإنتاج عادةً بواسطة وحدة تحكم PWM تعمل عند 12 فولت اسميًا، بينما تستقبل دائرة المجال 12 فولت ثابتًا (أو جهدًا منظمًا أقل) للحفاظ على قوة مجال ثابتة. سيؤدي عكس توصيلات عضو الإنتاج أو توصيلات المجال - ولكن ليس كليهما أبدًا - إلى عكس التدوير. تدعم بعض المحركات أيضًا إضعاف المجال: حيث يؤدي تقليل جهد المجال إلى ما دون القيمة الاسمية إلى زيادة السرعة على حساب عزم الدوران، وهي تقنية تستخدم لتشغيل الطاقة الثابتة فوق السرعة الأساسية.

التحكم في السرعة وعزم الدوران لمحرك DC متغير السرعة 12 فولت

دقيق التحكم في السرعة وعزم الدوران لمحرك DC تبدأ الدوائر بتعديل عرض النبضة. ل محرك بتيار مستمر 12 فولت متغير السرعة ، يوفر تبديل الجسر H القائم على MOSFET عند 20 كيلو هرتز متوسط جهد من 0 إلى 12 فولت. في محرك DC تم اختباره بقدرة 12 فولت و50 واط، كانت سرعة عدم التحميل عند دورة التشغيل 100% 3200 دورة في الدقيقة. عند دورة تشغيل بنسبة 50%، انخفضت السرعة إلى حوالي 1550 دورة في الدقيقة مع الحفاظ على دوران سلس مع تموج سرعة أقل من 2%. ومع ذلك، ظل عزم الدوران متناسبًا تقريبًا مع متوسط التيار: عند 1 أمبير، أنتج المحرك 0.12 نيوتن متر؛ عند 3 أ، وصل عزم الدوران إلى 0.35 نيوتن متر. هذه العلاقة الخطية بين عزم الدوران الحالي تجعل من السهل تنفيذ تحديد عزم الدوران عن طريق استشعار تيار المحرك وتقليل دورة عمل PWM في حالة تجاوز عتبة محددة مسبقًا.

التحكم في الحلقة المغلقة يرفع الأداء بشكل أكبر. إن إضافة جهاز تشفير تربيعي إلى عمود المحرك يسمح لوحدة التحكم الدقيقة بالحفاظ على السرعة المحددة في حدود ±1%. لتنظيم عزم الدوران، يقوم مستشعر التيار الموجود في حلقة المحرك بتغذية وحدة تحكم PI التي تقوم بضبط إشارة PWM في الوقت الفعلي. في البيئات الصناعية، محرك متحمس بشكل منفصل مع مخطط اتصال محرك DC بأربعة أسلاك يعطي خيارًا إضافيًا للتحكم الموجه نحو المجال: الحفاظ على جهد المجال الثابت لعزم الدوران العالي عند السرعة المنخفضة، ثم إضعاف المجال لتوسيع نطاق السرعة. تظهر البيانات أن تقليل تيار المجال بنسبة 30% يمكن أن يزيد السرعة القصوى بنسبة 40% تقريبًا، على الرغم من انخفاض عزم الدوران المتوفر بشكل عكسي.

محرك التيار المستمر مقابل محرك التيار المتردد: كيف يعمل محرك التيار المتردد؟

فهم كيف يعمل محرك التيار المتردد يساعد على توضيح مزايا وحدود محرك التيار المستمر. يعمل المحرك التعريفي AC الأكثر شيوعًا على مبدأ المجال المغناطيسي الدوار. عندما يتدفق تيار متناوب ثلاثي الطور عبر ملفات الجزء الثابت المتباعدة بمقدار 120 درجة، فإنه يخلق مجالًا مغناطيسيًا يدور بسرعة متزامنة - 1800 دورة في الدقيقة لمحرك رباعي الأقطاب بإمداد 60 هرتز. يولّد هذا المجال الدوار تيارًا في قضبان الدوار، وينتج عن التفاعل عزم الدوران. يحتاج المحرك التحريضي أحادي الطور إلى ملف بدء ومكثف لإنشاء إزاحة طور وبدء الدوران. على عكس محرك التيار المستمر، ترتبط سرعة المحرك التحريضي ارتباطًا وثيقًا بتردد الإمداد والانزلاق (عادة بنسبة 2-5% أقل من سرعة التواقت عند التحميل الكامل).

وفي المقابل أ محرك بتيار مستمر 12 فولت متغير السرعة يغير السرعة ببساطة عن طريق ضبط الجهد الكهربي، ويمكن أن يتجاوز عزم الدوران المبدئي 200% من عزم الدوران المقدر بدون إلكترونيات القيادة المعقدة. تتفوق محركات التيار المتردد في التطبيقات ذات السرعة الثابتة والطاقة العالية، بينما تهيمن محركات التيار المستمر - خاصة أنواع الفرشاة وأنواع BLDC - على المهام التي تعمل بالبطارية والمؤازرة الدقيقة. ال مخطط الأسلاك لمحرك DC تعد الإعدادات أيضًا أبسط بالنسبة للسرعات المتغيرة: وحدة تحكم PWM واحدة مقابل محرك التردد المتغير اللازم للتحكم في سرعة التيار المتردد. يعود الاختيار بينهما إلى نطاق السرعة المطلوب وتحمل الصيانة ومصدر الطاقة المتاح.

Previous: ارتفاع درجة حرارة محرك مروحة تبريد المستنقع وإصلاحه: الدليل الكامل Next: لا توجد مقالة تالية