لوازم دیگر, DC, موتورها

چگونگی کنترل دور موتورهای DC

موتور DC چیست؟

همانطور که در مقالات قبلی گفته شده است، موتورهای DC هم مشابه انواع دیگر ماشین های گردان، یک استاتور و یک روتور دارند. معمولاً استاتور از یک سیم بندی میدانی تشکیل می شود که به دور قطب های استاتور در درون یوک استوانه ای شکلی که خود در درون یک قالب فلزی قرار دارد پیچیده شده است. یوک و قطب ها معمولاً از ورق های فولادی با ضخامت ۰٫۵ تا 1 میلیمتر ساخته می شوند و در طرف فاصله هوایی، برای شکل دهی مناسب توزیع شار مغناطیسی در فاصله هوایی از کشک قطب استفاده شده است.

موتور DC یا جریان مستقیم یکی از انواع موتورهای الکتریکی است که به وسیله جریان برق dc راه اندازی میشود. در این نوع موتور با عبور جریان از سیم پیچ، میدان مغناطیسی در اطراف سیم ها ایجاد میشود که کنش این میدان با میدانی که در استاتور توسط آهنربای دائم یا الکترومغناطیسی تولید شده، باعث تولید نیرویی در آرمیچر می‌شود که آن را می‌چرخاند؛ برای تداوم این کنش و واکنش باید جهت جریان الکتریکی در هر سیکل برعکس شود تا نیرو بین سیم پیچ و آهنربا ایجاد شود.

در تمامی پروژه ها از کوچک تا بزرگ، برای استفاده از موتورهای DC باید دور آن را کنترل کرد.

چرا باید دور موتورهای DC را کنترل کرد؟

برای کنترل سرعت موتور dc بهترین راه استفاده از درایو کنترل سرعت میباشد. اگرچه به وسیله میکروکنترلر ها میتوان سرعت و جهت موتور را تعیین کرد اما به دلیل محدودیت در تغذیه خروجی نمیتوانند به خوبی جریان و ولتاژ را هدایت کنند. در هر نقطه ای از صنعت که نیاز داریم دور موتور dc را کم و زیاد و یا جهت موتور را برعکس کنیم، میتوان از درایور موتور dc استفاده کرد.

 

چگونگی کنترل دور موتور DC

با اتصالات مختلف سیم پیچ میدان می توان در این ماشین ها به مشخصه های گوناگون گشتاور، سرعت و ولتاژ جریان دست یافت. موتورهای DC به دلیل امکان سرعت بالای خود کاربرد وسیعی در صنایع دارند. به صورت کلی سرعت موتور با سه عامل زیر ارتباط دارد:

  • نسبت مستقیم با ولتاژ تغذیه
  • نسبت عکس با افت ولتاژ
  • نسبت معکوس با شار میدان مغناطیسی

بنابراین کنترل دور موتور DC به چندین روش انجام میشود:

  1. تغییر شار و جریان از طریق سیم پیچ

شار مغناطیسی به جریان عبوری از سیم پیچ میدان بستگی دارد، با تغییر میزان این جریان، مقدار شار تغییر پیدا خواهد کرد. این موضوع می تواند با قرار دادن یک مقاومت متغیر به صورت سری با مقاومت سیم پیچ محقق شود.

هنگامی که مقاومت متغیر در مقدار حداقل خود قرار می گیرد، جریان به دلیل اختلاف ولتاژ منبع تغذیه از سیم پیچ میدان عبور می کند و در نتیجه میزان سرعت به صورت نرمال نگه داشته می شود. هنگامی که مقاومت به تدریج افزایش می یابد، جریان عبوری از سیم پیچ میدان کاهش یافته و این عمل باعث میشود شار تولید شده کاهش یابد و در نتیجه سرعت موتور فراتر از مقدار اولیه خود افزایش می یابد و به این شکل کنترل دور موتور dc رخ میدهد.

  1. تغییر ولتاژ و مقاومت سیم پیچ

کنترل مقاومت سیم پیچ، افت ولتاژ در سرتاسر مدار را کنترل می کند و با این روش می توان سرعت موتور DC را کنترل کرد. در این روش از یک مقاومت متغیر به صورت سری با آرمیچر استفاده می شود. هنگامی که مقدار مقاومت متغیر به تدریج افزایش می یابد، ولتاژ در سراسر سیم پیچ گسترش یافته و این عمل باعث کاهش سرعت موتور می شود و به این شکل کنترل سرعت موتور dc رخ خواهد داد.

  1. تغییر ولتاژ تغذیه

در این روش سیم پیچ میدان یک ولتاژ ثابت و آرمیچر یک ولتاژ متغیر را دریافت می کند. در این روش می توان به وسیله متد PWM مقدار ولتاژ در ترمینال های موتور را تنظیم کرد.

  1. PWM

ساده ترین راه برای کنترل سرعت موتور DC استفاده از مقاومت متغیر یا رئوستا است. اما یکی از پرکاربردترین روش ها بر کنترل دور موتور DC، استفاده از مدولاسیون عرض پالس است. در این روش که به اختصار PWM نیز نامیده می شود، یک روش مؤثر در کنترل توان است که در آن مقدار توان اعمالی به بار به دوره کاری سیکل وظیفه یا Duty cycle بستگی دارد.

در این روش با اعمال پهنای مختلف پالس به درایور موتور، ولتاژ اعمالی به موتور کنترل میشود. در این روش تلفات برق به حداقل میزان خود می رسد و نیاز به استفاده از تجهیزات پیچیده ندارد، بنابراین این روش بسیار کارآمد میباشد. PWM یا Pulse Width Modulation ، با تغییر پالس های اعمال شده به ترمینال های ​​موتور، سرعت را کنترل میکند.

در این روش با تغییر دادن عرض پالس های اعمال شده، می توان توان وارد شده به موتور را کنترل کرد. برای مثال، هرچه عرض پالس ها بیشتر باشد، ولتاژ متوسط ​​بیشتری به ترمینال های موتور وارد شده و  در نتیجه شار مغناطیسی داخل سیم پیچ های آرمیچر را قوی تر می کند و موتور با سرعت بیشتری می چرخد. در روش کنترل دور موتور dc به وسیلۀ  PWM، یک فرکانس مناسب و ثابت را انتخاب کرده و در صورتی که نیاز به افزایش سرعت موتور باشد، دوره کاری را افزایش و در صورتی که نیاز به کاهش سرعت موتور باشد دوره کاری را کاهش می دهیم. به وسیله ماژول کنترل دور موتور dc میتوان این عملیات را انجام داد.

  1. کنترل موتور DC با دیمر

دیمر تشکیل شده از یک مدار ساده الکترونیکی است که می تواند ولتاژ موثر را کاهش دهد. البته این روش برای کنترل سرعت موتور dc زیاد مناسب نیست. مهم ترین مزیت این محصول سادگی و ارزان بودن آن است اما به دلیل نویز و اعوجاج و تلفات حرارتی موجب کاهش عمر موتور میشود. دیمر به وسیله قطعات ترایاک و دیاک که توانایی عبور جریان از خود را در شرایط خاصی دارند، میتوانند کنترل دور فن را انجام دهند. به صورت کلی برای کنترل سرعت موتور dc، نسبت v/f یعنی ولتاژ به فرکانس حتما باید ثابت بماند در حالی که دیمر ها تنها می توانند ولتاژ را محدود کنند و تغییری در فرکانس ایجاد نمی کنند، بنابراین این محصولات برای کنترل دور موتور های dc مناسب نیستند.

  1. استفاده از میکروکنترلر

روش دیگر برای کنترل سرعت موتور dc استفاده از میکروکنترلر ها و ماژول های کنترل سرعت موتور dc میباشد که امروزه بسیار مورد استفاده هستند که نسبت به روش های قبلی عملکرد بهتری دارند. البته از این محصولات بیشتر در مصارف آموزشی و آزمایشگاهی استفاده میشود و کاربرد آنچنانی در صنعت ندارند. به وسیله ماژول کنترل دور موتور dc میتوان این کار را انجام داد.

 

دیدگاهی در مورد “چگونگی کنترل دور موتورهای DC

  1. افشین افسری نژاد گفت:

    سلام استاد میخواهم دور موتور فن خودرو را بالا ببرم از چه راهی میشود این کار را کرد،ایا با نسب یک خازن می‌شود میزان شارژ را تغییر داد اگر ممکن هست راهنمایی کنید و وسایل مورد نیاز را با نقشه لطف کنید،ممنونم

دیدگاهتان را بنویسید