Frá segulsvið til snúnings: grein til að skilja hvers vegna DC mótorar snúast

Í fyrri grein höfum við þegar haft forkeppni Hvað er DC mótor, hvaða hlutar grunnskipulag þess samanstendur af og fjölmörgum forritum í lífi og iðnaði. Í þessari grein munum við útskýra nánar „Af hverju getur DC mótor snúið og hver er vinnandi meginregla hans".

 

Við vitum nú þegar að snúningur DC mótors krefst rafstraums, segulsviðs og flókins spólubyggingar, en hvernig bregðast rafmagn, segulmagn og vafningar hvert við annað og hvaða líkamleg lög leyfa að því er virðist kyrrstæður hluti að byrja að snúast stöðugt?

 

Við munum útskýra þessi mál eitt af öðru í eftirfarandi efni, svo við skulum byrja.

 

 

Til að skilja sannarlega hvers vegna DC mótorar geta snúist, verðum við að vita mjög grunn lögfræði um eðlisfræði -Lög Ampere.

 

Grunnreglur rafmótora: Amper's Force Law (F=Bil)

Það eru lög í eðlisfræði sem segja:

Þegar straumur fer í gegnum vír og hann er í segulsviði verður hann gerður með segulsviði.

 

Stærð þessa krafts ræðst af eftirfarandi formúlu:

F=b × i × l × sinθ

F: Kraftur

B: Styrkur segulsviðs

I: Núverandi styrkleiki

L: Lengd vír

θ: Horn milli núverandi stefnu og segulsviðsstefnu

Þetta afl er það sem við köllum oft „Ampere Force".

 

Það er ekki dularfullt, rétt eins og þegar þú setur segull nálægt leiðandi spólu, þá muntu finna fyrir „ýta" eða „draga" kraft, sem er samspil rafstraumsins og segulsviðsins.

 

Einfaldlega skilmálar: Straumur fer um segulsvið → kraftur er beitt á vírinn → Vírinn hreyfist

 

Þetta er grundvöllur fyrir mótorinn að hreyfa sig.

 

Hvernig breytir DC mótor þessum krafti í „stöðugan snúning"?

Fyrr sögðum við að vír verði fyrir valdi. En í mótornum er það ekki vír, heldur hópur spóluvindna - við köllum þá armatur spólur, sem eru settir upp á snúningi sem geta snúist frjálslega.

 

Straumurinn rennur frá aflgjafa í spóluna, spólan býr til kraft og snúningurinn byrjar að snúast. Hér er spurning:

Ef kraftinn er aðeins beitt einu sinni mun snúningurinn aðeins snúast einu sinni og stoppa síðan og getur ekki snúist stöðugt?

 

Já, svo það er mjög mikilvæg uppbygging sem er hönnuð inni í DC mótornum - commutatorinn.

 

Virkni þessa litla íhluta er að skipta sjálfkrafa stefnu straumsins í spólunni við snúning armature. Kosturinn við þetta er sá að þó að núverandi breyti stefnu, þá er „kraftstefna" í segulsviðinu áfram í samræmi, sem gerir snúningnum kleift að halda áfram að snúast.

 

Þú getur hugsað um commutatorinn sem rofi sem „flettir" stöðugt við snúning. Það virkar með burstunum til að halda straumnum alltaf „flæðum í rétta átt" til að viðhalda stöðugum snúningi.

 

 

Ástæðan fyrir því að DC mótorinn getur „hreyft sig" er ekki aðeins vegna núverandi og segulsviðs, heldur einnig vegna samræmdrar vinnu röð nákvæmnishluta inni í honum, þar á meðal „armature spólu", „commutator" og „Brush". Til að fá einfaldari skilning verður skýringin hér byggð á bursta DC mótornum.

 

1. Armature spóla: „braut" straumsins

Í jafnstraumsmótor er armature spólan (einnig kölluð snúningsvinding) beinn flutningsaðili amperkraftsins. Þegar straumur kemur inn í mótorinn frá utanaðkomandi aflgjafa, er það í gegnum þessar spólur, sem eru dreifðar í raufunum, sem krafturinn er beittur í segulsviðinu. Þar sem spólurnar eru samhverft dreifðar á snúningsnum, munu þessir kraftar vinna saman til að mynda stöðugt og jafnvægið snúningsvægi (Torque).

 

Það má skilja á eftirfarandi hátt:

Hver vírhluti er eins og „braut" þar sem straumurinn rennur og segulsviðið virkar sem dómari til að beita „drifkrafti". Þegar margar spólur eru sameinaðar eru þær eins og teymi, sem keyra í hringi taktfast og að lokum mynda samfellt snúningsvægi.

 

Að auki, því fleiri armature spólur sem eru, því mýkri gengur mótorinn og því minni eru sveiflur í úttaksvægi.

 

2. Skiptir og burstar: töframaðurinn sem snýr straumnum við

Það er ekki nóg að straumur flæði um spóluna - til að halda armatúrunni undir stöðugum krafti í sömu átt verður að snúa straumstefnunni við á hálfs snúnings fresti, sem er hlutverk skiptirans.

 

Skiptirinn er uppbygging koparplata sem eru festar við ásinn og halda snertingu við burstana á statornum. Þegar snúningshlutinn snýst renna burstarnir yfir mismunandi koparplötur, sem veldur því að straumurinn „snúist sjálfkrafa við". Þess vegna helst krafturinn á vírinn í sömu átt jafnvel eftir að spólan hefur snúist hálfan snúning.

 

Með öðrum orðum er skiptirinn eins og kerfi sem stillir sjálfkrafa umferðarljós til að tryggja að straumurinn „flæði mjúklega" og viðhaldi snúningstaktinum.

 

Svo hvers vegna eru burstar og skiptir oft hraðast slitnir hlutar?

Vegna þess að þeir eru í stöðugri snertingu og núningi eru þeir viðkvæmir fyrir neistamyndun og upphitun við mikinn hraða og mikla strauma, og líftími þeirra er takmarkaður við langtímanotkun. Þess vegna, í afkastamiklum mótorum (eins og burstalausum jafnstraumsmótorum), nota menn rafræna skiptingu til að skipta út þessum hluta burðarvirkisins.

 

 

DC mótor snýst ekki bara um að „snúa", hann getur líka „snúist hratt", „snúið ofbeldi" og jafnvel haldið stöðugu framleiðsla undir mismunandi álagi. Svo, hvernig er hraðanum (RPM) og tog (tog) mótorsins stjórnað? Við getum skilið það frá eftirfarandi þáttum:

 

1. Tengsl spennu, straums, hraða og togs

Úttakseiginleikar jafnstraumsmótors eru nátengdir inntaksspennu og straumi:

Spenna ákvarðar hraða

Með þeirri forsendu að álagið haldist óbreytt er hraði jafnstraumsmótorsins nokkurn veginn í réttu hlutfalli við spennuna.

· Spennulækkun → hraðalækkun

· Spenna eykst → hraði eykst

 

Straumur hefur áhrif á tog

Því meiri sem straumurinn er, því sterkari er amperkrafturinn sem myndast í gegnum spóluna og því meira er úttakstogið.

· Meiri straumur → meira tog (en einnig líklegra til ofhitnunar)

 

Þess vegna þurfa rafknúin ökutæki meiri straum við hröðun, en straumurinn minnkar við stöðugan hraða.

 

2. Hvernig breytist „sjálfstýring" mótorsins við álag?

Þegar álagið sem mótorinn knýr verður þyngra (eins og tveir einstaklingar sem sitja á rafmagnshjóli), mun hreyfing snúningshjólsins mæta meiri mótstöðu og hraðinn mun náttúrulega minnka. Á þessum tímapunkti minnkar bakkraftur rafmótorsins í spólunni, sem veldur því að meiri straumur flæðir inn í mótorinn, sem eykur sjálfkrafa úttakstogið, stenst álagið og viðheldur snúningi.

 

Þessi „aðlögunarhæfni" er ein af ástæðunum fyrir því að jafnstraumsmótorar eru mjög hagnýtir.

 

3. PWM stjórnun: Tilbrigði af spennustýringu

Í núverandi mótorstýringu er aflgjafa spennu ekki aðlöguð beint. Í staðinn er aðferð sem kallast PWM (púlsbreidd mótun) notuð til að líkja eftir „breytilegu spennu" áhrifunum.

 

Í einföldum skilmálum:

Stjórnandinn kveikir og slökkt fljótt á aflinu og gerir mótornum kleift að starfa í hátíðni „On-Of-Of-Off" skiptingu.

Með því að aðlaga „á" tímahlutfall (skylduhring) er hægt að herma eftir mismunandi meðalspennu.

 

Til dæmis:

50% skylduferli ≈ Half spennuframboð → hraði er um það bil helmingur af fullum hraða

90% skylduferli ≈ háspennuframboð → hraði nálægt fullum hraða

 

PWM hefur ekki aðeins nákvæma stjórn heldur dregur einnig úr orkutapi. Það er kjarna leið nútíma DC mótorstýringarkerfa.

 

 

Í fyrra innihaldi notuðum við bursta varanlegan segull DC mótor sem dæmi til að skýra vinnustaðinn, en í raun er „DC mótor" ekki ein uppbygging. Það getur verið breytilegt í hönnunarformum byggð á pendlunaraðferðum, segulsvið uppsprettur osfrv.

 

Svo, vinna þessar mismunandi gerðir af DC mótorum á sama hátt? Hver er lykilmunurinn? Við skulum kíkja.

 

1. Bursta vs. Burstalaus: Mismunur á ferðakerfi

Bursta DC mótor

Commutation Method: Treystu á vélrænan commutator + bursta til að ljúka viðsnúningi núverandi stefnu.

Eiginleikar: Einföld uppbygging, auðvelt að stjórna, lágu verði, en burstarnir eru auðvelt að klæðast og þurfa reglulega viðhald.

 

Burstalaus DC mótor (BLDC)

Commutation aðferð: Rafræn pendla, í gegnum stöðuskynjara og stjórnandi til að ákvarða stöðu snúnings og breyta orkuspólanum.

Eiginleikar: Mikil skilvirkni, langur líftími, lítill hávaði, hentugur fyrir atburðarás sem krefst mikillar afkösts (svo sem dróna, rafmagnsverkfæra, rafknúinna ökutækja osfrv.).

 

Yfirlit yfir mun á kjarna:

Verkefni	Bursta mótor	Burstalaus mótor
Commutation aðferð	Vélrænn commutator	Rafræn stjórn
Viðhaldstíðni	High	Lágt
Þjónustulíf	Tiltölulega stutt	Lengur
Kostnaður	Lágt	Hærra
Stjórna erfiðleikum	Lágt	Miðlungs til hátt

 

2. Varanlegur segull vs örvun: mismunandi uppsprettur segulsviðs

Varanlegur segull DC mótor (PMDC mótor)

· Segulsvið uppspretta: Varanleg segull er notaður, með stöðugu segulsvið og samningur.

Kostir: Lítil stærð, mikil afköst, oft notuð í ör mótorum, flytjanlegum tækjum, rafknúnum ökutækjum osfrv.

Ókostir: Segillinn hefur takmarkaðan hitaþol og ekki er hægt að stilla styrk segulsviðsins.

 

Spennt DC mótor

· Segulsviðsuppspretta: Segulsviðið er búið til með örvunarspólunni, sem getur verið röð örvunar, samsíða örvun, samsett örvun og önnur mannvirki.

Kostir: Segulsviðið er stillanlegt, hentugur fyrir forrit sem krefjast mikils upphafs togs eða breytilegs hraða, svo sem iðnaðarlyftabúnaðar, lyftur osfrv.

Ókostir: Flóknara uppbygging, stærra rúmmál, aðeins meiri orkunotkun.

 

Mismunur á segulsviði:

Verkefni	Varanlegur segulmótor	Örvunarmótor
Segulsviðsuppspretta	Varanleg segull	Örvunarspólu
Aðlögun segulsviðs	Ekki stillanlegt	Stillanleg
Kostnaður	Tiltölulega lágt	Nokkuð hærra
Sviðsmynd umsóknar	Lítill og flytjanlegur	Iðnaðar, þung skylda

 

Til samanburðar má sjá að þrátt fyrir að mismunandi gerðir af DC mótorum séu mismunandi í pendlunaraðferðum og segulsviðsheimildum, eru meginreglur þeirra þær sömu: Notkun kraftsins sem beitt er á núverandi leiðandi leiðara í segulsviðinu til að mynda tog og knýja þar með snúning.

 

 

Á þessum tímapunkti held ég að þú hafir fullkominn skilning á Hvað er DC mótor og allt ferlið af hverju DC mótor getur snúist. Frá líkamlegu meginreglunni (lögum Ampere), til samræmdra vinnu lykilþátta (armature spólu, commutator, bursta), til muna á vinnuaðferðum mismunandi gerða mótora (burst\/burstalaus, varanleg segull\/örvun), má segja að DC mótorar séu tækni sem „virðist einföld en inniheldur fágaða hönnun".

 

 

Ef þú ert að leita að skilvirkum og áreiðanlegum DC mótor fyrir verkefnið þitt, af hverju ekki að hafa samband við okkur - VSD DC vélknúinn framleiðanda.

Við leggjum áherslu á hönnun og aðlögun ýmissa DC mótora, þekjum burstaða, burstalausan, varanlegan segull, gír, rafræna stjórn og aðra seríu, sem eru mikið notaðar í snjalltækjum, vélmenni, sjálfvirkni búnaði, læknisfræðilegum nákvæmni og öðrum sviðum.

 

Kostir okkar:

Styðja við sérsniðna þróun og litla framleiðsluframleiðslu

Hafa sjálfstæða einkaleyfatækni og strangar gæðavottun

Þjónuðu viðskiptavinum í mörgum löndum um allan heim

 

Ekki hika við að hafa samband við okkur varðandi vöruhandbækur eða tæknilega ráðgjöf. Það mun gera mótorvalið þitt auðveldara og verkefnið þitt skilvirkara!