Nuolatinės srovės varikliai yra visur esančios mašinos, randamos įvairiose elektroninėse įrangose, naudojamose įvairiose srityse.

Paprastai šie varikliai naudojami įrangoje, kuriai reikalingas tam tikras sukamasis arba judesį sukeliantis valdymas.Nuolatinės srovės varikliai yra būtini daugelio elektrotechnikos projektų komponentai.Gerai išmanydami nuolatinės srovės variklio veikimą ir variklio greičio reguliavimą, inžinieriai gali kurti programas, kurios užtikrina efektyvesnį judesio valdymą.

Šiame straipsnyje bus išsamiai išnagrinėti galimi nuolatinės srovės variklių tipai, jų veikimo būdas ir greičio reguliavimas.

Kas yra nuolatinės srovės varikliai?

KaipAC varikliai, nuolatinės srovės varikliai taip pat paverčia elektros energiją mechanine energija.Jų veikimas yra atvirkštinis nuolatinės srovės generatoriaus, kuris gamina elektros srovę, veikimas.Skirtingai nuo kintamosios srovės variklių, nuolatinės srovės varikliai veikia nuolatine srove – ne sinusine, vienkrypte galia.

Pagrindinė konstrukcija

Nors nuolatinės srovės varikliai yra suprojektuoti įvairiais būdais, visuose juose yra šios pagrindinės dalys:

• Rotorius (mašinos dalis, kuri sukasi; taip pat žinoma kaip „armatūra“)
• Statorius (lauko apvijos arba „stacionari“ variklio dalis)
• Komutatorius (gali būti su šepečiu arba be šepetėlių, priklausomai nuo variklio tipo)
• Lauko magnetai (suteikia magnetinį lauką, kuris pasuka prie rotoriaus prijungtą ašį)

Praktiškai nuolatinės srovės varikliai veikia remdamiesi sąveika tarp besisukančios armatūros ir statoriaus arba fiksuoto komponento sukuriamų magnetinių laukų.

DC be šepetėlių variklio valdiklis be jutiklių.Vaizdas panaudotas sutikimuKenzi Mudge.

Veikimo principas

Nuolatinės srovės varikliai veikia pagal Faradėjaus elektromagnetizmo principą, kuris teigia, kad srovės laidininkas, patekęs į magnetinį lauką, patiria jėgą.Remiantis Flemingo „Elektros variklių kairiosios rankos taisykle“, šio laidininko judėjimas visada yra statmena srovei ir magnetiniam laukui.

Matematiškai šią jėgą galime išreikšti kaip F = BIL (kur F yra jėga, B yra magnetinis laukas, aš reiškia srovę, o L yra laidininko ilgis).

Nuolatinės srovės variklių tipai

Nuolatinės srovės varikliai skirstomi į skirtingas kategorijas, priklausomai nuo jų konstrukcijos.Dažniausiai pasitaikantys tipai yra šepetys arba be šepetėlių, nuolatinis magnetas, serijinis ir lygiagretus.

Šepetuoti ir be šepetėlių varikliai

Šlifuotas nuolatinės srovės variklisnaudoja porą grafito arba anglinių šepetėlių, skirtų srovei iš armatūros vesti arba tiekti.Šie šepečiai paprastai laikomi arti komutatoriaus.Kitos naudingos nuolatinės srovės variklių šepečių funkcijos yra užtikrinti kibirkštį veikimą, valdyti srovės kryptį sukimosi metu ir palaikyti švarų komutatorių.

DC varikliai be šepetėliųneturi anglies ar grafito šepečių.Paprastai juose yra vienas ar daugiau nuolatinių magnetų, kurie sukasi aplink fiksuotą armatūrą.Vietoj šepečių nuolatinės srovės varikliai be šepetėlių naudoja elektronines grandines sukimosi krypčiai ir greičiui valdyti.

Nuolatiniai magnetiniai varikliai

Nuolatinio magneto varikliai susideda iš rotoriaus, apsupto dviejų priešingų nuolatinių magnetų.Magnetai tiekia magnetinio lauko srautą, kai praeina nuolatinė srovė, todėl rotorius sukasi pagal laikrodžio rodyklę arba prieš laikrodžio rodyklę, priklausomai nuo poliškumo.Pagrindinis šio tipo variklių pranašumas yra tai, kad jis gali veikti sinchroniniu greičiu ir pastoviu dažniu, todėl galima optimaliai reguliuoti greitį.

Serijiniai DC varikliai

Serijiniai varikliai turi statoriaus (dažniausiai pagaminto iš varinių strypų) apvijų ir lauko apvijų (varinių ritinių), sujungtų nuosekliai.Vadinasi, armatūros srovė ir lauko srovės yra lygios.Didelė srovė teka tiesiai iš maitinimo į lauko apvijas, kurios yra storesnės ir mažesnės nei šuntiniuose varikliuose.Lauko apvijų storis padidina variklio apkrovą ir taip pat sukuria galingus magnetinius laukus, kurie serijiniams nuolatinės srovės varikliams suteikia labai didelį sukimo momentą.

Nuolatinės srovės varikliai

Šuntinio nuolatinės srovės variklio armatūra ir lauko apvijos yra sujungtos lygiagrečiai.Dėl lygiagrečios jungties abi apvijos gauna vienodą maitinimo įtampą, nors sužadinamos atskirai.Šuntuoti varikliai paprastai turi daugiau apsisukimų į apvijas nei serijiniai varikliai, kurie veikimo metu sukuria galingus magnetinius laukus.Šunto varikliai gali puikiai reguliuoti greitį net ir esant įvairioms apkrovoms.Tačiau dažniausiai jiems trūksta didelio serijinių variklių paleidimo momento.

Variklio ir greičio valdymo grandinė, sumontuota mini grąžtoje.Vaizdas panaudotas sutikimuDilshan R. Jayakody

Nuolatinės srovės variklio greičio valdymas

Yra trys pagrindiniai būdai, kaip reguliuoti greitį serijiniuose nuolatinės srovės varikliuose – srauto valdymas, įtampos valdymas ir armatūros varžos valdymas.

1. Srauto valdymo metodas

Srauto valdymo metodu reostatas (kintamo rezistoriaus tipas) yra nuosekliai sujungtas su lauko apvijomis.Šio komponento tikslas yra padidinti nuoseklųjį apvijų pasipriešinimą, kuris sumažins srautą ir padidins variklio greitį.

2. Įtampos reguliavimo metodas

Kintamo reguliavimo metodas paprastai naudojamas šuntiniuose nuolatinės srovės varikliuose.Vėlgi, yra du būdai, kaip pasiekti įtampos reguliavimo valdymą:

• Šunto lauko prijungimas prie fiksuotos jaudinančios įtampos tiekiant armatūrai skirtingą įtampą (dar žinomas kaip kelių įtampos valdymas)
• Į armatūrą tiekiamos įtampos keitimas (dar žinomas kaip Ward Leonard metodas)

3. Armatūros pasipriešinimo valdymo metodas

Armatūros pasipriešinimo valdymas pagrįstas principu, kad variklio greitis yra tiesiogiai proporcingas galinei EMF.Taigi, jei maitinimo įtampa ir armatūros varža yra pastovios vertės, variklio greitis bus tiesiogiai proporcingas armatūros srovei.