Ce este un motor DC? Diagrama cu 4 fire, controlul vitezei și comparația motoarelor AC- Suzhou Retek Electric Technology Co., Ltd.

Un motor de curent continuu convertește energia electrică de curent continuu în rotație mecanică prin interacțiunea câmpurilor magnetice. Înțelegerea modului în care a Motorul DC funcționează pe principiul Forța Lorentz este primul pas, dar selectarea corectă motor cu viteză variabilă 12V DC și cablarea corectă - în special a Schema de conectare a motorului DC cu 4 fire — determină performanța în lumea reală. Acest articol despachetează componentele unui motor de curent continuu , arată exact schema de conexiuni pentru motorul de curent continuu setări și explică controlul vitezei și al cuplului motorului de curent continuu sisteme cu date practice. Facem și contraste cum funcționează un motor AC astfel încât să puteți face o alegere clară.

Ce este un motor de curent continuu și principiul din spatele rotației acestuia

A Motorul DC funcționează pe principiul legea forței Lorentz: când un conductor purtător de curent este plasat într-un câmp magnetic, acesta experimentează o forță mecanică. În interiorul fiecărui motor DC periat, această forță acționează asupra înfășurărilor armăturii, creând un cuplu care învârte arborele. Direcția de rotație este determinată de regula stângii a lui Fleming - dacă polaritatea curentului sau a câmpului magnetic este inversată, motorul inversează direcția. Într-un motor DC cu magnet permanent, statorul oferă un câmp fix, iar curentul armăturii controlează direct cuplul; relația este liniară, cuplul în Nm fiind produsul constantei de cuplu a motorului (Kt) și curentul de armătură. Într-un mod tipic motor cu viteză variabilă 12V DC , Kt ar putea fi în jur de 0,05 Nm/A, ceea ce înseamnă că 2 A produce aproximativ 0,1 Nm de cuplu continuu.

Un alt principiu critic este forța electromotoare înapoi (EMF înapoi). Pe măsură ce armătura se rotește, generează o tensiune opusă alimentării. Viteza motorului se stabilizează atunci când EMF din spate plus căderea de tensiune rezistivă este egală cu tensiunea aplicată. Acest comportament de autoreglare permite controlul vitezei și al cuplului motorului de curent continuu circuitele să fie foarte previzibile: reduceți tensiunea, iar motorul încetinește până la atingerea unui nou echilibru.

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

Componentăele unui motor de curent continuu: o defalcare detaliată

Fiecare motor DC periat are în comun un set de componentele unui motor de curent continuu care afectează direct eficiența și durata de viață. Tabelul de mai jos prezintă principalele părți și funcțiile acestora. În motoarele cu curent continuu fără perii (BLDC), comutatorul mecanic este înlocuit cu comutație electronică, dar componentele electromagnetice fundamentale rămân.

Părțile principale ale unui motor de curent continuu cu perii și rolurile lor în conversia energiei
Component	Material / Tip	Funcția tastei
Stator (magnet de câmp)	Magnet permanent sau câmp de rană	Produce un câmp magnetic staționar
Armătură (rotor)	Miez de oțel laminat cu înfășurări de cupru	Transportă curent și generează cuplu
Comutator	Segmente de cupru pe arborele armăturii	Inversează direcția curentului în armătură la fiecare jumătate de tură
Perii	Carbon sau grafit	Transferați curentul de la cablurile statice la comutatorul rotativ
Arbore și rulmenți	Rulmenți cu arbore, cu bile sau cu manșon din oțel	Sprijină rotația și reduce frecarea

În motoarele de curent continuu cu excitație separată - întâlnite frecvent atunci când aveți de-a face cu a Schema de conectare a motorului DC cu 4 fire —înfășurarea câmpului este alimentată independent de armătură, adăugând două terminale suplimentare față de un magnet permanent sau de tip bobinat în serie. Acest lucru oferă un control independent precis asupra fluxului de câmp și a curentului de armătură, care este esențial pentru avansat controlul vitezei și al cuplului motorului de curent continuu aplicatii.

Conexiunea motorului DC cu 4 fire și diagramele de cablare explicate

A Schema de conectare a motorului DC cu 4 fire în mod normal reprezintă un motor de curent continuu excitat separat sau un motor universal cu câmp accesibil și înfășurări de armătură. Cele patru terminale sunt marcate A1 și A2 (armatură) și F1 și F2 (câmp). Un corect schema de conexiuni pentru motorul de curent continuu de acest tip separă complet armătura și circuitele de câmp. Tabelul de mai jos prezintă schema de conectare standard utilizată în unitățile de viteză variabilă. Dacă lucrați cu un motor cu magnet permanent, veți găsi doar două fire, iar câmpul este asigurat de magneți fiși, simplificând setarea semnificativ.

Identificarea și conexiunea tipică a terminalelor pentru un motor DC cu 4 fire excitat separat
Terminalul motorului	Culoarea firului (tipic)	Conectați-vă la
A1	roșu	Alimentare pozitivă a armaturii (de la podul H sau driverul PWM)
A2	negru	Furnizare de armatură negativă
F1	Alb sau galben	Alimentare de câmp pozitiv (DC reglat, tensiune constantă sau curent)
F2	Albastru	Aprovizionare de câmp negativ

Când utilizați a motor cu viteză variabilă 12V DC cu o configurație cu patru fire, circuitul armăturii este de obicei condus de un controler PWM care funcționează la 12 V nominal, în timp ce circuitul de câmp primește o tensiune stabilă de 12 V (sau o tensiune reglată mai mică) pentru a menține puterea constantă a câmpului. Inversarea fie a conexiunilor armăturii, fie a conexiunilor de câmp – dar niciodată pe ambele – va inversa rotația. Unele unități suportă, de asemenea, slăbirea câmpului: reducerea tensiunii de câmp sub valoarea nominală crește viteza cu prețul cuplului, o tehnică utilizată pentru funcționarea cu putere constantă peste viteza de bază.

Controlul vitezei și al cuplului unui motor cu viteză variabilă de 12 V CC

Precise controlul vitezei și al cuplului motorului de curent continuu circuitele începe cu modularea lățimii impulsului. Pentru a motor cu viteză variabilă 12V DC , o comutare H-bridge bazată pe MOSFET la 20 kHz furnizează o tensiune medie de la 0 la 12 V. Într-un motor testat de 12 V, 50 W DC, viteza fără sarcină la un ciclu de lucru 100% a fost de 3200 RPM. La un ciclu de funcționare de 50%, viteza a scăzut la aproximativ 1550 RPM, menținând în același timp o rotație lină cu o ondulare a vitezei de mai puțin de 2%. Cuplul, totuși, a rămas aproape proporțional cu curentul mediu: la 1 A, motorul producea 0,12 Nm; la 3 A, cuplul a ajuns la 0,35 Nm. Această relație liniară curent-cuplu face simplă implementarea limitării cuplului prin detectarea curentului de armătură și reducerea ciclului de lucru PWM dacă este depășit un prag prestabilit.

Controlul în buclă închisă crește și mai mult performanța. Adăugarea unui encoder în cuadratura la arborele motorului permite unui microcontroler să mențină viteza setată în ±1%. Pentru reglarea cuplului, un senzor de curent din bucla armăturii alimentează un controler PI care ajustează semnalul PWM în timp real. În setări industriale, un motor excitat separat cu a Schema de conectare a motorului DC cu 4 fire oferă opțiunea suplimentară de control orientat pe câmp: menține tensiunea constantă a câmpului pentru cuplu mare la viteză mică, apoi slăbește câmpul pentru a extinde intervalul de viteză. Datele arată că reducerea curentului de câmp cu 30% poate crește viteza maximă cu aproximativ 40%, deși cuplul disponibil scade invers.

Motor DC vs. Motor AC: Cum funcționează un motor AC?

Înțelegerea cum funcționează un motor AC ajută la clarificarea avantajelor și limitelor motorului de curent continuu. Cel mai comun motor cu inducție AC funcționează pe principiul câmpului magnetic rotativ. Când curentul alternativ trifazat trece prin înfășurările statorului distanțate la 120°, acesta creează un câmp magnetic care se rotește la viteză sincronă - 1800 RPM pentru un motor cu 4 poli cu o sursă de 60 Hz. Acest câmp rotativ induce curent în barele rotorului, iar interacțiunea produce cuplu. Un motor cu inducție monofazat are nevoie de o înfășurare de pornire și un condensator pentru a crea o schimbare de fază și a iniția rotația. Spre deosebire de un motor de curent continuu, viteza unui motor cu inducție este strâns legată de frecvența de alimentare și de alunecare (de obicei cu 2-5% sub viteza sincronă la sarcină maximă).

În schimb, a motor cu viteză variabilă 12V DC modifică viteza pur și simplu prin ajustarea tensiunii, iar cuplul său de pornire poate depăși 200% din cuplul nominal fără electronice complexe de antrenare. Motoarele de curent alternativ excelează la aplicații cu viteză constantă și de mare putere, în timp ce motoarele de curent continuu — în special tipurile cu perie și BLDC — domină sarcinile alimentate cu baterie și servo de precizie. The schema de conexiuni pentru motorul de curent continuu Configurarea este, de asemenea, mai simplă pentru viteza variabilă: un singur controler PWM față de un variator de frecvență necesar pentru controlul vitezei AC. Alegerea dintre ele se reduce la intervalul de viteză necesar, toleranța de întreținere și sursa de alimentare disponibilă.

Previous: Supraîncălzirea și repararea motorului ventilatorului răcitorului de mlaștină: Ghid complet Next: Nici un articol următor