Čo je to jednosmerný motor? 4-drôtová schéma, riadenie rýchlosti a porovnanie striedavého motora- Suzhou Retek Electric Technology Co., Ltd.

Jednosmerný motor premieňa elektrickú energiu jednosmerného prúdu na mechanickú rotáciu prostredníctvom interakcie magnetických polí. Pochopenie, ako a Jednosmerný motor pracuje na princípe Lorentzova sila je prvým krokom, ale výberom toho správneho 12V DC motor s premenlivou rýchlosťou a správne zapojenie – najmä a Schéma zapojenia 4-vodičového jednosmerného motora —určuje výkon v reálnom svete. Tento článok rozbaľuje komponenty jednosmerného motora , ukazuje presne schéma zapojenia jednosmerného motora nastavenia a vysvetľuje riadenie otáčok a krútiaceho momentu jednosmerného motora systémy s praktickými údajmi. Tiež kontrastujeme ako funguje striedavý motor aby ste si mohli jasne vybrať.

Čo je jednosmerný motor a princíp jeho rotácie

A Jednosmerný motor pracuje na princípe Lorentzov silový zákon: keď je vodič s prúdom umiestnený v magnetickom poli, pôsobí naň mechanická sila. Vo vnútri každého kartáčovaného jednosmerného motora táto sila pôsobí na vinutia kotvy a vytvára krútiaci moment, ktorý otáča hriadeľ. Smer otáčania je určený Flemingovým pravidlom ľavej ruky – ak sa obráti polarita prúdu alebo magnetického poľa, motor obráti smer. V jednosmernom motore s permanentným magnetom poskytuje stator pevné pole a prúd kotvy priamo riadi krútiaci moment; vzťah je lineárny, pričom krútiaci moment v Nm je súčinom konštanty krútiaceho momentu motora (Kt) a prúdu kotvy. V typickom 12V DC motor s premenlivou rýchlosťou , Kt môže byť okolo 0,05 Nm/A, čo znamená, že 2 A produkuje približne 0,1 Nm trvalého krútiaceho momentu.

Ďalším kritickým princípom je spätná elektromotorická sila (back EMF). Keď sa kotva otáča, generuje napätie proti napájaniu. Rýchlosť motora sa stabilizuje, keď sa spätné EMF plus pokles odporového napätia rovná aplikovanému napätiu. Toto samoregulačné správanie umožňuje riadenie otáčok a krútiaceho momentu jednosmerného motora obvody, aby boli vysoko predvídateľné: znížte napätie a motor sa spomaľuje, kým sa nedosiahne nová rovnováha.

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

Komponenty jednosmerného motora: Podrobný rozpis

Každý kartáčovaný jednosmerný motor zdieľa súpravu komponenty jednosmerného motora ktoré priamo ovplyvňujú účinnosť a životnosť. V tabuľke nižšie sú uvedené hlavné časti a ich funkcie. V bezkomutátorových jednosmerných motoroch (BLDC) je mechanický komutátor nahradený elektronickou komutáciou, ale základné elektromagnetické komponenty zostávajú.

Hlavné časti brúseného jednosmerného motora a ich úloha pri premene energie
Komponent	Materiál / Typ	Funkcia kľúča
Stator (magnet poľa)	Permanentný magnet alebo vinuté pole	Vytvára stacionárne magnetické pole
Kotva (rotor)	Laminované oceľové jadro s medeným vinutím	Prenáša prúd a vytvára krútiaci moment
Komutátor	Medené segmenty na hriadeli kotvy	Obráti smer prúdu v kotve každú pol otáčku
Štetce	Uhlík alebo grafit	Preneste prúd zo statických vodičov do rotujúceho komutátora
Hriadeľ a ložiská	Oceľový hriadeľ, guľkové alebo klzné ložiská	Podporte rotáciu a znížte trenie

V oddelene budených jednosmerných motoroch – s ktorými sa bežne stretávame pri a Schéma zapojenia 4-vodičového jednosmerného motora — budiace vinutie je napájané nezávisle od kotvy, pričom v porovnaní s typom s permanentným magnetom alebo sériovo vinutým typom sú pridané dve ďalšie svorky. To poskytuje presnú nezávislú kontrolu nad tokom poľa a prúdom kotvy, čo je nevyhnutné pre pokročilé riadenie otáčok a krútiaceho momentu jednosmerného motora aplikácie.

Vysvetlenie zapojenia a schém zapojenia 4-vodičového jednosmerného motora

A Schéma zapojenia 4-vodičového jednosmerného motora normálne predstavuje samostatne budený jednosmerný motor alebo univerzálny motor s prístupným poľom a vinutím kotvy. Štyri svorky sú označené A1 a A2 (armatúra) a F1 a F2 (pole). Správne schéma zapojenia jednosmerného motora tohto typu úplne oddeľuje obvody kotvy a poľa. Nižšie uvedená tabuľka zobrazuje štandardnú schému zapojenia používanú v pohonoch s premenlivou rýchlosťou. Ak pracujete s motorom s permanentným magnetom, nájdete iba dva vodiče a pole zabezpečujú pevné magnety, čo výrazne zjednodušuje nastavenie.

Typická identifikácia a pripojenie svorky pre samostatne budený 4-vodičový jednosmerný motor
Motorový terminál	Farba drôtu (typická)	Pripojiť k
A1	Červená	Kladné napájanie kotvy (z H-mostíka alebo PWM ovládača)
A2	Čierna	Záporné napájanie kotvy
F1	Biela alebo žltá	Pozitívne napájanie poľa (regulovaný jednosmerný prúd, konštantné napätie alebo prúd)
F2	Modrá	Záporné napájanie poľa

Pri použití a 12V DC motor s premenlivou rýchlosťou so štvorvodičovou konfiguráciou je obvod kotvy typicky poháňaný regulátorom PWM pracujúcim pri nominálnom napätí 12 V, zatiaľ čo obvod poľa prijíma stabilných 12 V (alebo nižšie regulované napätie), aby sa udržala konštantná intenzita poľa. Obrátením buď pripojenia kotvy alebo pripojenia poľa - ale nikdy oboch - sa otáčanie zmení. Niektoré pohony tiež podporujú zoslabovanie poľa: zníženie napätia poľa pod nominálnu rýchlosť zvyšuje rýchlosť na úkor krútiaceho momentu, čo je technika používaná na prevádzku s konštantným výkonom nad základnou rýchlosťou.

Regulácia otáčok a krútiaceho momentu 12V DC motora s premenlivou rýchlosťou

Presné riadenie otáčok a krútiaceho momentu jednosmerného motora obvody začínajú pulzno-šírkovou moduláciou. Pre a 12V DC motor s premenlivou rýchlosťou , prepínanie H-mostíka na báze MOSFET pri 20 kHz dodáva priemerné napätie od 0 do 12 V. V testovanom 12 V, 50 W jednosmernom motore bola rýchlosť bez zaťaženia pri 100 % pracovnom cykle 3200 ot./min. Pri 50 % pracovnom cykle otáčky klesli na približne 1550 ot./min., pričom sa zachovala plynulá rotácia s menej ako 2 % zvlnením rýchlosti. Krútiaci moment však zostal takmer úmerný priemernému prúdu: pri 1 A produkoval motor 0,12 Nm; pri 3 A dosiahol krútiaci moment 0,35 Nm. Tento lineárny vzťah medzi prúdom a krútiacim momentom uľahčuje implementáciu obmedzenia krútiaceho momentu snímaním prúdu kotvy a znížením pracovného cyklu PWM, ak je prekročená prednastavená prahová hodnota.

Uzavretá regulácia ďalej zvyšuje výkon. Pridanie kvadratúrneho enkodéra na hriadeľ motora umožňuje mikrokontroléru udržiavať nastavenú rýchlosť v rozmedzí ±1 %. Na reguláciu krútiaceho momentu prúdový snímač v slučke kotvy napája PI regulátor, ktorý upravuje signál PWM v reálnom čase. V priemyselných nastaveniach je k dispozícii samostatne budený motor s a Schéma zapojenia 4-vodičového jednosmerného motora poskytuje dodatočnú možnosť riadenia orientovaného na pole: udržiavajte konštantné napätie poľa pre vysoký krútiaci moment pri nízkych otáčkach, potom zoslabte pole, aby sa rozšíril rozsah otáčok. Údaje ukazujú, že zníženie prúdu poľa o 30 % môže zvýšiť maximálnu rýchlosť približne o 40 %, hoci dostupný krútiaci moment opačne klesá.

Jednosmerný motor vs. striedavý motor: Ako funguje striedavý motor?

Porozumenie ako funguje striedavý motor pomáha objasniť výhody a limity jednosmerného motora. Najbežnejší AC indukčný motor pracuje na princípe rotujúceho magnetického poľa. Keď trojfázový striedavý prúd preteká statorovými vinutiami vzdialenými od seba 120°, vytvára magnetické pole, ktoré sa otáča synchrónnou rýchlosťou – 1800 ot./min. pre 4-pólový motor na 60 Hz. Toto rotujúce pole indukuje prúd v tyčiach rotora a interakcia vytvára krútiaci moment. Jednofázový indukčný motor potrebuje štartovacie vinutie a kondenzátor na vytvorenie fázového posunu a spustenie rotácie. Na rozdiel od jednosmerného motora je rýchlosť indukčného motora pevne spojená s napájacou frekvenciou a sklzom (zvyčajne 2–5 % pod synchrónnou rýchlosťou pri plnom zaťažení).

Naproti tomu a 12V DC motor s premenlivou rýchlosťou mení rýchlosť jednoducho úpravou napätia a jeho rozbehový krútiaci moment môže presiahnuť 200 % menovitého krútiaceho momentu bez zložitej elektroniky pohonu. Striedavé motory vynikajú v aplikáciách s konštantnou rýchlosťou a vysokým výkonom, zatiaľ čo jednosmerné motory – najmä brúsené a BLDC typy – dominujú batériovým a presným servo úlohám. The schéma zapojenia jednosmerného motora nastavenie je tiež jednoduchšie pre variabilné otáčky: jeden PWM regulátor oproti pohonu s premenlivou frekvenciou potrebný na riadenie rýchlosti striedavého prúdu. Výber medzi nimi závisí od požadovaného rozsahu otáčok, tolerancie údržby a dostupného zdroja energie.

Previous: Prehrievanie a oprava motora chladiča močiarov: Kompletný sprievodca Next: Žiadny ďalší článok