مقدمه: موتورهای DC به طور گسترده در زندگی روزمره ما از لوازم خانگی کوچک گرفته تا تجهیزات بزرگ خودروهای صنعتی استفاده می شود. تعداد زیادی موتور DC وجود دارد. موتورهای DC به طور کلی به دو دسته تقسیم می شوند: موتورهای DC میدان مغناطیسی سیم پیچی و موتورهای DC میدان مغناطیسی دائمی.
موتورهای DC برس دار و موتورهای DC بدون جاروبک
به عنوان دو نوع موتوری که اغلب ذکر می شود، بزرگترین تفاوت بین این دو برس است. موتور DC برس خورده از نیروی مغناطیسی دائمی به عنوان استاتور استفاده می کند، سیم پیچ روی روتور پیچیده می شود و انرژی از طریق عمل مکانیکی برس کربن و دستگاه کموتاتور منتقل می شود. به همین دلیل است که به آن موتور DC برس دار می گویند، در حالی که هیچ جزء مکانیکی مانند کموتاتور بین روتور و استاتور موتور DC بدون جاروبک وجود ندارد.
کاهش موتورهای DC برس شده به این دلیل است که دستگاه های قدرت با کارایی بالا به عنوان سوئیچ موتور در حالت کنترل کاربردی تر، اقتصادی تر و قابل اعتمادتر هستند و جایگزین مزایای موتورهای برس شده می شوند. دوم، موتورهای DC بدون جاروبک فاقد سایش برس هستند و مزایای بیشتری در نویز الکتریکی و نویز مکانیکی، بهره وری انرژی، قابلیت اطمینان و عمر دارند.
با این حال، موتورهای برس خورده هنوز یک انتخاب قابل اعتماد برای کاربردهای کم هزینه هستند. با کنترلر و سوئیچ مناسب می توان به عملکرد خوبی دست یافت. از آنجایی که تقریباً هیچ دستگاه کنترل الکترونیکی مورد نیاز نیست، کل سیستم کنترل موتور بسیار ارزان خواهد بود. علاوه بر این، می تواند فضای مورد نیاز برای سیم کشی و کانکتورها را ذخیره کند و هزینه کابل ها و کانکتورها را کاهش دهد که در کاربردهایی که نیازی به صرفه جویی در مصرف انرژی ندارند بسیار مقرون به صرفه است.
موتورها و درایوهای DC
موتورها و درایوها جدایی ناپذیر هستند، به خصوص در سال های اخیر، تغییرات بازار الزامات بیشتری را برای درایوهای موتور مطرح کرده است. اول از همه، نیاز بالایی به قابلیت اطمینان وجود دارد. عملکردهای حفاظتی مختلفی لازم است، و برای کنترل جریان موتور هنگام شروع، توقف یا توقف موتور، محدود کردن جریان داخلی مورد نیاز است. اینها همه پیشرفت هایی در قابلیت اطمینان هستند.
الگوریتم‌های کنترل درایو با راندمان بالا مانند فناوری کنترل دیجیتال چرخش موتور که از طریق کنترل سرعت و کنترل فاز به دست می‌آید، و فناوری کنترل موقعیت‌یابی با دقت بالا مورد نیاز محرک‌ها برای توسعه سیستم‌های کاربردی موتور با کارایی بالا ضروری هستند. این به الگوریتم‌های کنترل درایو کارآمد نیاز دارد که طراحان بتوانند به راحتی از آنها استفاده کنند. و اکنون بسیاری از تولیدکنندگان مستقیماً الگوریتم را سخت‌افزاری کرده و آن را روی آی‌سی درایور اعمال می‌کنند، که برای طراحان راحت‌تر است. طراحی راحت درایو اکنون محبوبیت بیشتری دارد.
ثبات همچنین نیازمند پشتیبانی از فناوری رانندگی است. بهینه سازی شکل موج رانندگی تاثیر زیادی در کاهش نویز و لرزش موتور دارد. فناوری محرک تحریک مناسب برای مدارهای مغناطیسی مختلف موتور می تواند تا حد زیادی پایداری موتورها را در هنگام کار کاهش دهد. علاوه بر این، پیگیری مداوم مصرف انرژی کمتر و راندمان بالاتر است.
نقش رانندگی نیم پل، یک روش معمول رانندگی برای موتورهای DC، تولید سیگنال های ماشه AC از طریق لوله های برق است، در نتیجه جریان های زیادی برای به حرکت درآوردن موتور ایجاد می شود. مدارهای رانندگی نیم پل در مقایسه با تمام پل، هزینه نسبتا پایینی دارند و شکل گیری آنها آسان تر است. مدارهای نیم پل مستعد بدتر شدن شکل موج و تداخل بین تبدیل های نوسان هستند. مدارهای تمام پل گرانتر و پیچیده تر هستند و ایجاد نشتی آسان نیست.
درایو محبوب PWM در حال حاضر یک راه حل رانندگی پر استفاده در موتورهای DC است. یکی از دلایل آن این است که می تواند مصرف برق منبع تغذیه را کاهش دهد و به طور فزاینده ای مورد استفاده قرار می گیرد. بسیاری از راه حل های PWM موتور در حال حاضر به سطح بالایی در بهبود چرخه کاری گسترده، پوشش فرکانس و کاهش مصرف برق دست یافته اند.
هنگامی که موتورهای برس دار توسط PWM به حرکت در می آیند، با افزایش فرکانس PWM تلفات سوئیچینگ افزایش می یابد. هنگام کاهش ریپل جریان با افزایش فرکانس، لازم است فرکانس و کارایی متعادل شود. درایو PWM تحریک موج سینوسی موتور براشلس نیز از نظر کارایی یک راه حل عالی است، اگرچه پیچیده تر است.
خلاصه
با تغییر الزامات عملکردی بازار ترمینال، الزامات برای عملکرد موتور DC و بهره وری انرژی به تدریج افزایش می یابد. چه از یک موتور DC برس دار یا یک موتور DC بدون جاروبک استفاده کنید، برای دستیابی به عملکرد موتور مطمئن تر، پایدارتر و کارآمدتر، لازم است فناوری درایو مناسب با توجه به نیاز صحنه انتخاب شود.
