موتورها چگونه کار می کنند و چگونه موتور مناسب را انتخاب کنیم؟
موتورها را می توان عملاً در همه جا پیدا کرد. این راهنما به شما کمک می کند تا اصول اولیه موتورهای الکتریکی، انواع موجود و نحوه انتخاب موتور صحیح را بیاموزید. سؤالات اساسی که هنگام تصمیم‌گیری برای خرید موتور الکتریکی اینکه کدام موتور برای یک برنامه مناسب‌تر است پاسخ داده شود، این است که کدام نوع را انتخاب کنم و کدام مشخصات مهم است.
موتورها چگونه کار می کنند؟
موتورهای الکتریکی با تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی به منظور ایجاد حرکت کار می کنند. نیرو از طریق تعامل بین میدان مغناطیسی و سیم پیچ جریان متناوب (AC) یا مستقیم (DC) در موتور ایجاد می شود. با افزایش قدرت جریان، قدرت میدان مغناطیسی نیز افزایش می یابد. قانون اهم (V = I*R) را در ذهن داشته باشید. ولتاژ باید افزایش یابد تا با افزایش مقاومت، همان جریان را حفظ کند.
موتورهای الکتریکی همچون موتور الکتریکی موتوژن مجموعه ای از کاربردها دارند. مصارف صنعتی متعارف شامل دمنده ها، ماشین آلات و ابزارهای برقی، فن ها و پمپ ها می باشد. علاقه‌مندان معمولاً از موتورها در کاربردهای کوچک‌تری استفاده می‌کنند که نیاز به حرکت دارند، مانند روباتیک یا ماژول‌های چرخ دار.
انواع موتور:
انواع مختلفی از موتورهای DC وجود دارد، اما رایج ترین آنها براش یا بدون جاروبک است. موتورهای ویبره، استپر موتور و سروو موتور نیز وجود دارد.
موتورهای برس DC یکی از ساده ترین موتورها هستند و در بسیاری از لوازم خانگی، اسباب بازی ها و اتومبیل ها یافت می شوند. آنها از برس های تماسی استفاده می کنند که با یک کموتاتور برای تغییر جهت جریان متصل می شوند. تولید آنها ارزان است و کنترل آنها ساده است و گشتاور بسیار خوبی در سرعت های پایین (برحسب دور در دقیقه یا RPM اندازه گیری می شود) دارند. چند نکته منفی این است که برای جایگزینی برس های فرسوده نیاز به نگهداری مداوم دارند، به دلیل گرم شدن برس سرعت محدودی دارند و می توانند صدای الکترومغناطیسی را از قوس برس ایجاد کنند.
موتورهای DC بدون جاروبک از آهنرباهای دائمی در مجموعه روتور خود استفاده می کنند. آنها در بازار سرگرمی برای کاربردهای هواپیما و وسایل نقلیه زمینی محبوب هستند. آنها کارآمدتر هستند، نیاز به تعمیر و نگهداری کمتری دارند، صدای کمتری تولید می کنند و چگالی توان بالاتری نسبت به موتورهای DC برس دار دارند. آنها همچنین می توانند به تولید انبوه برسند و شبیه یک موتور AC با RPM ثابت باشند، مگر اینکه از جریان DC تغذیه شوند. با این حال، معایبی نیز وجود دارد که شامل این است که کنترل آنها بدون تنظیم کننده تخصصی دشوار است و به بارهای راه اندازی کم و گیربکس های تخصصی در کاربردهای درایو نیاز دارند که باعث می شود هزینه سرمایه، پیچیدگی و محدودیت های محیطی بالاتری داشته باشند.
موتورهای ارتعاشی برای کاربردهایی که نیاز به لرزش دارند مانند تلفن های همراه یا کنترلرهای بازی استفاده می شود. آنها توسط یک موتور الکتریکی تولید می شوند و دارای یک جرم نامتعادل در محور محرک هستند که باعث ایجاد لرزش می شود. همچنین می‌توان از آنها در زنگ‌های غیرالکترونیکی که به منظور صدا یا زنگ هشدار یا زنگ در می‌لرزند، استفاده کرد.
هر زمان که موقعیت یابی دقیق در میان باشد، موتورهای پله ای دوست شما هستند. آنها در چاپگرها، ماشین‌ابزارها و سیستم‌های کنترل فرآیند یافت می‌شوند و برای گشتاور بالا ساخته شده‌اند که به کاربر توانایی حرکت از یک مرحله به مرحله دیگر را می‌دهد. آنها یک سیستم کنترلی دارند که موقعیت را از طریق پالس های سیگنال ارسال شده به راننده تعیین می کند، که آنها را تفسیر می کند و ولتاژ متناسبی را به موتور می فرستد. ساخت و کنترل آنها نسبتاً ساده است، اما حداکثر جریان را دائماً می کشند. فاصله گام های کوچک حداکثر سرعت را محدود می کند و در بارهای زیاد می توان از گام ها گذشت.
سروو موتورها یکی دیگر از موتورهای محبوب بازار سرگرمی هستند و برای کنترل موقعیت بدون دقت استفاده می شوند. برنامه های محبوب آنها شامل برنامه های کنترل از راه دور مانند وسایل نقلیه اسباب بازی RC و روباتیک است. آنها از یک موتور، پتانسیومتر و یک مدار کنترل تشکیل شده‌اند و بیشتر از طریق مدولاسیون عرض پالس (PWM)، از طریق ارسال پالس‌های الکتریکی به سیم کنترل کنترل می‌شوند. سرووها می توانند AC یا DC باشند. سرووهای AC می توانند نوسانات جریان بالاتری را تحمل کنند و برای ماشین آلات صنعتی استفاده می شوند، در حالی که سرووهای DC برای کاربردهای سرگرمی کوچکتر هستند. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد سرووها، مقاله نحوه کار موتورهای سروو ما را بررسی کنید.
سه نوع اصلی موتورهای AC وجود دارد: القایی، سنکرون و صنعتی.
موتورهای القایی به عنوان موتورهای ناهمزمان شناخته می شوند، زیرا آنها با سرعت ثابت یکسانی حرکت نمی کنند یا کندتر از فرکانس ارائه شده نمی چرخند. لغزش، تفاوت بین سرعت واقعی و سنکرون، برای تولید گشتاور، نیروی پیچشی که باعث چرخش می شود، در موتورهای القایی مورد نیاز است. میدان مغناطیسی که روتور این موتورها را احاطه کرده است به دلیل جریان القایی ایجاد می شود.
روتور موتورهای سنکرون با سرعت ثابتی که AC تامین می شود می چرخد. میدان مغناطیسی آنها توسط آهنرباهای دائمی ایجاد می شود. موتورهای صنعتی برای کاربردهای سه فاز با قدرت بالا مانند نوار نقاله یا دمنده طراحی شده اند. موتورهای AC را می توان در لوازم خانگی و سایر کاربردها مانند ساعت، فن و درایو دیسک نیز یافت.
هنگام خرید موتور باید به چه نکاتی توجه کرد:
چندین ویژگی وجود دارد که هنگام انتخاب موتور باید به آنها توجه کنید، اما ولتاژ، جریان، گشتاور و سرعت (RPM) از همه مهمتر هستند.
جریان چیزی است که موتور را نیرو می دهد و جریان بیش از حد به موتور آسیب می رساند. برای موتورهای DC، جریان کارکرد و استال مهم است. جریان عملیاتی مقدار متوسط جریانی است که انتظار می رود موتور تحت گشتاور معمولی بکشد. جریان استال، گشتاور کافی برای موتور را اعمال می کند تا با سرعت توقف یا 0RPM کار کند. این حداکثر مقدار جریانی است که موتور باید بتواند بکشد، و همچنین حداکثر توان زمانی که در ولتاژ نامی ضرب می شود. هیت سینک ها مهم هستند که دائماً موتور را کار می کنند یا آن را با ولتاژ بالاتر از نامی کار می کنند تا از ذوب شدن سیم پیچ ها جلوگیری کنند.
ولتاژ برای حفظ جریان خالص در یک جهت و برای غلبه بر جریان برگشتی استفاده می شود. هر چه ولتاژ بیشتر باشد، گشتاور بیشتر است. رتبه بندی ولتاژ یک موتور DC کارآمدترین ولتاژ را در حین کار نشان می دهد. حتما ولتاژ توصیه شده را اعمال کنید. اگر ولتاژ بسیار کمی اعمال کنید، موتور کار نخواهد کرد، در حالی که ولتاژ زیاد باعث کوتاه شدن سیم‌پیچ‌ها می‌شود که منجر به از دست دادن توان یا تخریب کامل می‌شود.
مقادیر عملیاتی و استال نیز باید با گشتاور در نظر گرفته شود. گشتاور عملیاتی مقدار گشتاوری است که موتور برای ایجاد آن طراحی شده است و گشتاور استال مقدار گشتاور تولید شده هنگام اعمال قدرت از سرعت استال است. همیشه باید به گشتاور عملیاتی مورد نیاز نگاه کنید، اما برخی از برنامه ها از شما می خواهند که بدانید تا چه حد می توانید موتور را فشار دهید. به عنوان مثال، با یک ربات چرخدار، گشتاور خوب برابر با شتاب خوب است، اما باید مطمئن شوید که گشتاور استال به اندازه کافی قوی است تا وزن ربات را بلند کند. در این مورد، گشتاور مهمتر از سرعت است.
سرعت یا سرعت (RPM) می تواند در مورد موتورها پیچیده باشد. قاعده کلی این است که موتورها در بالاترین سرعت کار می کنند اما در صورت نیاز به چرخ دنده همیشه امکان پذیر نیست. اضافه کردن چرخ دنده ها راندمان موتور را کاهش می دهد، بنابراین کاهش سرعت و گشتاور را نیز در نظر بگیرید.
اینها اصولی هستند که باید هنگام انتخاب موتور در نظر بگیرید. هدف یک برنامه کاربردی و اینکه از کدام جریان برای انتخاب نوع موتور مناسب استفاده می کند را در نظر بگیرید. مشخصات یک برنامه کاربردی مانند ولتاژ، جریان، گشتاور و سرعت تعیین می کند که کدام موتور مناسب تر است، بنابراین حتما به الزامات آن توجه کنید.
https://yektasanat.co/
