تعریف موتور DC و انواع آن

تعریف موتور DC و انواع آن:
انواع موتور DC را می توان به 4 گروه اصلی موتور جاروبک دار، براشلس، سروو موتور و موتور پله ای تقسیم کرد.

موتورهای DC یا موتورهای جریان مستقیم، اداوت الکترومکانیکی هستند که از اثر متقابل میدان های مغناطیسی و رساناها استفاده می کنند و انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی چرخشی تبدیل می کنند.

انواع مختلف موتورهای DC از نظر ساختمان و کاربرد با یکدیگر متفاوت هستند.

موتورهای الکتریکی DC، از چرخش زاویه ای پیوسته بهره می برند و می توانند پمپ ها، فن ها، کمپرسورها و چرخ ها را به حرکت در آورند.

همانند موتورهای DC گردان متداول، موتورهای خطی نیز موجود هستند که این موتورها می توانند حرکت خطی پیوسته را تولید کنند.

در حالت کلی می توان گفت دو طبقه بندی اساسی برای انواع موتورها وجود دارد: موتورهای AC و موتورهای DC.

موتورهای AC، معمولا در کاربردهای صنعتی تک فاز یا چند فاز توان بالا مورد استفاده قرار می گیرند که در آن ها به سرعت و گشتاور چرخشی ثابتی برای کنترل بارهای بزرگ مانند فن ها و پمپ ها نیاز است.

در ادامه قصد داریم به بررسی فقط نوع دیگر از این موتورها، یعنی موتورهای DC بپردازیم که در بسیاری از مدارات الکترونیکی، کنترل موقعیت، میکروپروسسور، PIC و رباتیک مورد استفاده قرار می گیرند.

موتور DC یا موتور جریان مستقیم (Direct Current Motor) را می توان متداول ترین محرک (Actuator) برای تولید یک حرکت پیوسته دانست که حرکت خطی یا چرخشی آن به سادگی کنترل می شود و به همین دلیل برای استفاده در کاربردهای کنترل سرعت، کنترل نوع سروو (Servo) و موقعیت انتخابی بسیار ایده آل محسوب می شود.

یک موتور DC از دو قسمت تشکیل شده است، قسمت اول که استاتور (Stator) نام دارد و بخش ثابت موتور DC در نظر گرفته می شود و قسمت دوم که روتور (Rotor) نام دارد و قسمت گردان موتور است. در تصویر زیر نمایی از یک موتور DC کوچک عادی نشان داده شده است.

در نتیجه می توان گفت انواع موتور DC به سه گروه زیر تقسیم می شوند:

موتور دارای جاروبک (Brushed Motor):
این نوع از موتورها، با استفاده از عبور جریان الکتریکی از کموتاتور (Commutator) و جاروبک های کربنی، میدان مغناطیسی را در روتور سیم پیچی شده تولید می کنند و به همین دلیل به آن ها موتورهای جاروبک دار یا دارای جاروبک گفته می شود.

میدان مغناطیسی استاتور را می توان یا با استفاده از مغناطیس های دائم (Permanent Magnets) و یا با استفاده از سیم پیچی میدان استاتور تولید کرد. معمولا موتورهای DC جاروبک دار ارزان قیمت و کوچک هستند و کنترل آن ها بسیار آسان است.

موتور بدون جاروبک یا براشلس (Brushless Motor):
این نوع از موتورها، با بهره گیری از مغناطیس دائم های متصل به روتور، یک میدان مغناطیسی در روتور به وجود می آورند و در واقع عمل کموتاسیون در آن ها به صورت الکتریکی انجام می شود.

موتورهای بدون جاروبک یا براشلس معمولا دارای اندازه کوچک تری هستند، اما نسبت به موتورهای جاروبک دار قیمت بالاتری دارند؛ زیرا در استاتور آن ها از سنسورهای اثر هال برای تولید میدان دوار استاتور استفاده شده است.

در عوض، این موتورها مشخصه گشتاور-سرعت بهتر، راندمان بالاتر و نیز طول عمر بیشتری نسبت به موتورهای جاروبک دار معادل خود دارند.

موتور سروو (Servo Motor):
این نوع از موتورها را می توان نوعی از موتورهای DC جاروبک دار دانست که در آن ها از فرمی از کنترل فیدبک موقعیت، متصل به شفت روتور، بهره گرفته شده است.

این اتصالات توسط کنترل کننده نوع PWM یا مدولاسیون پهنای پالس کنترل می شوند و عمدتا در سیستم های کنترل موقعیت و مدل های کنترل رادیویی مورد استفاده قرار می گیرند.

موتورهای DC عادی، دارای مشخصه خطی سرعت چرخش با گشتاور چرخشی هستند. سرعت چرخش توسط ولتاژ DC اعمال شده به موتور و گشتاور چرخشی توسط جریان سیم پیچ های موتور تعیین می شوند.

سرعت چرخش موتورهای DC از چند دور بر دقیقه (Revolutions per Minute) تا چند هزار دور بر دقیقه در تغییر است و همین امر آن ها را برای کاربردهای الکترونیکی، مکاترونیکی، اتوماسیون و رباتیک مناسب می سازد.

از طریق اتصال این موتورها به چرخ دنده ها (Gearboxes) می توان سرعت گردش آن ها را کاهش داد، در حالی که هم زمان گشتاور خروجی موتور در سرعت های بالا، افزایش می یابد.