موتور DC و مدل آن

موتور DC و مدل آن

ماشین های DC برای 100سال برای درایوهای سرعت قابل تنظیم (adjustable speed drive) مورد استفاده قرار می گرفتند و کنترل گشتاور متغیر بر روی این ماشین ها اجرا می شد. مهم ترین مشکل این ماشین ها هزینه تعمیر و نگهداری آنها و همچنین بازده پایین تر نسبت به ماشین های AC می باشد و مهمترین مزیت این ماشین ها کنترل دقیق سرعت شان می باشد. اگرچه بعد از 1980 با پیشرفت الکترونیک قدرت و تکنولوژی کنترل ماشین های AC، ماشین های DC از رده خارج شدند اما هنوز صنایع قدیمی و صنایعی که به کنترل خیلی دقیق نیاز دارند همچون جرثقیل های غول پیکر از ماشین DC استفاده می کنند.

ساختار موتور DC:

همان طور که از شکل زیر مشخص است موتور DC دارای یک سیم پیچی میدان برای تحریک شار و یک سیم پیچی آرمیچر برای تولید گشتاور می باشد:

Structure of DC Machine

موتور DC را بر اساس نحوه اتصال سیم پیچی های میدان و آرمیچر می توان به چهار دسته سری، موازی، کمپوند و تحریک مستقل تقسیم بندی کرد:

Kind of DC Machine

ماشین کمپوند که در اصل ترکیب سری و موازی می باشد به دو نوع اضافی و نقصانی تقسیم بندی می شود:

Compound

هر کدام از این ساختارها دارای مشخصه گشتاور-سرعت متفاوتی می باشند که با توجه به پیشرفت تکنولوژی الکترونیک قدرت ساختار تحریک مستقل بطور گسترده مورد استفاده قرارگرفت. در ماشین DC سری و کمپوند جریان آرمیچر نیز برای تولید شار تحریک شرکت می کند. در ماشین DC سری جریان آرمیچر همان جریان میدان است. در ماشین کمپوند اضافی جهت شار تولید شده بوسیله جریان آرمیچر در جهت شار جریان سیم پیچی تحریک است ولی در ماشین کمپوند نقصانی جهت شار تولید شده بوسیله جریان آرمیچر مخالف جهت شار جریان سیم پیچی تحریک است. برای اینکه گشتاور پیوسته داشته باشیم باید جهت جریان آرمیچر زمانی که از زیر قطب N عبور کرده و می خواهد زیر قطب S قرار گیرد عوض کرد بنابراین موتور DC به یک یکسو ساز نیاز دارد. وظیفه یکسوسازی بر عهده کموتاتور و براش ها است. این ساختار را می توانید در شکل زیر ببینید:

Commutator and Brush

که شکل موج شار تولید شده بصورت زیر است:

Flux of DC Machine

توزیع فضایی شار فاصله هوایی از جمع شارهای تولید شده بوسیله ی جریان آرمیچر و جریان میدان بوجود می آید. اعوجاج توزیع فضایی شار با بزرگ شدن اندازه جریان آرمیچر بدتر می شود. این اعوجاج شار به علت عکس العمل آرمیچر زمانی که از نقطه صفر (null) عبور می کند و جهت جریان عوض می شود بوجود می آید. در این زمان بدلیل اتصال کوتاه شدن سیم پیچی و جریان اتصال کوتاه زیاد ممکن است کموتاتور جرقه بزند و در طول زمان خراب شود. برای کاهش دادن این اثر مضر، می توان از سیم پیچی جبرانگر استفاده کرد که بصورت زیر قرار می گیرند:

Compensation Winding

در ماشین های DC بزرگ به علت بزرگ بودن جریان اتصال کوتاه حتماً باید از این سیم پیچی استفاده شود.

مدار معادل موتور DC:

با توجه به توضیحات بالا می توان مدار معادل موتور DC را بصورت زیر در نظر گرفت:

Equivalent Circuit of DC Machine

با توجه به مدل بالا معادلات حاکم بر موتور DC بصورت زیر است:

41

که e نیروی ضد محرکه (EMF) است و اثر عکس العمل آرمیچر را نشان می دهد. Va ولتاژ ترمینال موتور، Te گشتاور الکتریکی تولیدی موتور، λf شار نشتی، Vf ولتاژ سیم پیچی میدان، Ke ثابت نیروی ضد محرکه، KT ثابت گشتاور، ωrm سرعت موتور، Ra مقاومت سیم پیچی آرمیچر، Rf مقاومت سیم پیچی میدان، La اندوکتانس سیم پیچی آرمیچر، Lf اندوکتانس سیم پیچی میدان و Vb افت ولتاژ روی براش ها است که به سرعت چرخش روتور و میزان سایش براش ها بستگی دارد. این افت ولتاژ دارای مشخصه غیر خطی است و معمولاً کمتر از 1 درصد ولتاژ نامی ماشین DC می باشد بنابراین از آن صرف نظر می شود. توجه کنید که اگر از واحد MKS استفاده شود، Ke و KT یکی هستند.

معادله چرخش روتور نیز بصورت زیر است:

42

که TL گشتاور بار می باشد و معمولاً دارای مشخصه غیر خطی می باشد و تابعی از سرعت موتور می باشد. J ممان اینرسی سیستم چرخان، B ضریب اصطکاک می باشد که بصورت غیر خطی به سرعت و جهت آن وابسته است. با توجه به معادلات بالا بلوک دیاگرام ماشین DC برای شبیه سازی بصورت زیر می باشد:

Block of DC machine

برای دانلود این مدل بر روی عکس زیر کلیک کنید.

Download

adjustable speed drive Armature armature winding back EMF constant brush commutator compensation winding compound Machine Cumulative compound Machine DC Machine DC Motor Differential compound Machine electrical torque EMF equvalent circuit of DC Machine field field winding flux Friction Coefficient load torque MKS Moment of inertia Separately Excited Machine Series Machine Shunt Machine torque torque constant براش بلوک دیاگرام ماشین DC تحریک شار توزیع فضایی شار فاصله هوایی ثابت گشتاور ثابت نیروی ضد محرکه جریان آرمیچر جریان میدان درایوهای سرعت قابل تنظیم ساختار ماشین DC سرعت موتور سیم پیچی آرمیچر سیم پیچی جبرانگر سیم پیچی میدان ضریب اصطکاک عکس العمل آرمیچر کموتاتور کنترل دقیق سرعت کنترل سرعت کنترل گشتاور متغیر گشتاور گشتاور الکتریکی گشتاور بار ماشین DC ماشین DC تحریک مستقل ماشین DC سری ماشین DC شنت ماشین DC کمپوند ماشین DC کمپوند اضافی ماشین DC کمپوند نقصانی ماشین DC موازی ماشین های AC ماشین های DC مدار معادل موتور DC مدل ماشین DC مشخصه گشتاور-سرعت معادلات موتور DC ممان اینرسی موتور DC موتور های DC نیروی ضد محرکه یکسو ساز،شبیه سازی با متلب،شبیه سازی با Matlab

21 Comments

bahman

درباره5 سال ago

عالی بود متشکرم در صورت امکان بلوک دیاگرام شبیه سازی شده ماشین dcبا نرم افزار متلب را برام ارسال کنید . با تشکر

پاسخ

Admin

درباره5 سال ago

لینک دانلود در انتهای مطلب قرار دارد.

پاسخ

sheyda

درباره5 سال ago

salam mamnun az matalebe fogholadatun lotfan gheyd konid machine shabih sazi shode che noi hast .. seri movazi ya,,, ba tashakor

پاسخ

Admin

درباره5 سال ago

این یک موتور DC تغذیه جداگانه است یعنی تغذیه میدان بصورت جداگانه است.

پاسخ

میثم

درباره5 سال ago

مرسی دوستان عالی بود مهندس سیالات هستم و مشغول به کار تعمیر و نگهداری هستم و توانایی همکاری تجربه های فنی رو دارم

پاسخ

faeze

درباره4 سال ago

سلام این برنامه با نرم افزاری باز می شود با متلب نمی توان آن را باز کرد.

پاسخ

Admin

درباره4 سال ago

حتماً نسخه نرم افزارتان قدیمی است.این فایل با نسخه 2012b شبیه سازی شده است.
 

پاسخ

hamid

درباره4 سال ago

با سلام و عرض خسته نباشید خیلی سایت مفید و جالبی دارید ممنونم از زحمات شما

پاسخ

محمد جواد عبادتی

درباره4 سال ago

سلام دوست من ممنون از مطلبی که گذاشتین من یک متور دی سی برای لیفت تراک دارم و از باطری تغذیه میشه که باطری حدودا 48 ولت 200 آمپر هستش من از طریق درایو کردن موتور با روش PWM متور را درایو کردم و از حدودا 40 عدد وی ماسفت قدرت استفاده کردم که حدودا میشه 8 کیلو وات قدرت به موتور . حالا سوالی که برام مطرح شده اینه که : 1- روش دیگه ای برای کنترل موتور دی سی با ولتاژ ورودی دی سی وجود داره ؟ (نه روش برش موج از تریق تریستور های قدرت که تو ac به کار میره چون ولتا ژ من دی سی است و از باطری تامین میشه ) 2- مدار بخاطر و جود جرقه های موتور یا همان برگشتی های فوق قوی از موتور به شدت آسیب میبینه من حتی در خروجی دستگاه یا همان ورودی موتور تعدادی المنت گذاشتم با اهم پایین بهتر شد اما باز هم این مشکل وجود داره و بعد این جریان ار دیود های سریع فرکانسی استفاده کرده اما اونهاهم جواب نداده و دنبال روش مناسب میگردم . لطفا دقیق راهنمایی کنید ممنون میشم دوست من . تازه از روش های دیگه هم کمک گرفتم ولی خوب جواب ندادن . موتور های توان پایین را به خوبی راه اندازی کردم اما این خیلی گردن کلفته ...

پاسخ

Admin

درباره4 سال ago

روش دیگر استفاده از چاپرهای dc یا همان مبدلهای dc-dc است.

مثلاً مبدل بوست را می توانید استفاده کنید که البته ممکن است طراحی سلف آن نیز مشکلاتی در پی داشته باشد اما خوبی این روش ثابت بودن ولتاژ خروجی و کنترل آن با ضریب وظیفه است.

فقط باید توجه داشته باشید که اگر خروجی منفی برای عکس کردن دور موتور نیز بخواهید باید از ساختار مناسب دیگری استفاده کنید یا اگر فیلد موتور در اختیار باشد /ان را برعکس کنید.

معمولاً برای بارهایی مثل موتور دی سی که خاصیت سلفی دارند یک دیود بصورت موازی با موتور قرار می دهند اگر این کار را کرده اید و باز هم مشکل دارید فکر کنم مشکل به یکی از این سه مورد مربوط می شود:

1-فرکانس سوئیچینگ خیلی زیاد است.

2-باید از مدارات اسنابر برای حفاظت از کلیدها استفاده کنید.

3-زمان مرده بین سوئیچینگ کلیدها کم است و باید کمی بیشتر شود.

پاسخ

مهدی

درباره4 سال ago

من معادلاته ولتاز وجریان در موتور های dcنت شنت رو میخوام چرا نمیاره

پاسخ

Admin

درباره4 سال ago

کافی است که از روی مدار معادل شنت و روابط ولتاژ نیرومحرکه و سرعت معادلات را بدست آورید.

پاسخ

محسن

درباره3 سال ago

لطفا معادلات و بلوک دیاگرام ماشین کمپوند شنت کوتاه بزارید dc

پاسخ

Admin

درباره3 سال ago

 کافی است که با توجه به مدار معادل این موتور و روابط موتور معادلات را بدست آورید.

پاسخ

ahmad

درباره3 سال ago

مطالب بسیار زیبا بود متشکرم

پاسخ

faeghe

درباره3 سال ago

سلام امکانش هست تابع تبدیل یک موتور dcرو برام ایمیل کنید. میخوام معادله مشخصه اش درجه 2 باشه

پاسخ

Admin

درباره3 سال ago

در انتهای پست زیر تابع انتقال موتور دی سی داده شده است:

http://motodrive.ir/%d8%a2%d9%85%d9%88%d8%b2%d8%b4-%d8%b4%d8%a8%db%8c%d9%87-%d8%b3%d8%a7%d8%b2%db%8c-%d9%82%d8%b3%d9%85%d8%aa-%d8%a7%d9%88%d9%84

پاسخ

محمود

درباره3 سال ago

با سلام میخاستم بدونم که امکان استفاده از این مدل یعنوان ژنراتور هست یا نه ؟ تاتشکر از سایت فوق العادتون

پاسخ

Admin

درباره3 سال ago

می توانید استفاده کنید فقط باید کمی آن را تغییر دهید:

جهت جریان آرمیچر برعکس می باشد یعنی باید رابطه زیر پیاده سازی شود:

Vt=Ea-Ra*Ia-La*dIa/dt

همچنین ولتاژ ترمینال با جریان آرمیچر رابطه باید داشته باشد.

پاسخ

insane

درباره6 ماه ago

سلام.میشه بپرسم چطوری خاصیت سلفی کموتاتور رو از بین می برند؟

پاسخ

Admin

درباره6 ماه ago

کموتاتور اصلاً خاصیت سلفی ندارد. منظورتون را بیشتر توضیح بدهید.

پاسخ

Leave a Comment

Please be polite. We appreciate that.
Your email address will not be published and required fields are marked