מנוע DC (זרם ישר).

מנוע זרם ישר (DC) הוא סוג של מכונה חשמלית הממירה אנרגיה חשמלית לאנרגיה מכנית. מנועי DC לוקחים כוח חשמלי באמצעות זרם ישר וממירים אנרגיה זו לסיבוב מכני.

מנועי DC משתמשים בשדות מגנטיים המתרחשים מהזרמים החשמליים הנוצרים, המניעים את התנועה של רוטור קבוע בתוך פיר המוצא. מומנט המוצא והמהירות תלויים הן בכניסה החשמלית והן בעיצוב המנוע.

מנועי DC מייצרים מומנט והתנעה גבוהים להנעת ציוד כגון מסועים, מעליות, מנופים ומנופים.

מנועי DC

מהו מנוע DC?

מנוע DC הוא סוג של מנוע חשמלי שמשתמש בזרם ישר כמקור אנרגיה. יש לו שני חלקים נפרדים: האבזור והסטטור, המחוברים על ידי קומוטטור סיבובי. קומוטטור זה הופך את הזרם בין הרוטור לספק הכוח, ומייצר מומנט סיבובי יציב. ישנם שני סוגים של מנועי DC: מוברש וחסר מברשת. מנועי DC מוברש מפעילים זרם על הרוטור דרך מברשות, בעוד שמנועי DC ללא מברשות משתמשים במגנטים קבועים ליצירת זרם.

מנועי DC קל יותר להתקנה ולתחזוקה מאשר מנועי AC. הם גם קלים יותר לשירות מאשר עמיתיהם AC שלהם. בנוסף, מנועי DC יכולים להחליף בקלות ציוד תעשייתי. לעומת זאת, מנוע AC עשוי לדרוש תכנון מחדש של כל המעגל כך שיתאים למנוע DC.

מנוע זרם ישר

סוגי מנועי DC

ישנם סוגים רבים ושונים של מנועי DC. חלקם משמשים בבתים בעוד שאחרים משמשים במפעלים. הם משמשים במאווררים, מערכות מיזוג אוויר ומדפסות. חלקם אף משמשים בכלי רכב נשלטים מרחוק. בנוסף, הם משמשים בציוד רפואי. אלו הם כמה מהיישומים הנפוצים ביותר של מנועי DC. HZPT הוא אחד מיצרני המנועים החשמליים DC המקצועיים בסין, אנו יכולים להציע מנועי DC סטנדרטיים וכן מנועי DC לא סטנדרטיים בהתאם לדרישות הלקוחות.

עקרון העבודה של מנוע DC

מנועי DC פועלים על העיקרון של אינדוקציה אלקטרומגנטית, הקובע שמוליך בתוך שדה מגנטי חווה כוח. מגנטים קבועים ואלקטרומגנטים משמשים במנועים גדולים וקטנים כאחד. המגנטים הקבועים מאבדים את המגנטיות שלהם במהלך בלאי, בעוד שהאלקטרומגנטים מופעלים כאשר זרם עובר דרך הליבה שלהם.

זרם הזורם דרך פיתולי הרוטור מפתח שדה מגנטי סביב הפיתולים, המקיים אינטראקציה עם השדה המגנטי של הסטטור. אינטראקציה זו יוצרת כוח שמתבטא כסיבוב של הרוטור. על פי חוק שימור האנרגיה, הכוח חייב להיות מנוגד, וה-EMF האחורי של מנוע DC מספק התנגדות לכוח.

האבזור של מנוע DC אינו מסתובב כאשר אין עומס מופעל. כאשר עומס מופעל על המנוע, הוא מתחיל להסתובב, וכמות גדולה של זרם זורמת דרך האבזור. זה נובע מההתנגדות הנמוכה של הפיתולים. זה גורם לכוח חשמלי נגדי (CEMF) שמתנגד למתח הטרמינל המופעל. הכוח הנוצר הזה נקרא מומנט. המומנט שנוצר על ידי מנוע DC נמדד בניוטון-מטרים.

מנוע DC פועל על ידי הפעלת הרוטור שלו, המורכב בדרך כלל מחוט נחושת הכרוך סביב ציר. לאחר מכן רוטור זה מסתובב בשדה מגנטי ומייצר מומנט. במהלך תהליך זה, זרם חשמלי זורם כל הזמן דרך הפיתולים.

עקרון העבודה של מנוע DC
עקרון העבודה של מנוע DC

יישומים של מנועי DC

עם הסוגים הרבים של מנועי DC, יש מגוון רחב של שימושים שניתן לעשות בהם שימוש במנועי DC.

כל סוג של מנוע מציע את היתרונות שלו, באופן כללי, ישנם מגוון יישומים עבור מנוע DC. בבית, מנועי DC קטנים יותר משמשים בצעצועים, כלים, כמו גם מכשירי חשמל ביתיים שונים. בקמעונאות ניתן למצוא את השימושים במנועי DC במסועים וגם בפטיפונים. בסביבה תעשייתית, למנועי DC מאסיביים יש גם בלמים ויישומים לאחור.

להלן מספר שימושים מיוחדים במנועי DC:

למרות שמאווררי תקרה מסורתיים משתמשים במנועי AC, יש כמות הולכת וגוברת של מאווררי תקרה המופעלים על ידי מנוע DC בשוק. הם הולכים וגדלים בפופולריות מכיוון שהם הרבה יותר סבירים מאשר עמיתיהם AC, בשל אופן פעולתם.

כפי שלמדנו במדריך זה מנועי DC מנצלים שדות מגנטיים כדי להמיר אנרגיה חשמלית להספק מכני ובעזרת מנועים ללא מברשות ניתן לשלוט על מאווררי תקרה עם מנועי DC באמצעות חשמל AC ביתי סטנדרטי.

החיסרון היחיד של מנוע DC הוא המחיר, אולם החיסכון באנרגיה יכול בקלות לפצות על העלות.

משאבות שהן הידראוליות הן כלי תעשייתי חשוב המשמש כמעט בכל מיני תעשיות כמו כרייה, ייצור בנייה, פלדה. מנועי DC משמשים להנעת משאבות אלו בשל בקרת המהירות המשתנה הפשוטה והתגובה המהירה כאשר הן נעות.

בדומה למאווררי תקרה, משאבת המנוע DC הרוויחה מהמצאת מנועי DC חסרי מברשות זולים יותר, שקל הרבה יותר לתחזק אותם עם קנה מידה תעשייתי כה נרחב.

מנועי DC לצעצועים הם אופציה פופולרית הן עבור חובבים והן עבור יצרנים. "מנועי צעצוע" אלה משמשים לעתים קרובות בצעצועים לילדים, כגון רכבות ורכבות בשליטה מרחוק. ניתן להשתמש במנועי DC קטנים בסוג זה של הגדרה מכיוון שהם פשוטים לתפעול ועמידים במיוחד.

הטווח הרחב של מתחים הזמינים עבור מנועי DC פירושו שניתן להשתמש בהם במשחקים שצריכים מהירות וסוגים שונים, כמו גם כאלו הדורשים שימוש במנוע DC עם בקר.

ישנם סוגים רבים של מנועים המועסקים במכוניות חשמליות, מנועי DC עבור מכוניות חשמליות פופולריים בשל היעילות האנרגטית והעמידות לאורך זמן.

לצד יצרנים מקצועיים, חובבים רבים ובוני רכבי ערכות אוהבים מנועי DC גדולים בגלל מומנט ההתנעה הגבוה שלהם, במיוחד מנועים מפותלים בסדרה והמהירויות המשתנות שלהם בהתאם לכניסת המתח.

"רובוט" הוא מונח רחב עם זאת, עבור חובבים ומהנדסים רבים, הם כל מכשיר שהוא אלקטרומכני שנועד לבצע עבודה מסוימת. ניתן להשתמש במנועי DC המיועדים לרובוטים כדי "להפעיל" עצמים כגון זרועות, מסילות או מצלמות, מה שהופך את המנוע הזה לפופולרי במיוחד מסיבות רבות.

מנועי DC שימושיים במיוחד בשל היעילות והמומנט המצוינים שלהם, מה שהופך אותם לאידיאליים לרובוטיקה.

אופניים חשמליים פופולריים מכיוון שהם אינם דורשים רישיון, אם המהירות המקסימלית המסייעת היא מתחת ל-20 מייל לשעה. כדי להבטיח את רמות ההספק ואת המומנט הדרוש, מנועי DC ללא מברשות משמשים בדרך כלל לאופניים חשמליים.

אופניים חשמליים משתמשים במנוע DC קומפקטי המובנה ברכזת של הגלגל האחורי או הקדמי, או מותקן במרכז האופניים ומחובר לגלגל השיניים של הדוושה.