مقدمة في دي سي موتورز

ما هو محرك DC:
محرك التيار المستمر هو محرك كهربائي يحول الطاقة الكهربائية بالتيار المستمر إلى طاقة ميكانيكية أو قوة دورانية. يتكون من جزأين ، الجزء الثابت والدوار ، حيث يتم تثبيت الملف على الجزء الثابت ، ويتكون الجزء المتحرك من سلسلة من الموصلات والفولاذ المغناطيسي. يتم تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية من خلال توفير الطاقة للجزء الثابت ، وتمرير التيار عبر لفات الجزء الثابت لتوليد مجال مغناطيسي ، ثم دفع الجزء المتحرك للدوران.

مبدأ عمل محرك DC:
مبدأ العمل لمحرك DC هو استخدام تفاعل المجال المغناطيسي والتيار الكهربائي لتدوير دوار المحرك. عندما يتم تمرير التيار ، فإنه يخلق مجالًا مغناطيسيًا على الجزء الثابت للمحرك ، وتتغير قطبية المجال المغناطيسي وفقًا لقطبية التيار. في الوقت نفسه ، يوجد أيضًا مغناطيس دائم على دوار المحرك. تتفاعل الأقطاب المغناطيسية لهذا المغناطيس الدائم مع الأقطاب المغناطيسية للجزء الثابت لتوليد عزم دوران يجعل الجزء المتحرك يبدأ بالدوران.
عندما يبدأ الدوار في الدوران ، فإنه يمر عبر المجال المغناطيسي للجزء الثابت. هناك تأثير للحركة النسبية هنا ، والتي ستولد قوة دافعة كهربائية في الدوار ، والتي يمكن اعتبارها تيارًا في الاتجاه المعاكس لتيار الإدخال. يولد هذا التيار مجالًا مغناطيسيًا خاصًا به ، والذي بدوره يتفاعل مع المجال المغناطيسي للجزء الثابت لزيادة أو تقليل عزم الدوران.
نظرًا لأن حجم القوة الدافعة الكهربائية مرتبط بسرعة الدوار ، فعندما تصل سرعة الدوار إلى الحد الأقصى ، ستصل القوة الدافعة الكهربائية إلى جهد مساوٍ لتيار الإدخال ، وقد وصل المحرك إلى حالة تشغيل ثابتة. في هذه الحالة ، الطاقة الناتجة للمحرك تساوي طاقة الإدخال. إذا كانت طاقة الخرج بحاجة إلى التغيير ، فمن الضروري ضبط تيار الإدخال أو سرعة الدوار.

ما هي مكونات ووظائف محرك التيار المستمر؟
تشتمل مكونات محرك التيار المستمر بشكل أساسي على الجزء الثابت ، والدوار ، والمغناطيس الدائم ، والمبدل ، والفرش. يلعب كل جزء دورًا لا يمكن تجاهله ، ويعملون معًا بشكل وثيق حتى يعمل محرك التيار المستمر بسلاسة. فيما يلي الدور المحدد لكل جزء:
1. الجزء الثابت: في محرك DC ، يكون الجزء الثابت عبارة عن مغناطيس مثبت على الغلاف ، حيث يتم ترتيب عدة مجموعات من الملفات. عندما يتم تنشيط ملف الجزء الثابت ، فإن المجال المغناطيسي الذي يولده سيعمل على الدوار ، وبالتالي تحقيق تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية أو طاقة كهربائية إلى طاقة ميكانيكية.
2. الدوار: الجزء المتحرك هو الجزء الدوار الذي يتم فيه دمج مجموعة واحدة أو أكثر من الموصلات. عندما يتفاعل المجال المغناطيسي للجزء الثابت وموصلات الدوار ، يتم إنشاء عزم الدوران ، مما يتسبب في دوران الجزء المتحرك.
3. المغناطيس الدائم: المغناطيس الدائم عبارة عن مغناطيس مصنوع من مادة NdFeB أو مواد مغناطيسية أخرى ، وتتمثل وظيفته في توفير مجال مغناطيسي ثابت يتطلبه الجزء الثابت ، وبالتالي تسهيل عمل محرك التيار المستمر.
4. المبدل: يستخدم المبدل لتغيير اتجاه التيار ، وبالتالي منع التيار من الانعكاس في ملفات الجزء الثابت. عادة ما يتكون من ملف ووصلة منزلقة.
5. الفرشاة: تعتبر الفرشاة جزءًا مهمًا جدًا من محرك التيار المستمر ، وهي مسؤولة عن نقل الإشارات الكهربائية بين الجزء الثابت والعمود الدوار. عادة ما تصنع الفرش من قضيب الكربون أو مادة تلامس الكربون المعدني.

ما هي مزايا محركات التيار المستمر؟
1. كثافة طاقة أعلى: بالمقارنة مع محركات التيار المتردد ، تتمتع محركات التيار المستمر بكثافة طاقة أعلى ويمكن أن توفر طاقة أكبر في نفس الحجم.
2. التحكم الدقيق: نظرًا لأنه يمكن التحكم في سرعة محرك DC بدقة عن طريق تعديل الجهد ، يمكن لمحرك DC تلبية متطلبات دقة أعلى.
3. بدء التشغيل والفرملة بشكل جيد: نظرًا لخصائص سرعة عزم الدوران الجيدة لمحرك DC ، يمكنه البدء والفرملة بسرعة.
4. مناسبة للتشغيل بسرعة عالية: تتميز محركات DC بكفاءة أفضل في التشغيل عالي السرعة ، لذا فهي مناسبة للتطبيقات عالية السرعة.

عيوب محركات التيار المستمر:
1. تكلفة الصيانة العالية: بالمقارنة مع المحركات الأخرى ، فإن محركات DC لها تكاليف صيانة أعلى.
2. مطلوب مبدل خارجي: تتطلب محركات التيار المستمر مبدلًا خارجيًا لتغيير قطبية القطبين حتى يتمكن الدوار من الاستمرار في الدوران.
3. دوائر التحكم المعقدة: تتطلب محركات التيار المستمر دوائر تحكم معقدة لتنظيم الجهد والتحكم في الاتجاه.

الاختلافات مقارنة بالمحركات الأخرى:
1. محركات التيار المتردد: محركات التيار المتردد مناسبة لتطبيقات السرعة المنخفضة وعزم الدوران العالي ، ولكنها ليست دقيقة ويمكن التحكم فيها لمسافات طويلة مثل محركات التيار المستمر.
2. المحركات المتدرجة: المحركات المتدرجة مناسبة للتطبيقات التي تتطلب تحكمًا دقيقًا في الموقع ، ولكنها غير قادرة على الدوران المستمر.
3. المحركات المؤازرة: المحركات المؤازرة مناسبة للتطبيقات التي تتطلب دقة عالية في التحكم في الوضع والسرعة ، ولكنها أكثر تكلفة.
تعد محركات التيار المستمر مناسبة للتطبيقات التي تتطلب كفاءة عالية وتحكمًا دقيقًا ، ولكنها تتطلب دوائر تحكم معقدة وتكاليف صيانة عالية

تتضمن معلمات أداء محركات التيار المستمر ما يلي:
1. الفولطية المقدرة: جهد العمل للمحرك المحدد في التصميم.
2. القدرة المقدرة: أقصى طاقة خرج محددة في تصميم المحرك.
3. السرعة المقدرة: سرعة دوران المحرك تحت الجهد المقنن والحمل المقنن.
4. التيار المقنن: تيار المحرك بالجهد المقنن والحمل المقنن.
5. خصائص الاستجابة الديناميكية: سرعة الاستجابة واستقرار المحرك في عملية التشغيل ، الكبح ، تغيير السرعة ، إلخ.
6. الكفاءة: نسبة طاقة خرج المحرك إلى الطاقة الكهربائية المدخلة.
7. معامل القدرة: نسبة طاقة خرج المحرك إلى طاقة الإدخال الظاهرة.
8. أداء تنظيم السرعة: ما إذا كان المحرك يمكنه تلبية متطلبات الحمل أو السرعة المختلفة أثناء التشغيل.

تقييم أداء محرك التيار المستمر:
1. استقرار السرعة: ينتج المحرك سرعة ثابتة تحت الحمل المقدر.
2. استقرار التشغيل: استقرار تشغيل المحرك عند بدء التشغيل ، والتسريع ، والكبح ، والتوقف.
3. القدرة على التكيف مع الحمل: قدرة المحرك على الضبط التلقائي لعزم الدوران الناتج والسرعة عندما يتغير الحمل.
4. الكفاءة: نسبة الطاقة الكهربائية التي يستهلكها المحرك إلى الطاقة الميكانيكية الناتجة أثناء التشغيل.
5. الضوضاء: صوت ميكانيكي يصدره المحرك.
6. قابلية الصيانة الجيدة: الهيكل الداخلي للمحرك بسيط وسهل الصيانة.
7. تعقيد نظام التحكم: تعقيد المعدات الإضافية مثل أجهزة التحكم وأجهزة الاستشعار التي يتطلبها المحرك.
يجب أن يقوم أداء محركات التيار المستمر بتقييم مختلف المعلمات بشكل شامل ، واختيار منتجات المحركات ذات أداء التكلفة الأفضل ، والاستقرار العالي ، وكثافة الطاقة العالية.

طرق إطالة عمر خدمة محركات التيار المستمر:
محرك التيار المستمر هو نوع من المحركات يستخدم بشكل شائع في الصناعة الحديثة. عمر الخدمة وتأثير التشغيل هما مفتاح الإنتاج الفعال للمؤسسات. لذلك ، يجب الانتباه إلى المشكلات التالية أثناء الاستخدام لإطالة عمر الخدمة.
1. التنظيف والصيانة: قم بتفكيك وتنظيف وصيانة محركات التيار المستمر واحدًا تلو الآخر كل عام ، وتصحيح الأخطاء في تشغيل المحرك ، واستبدال الأجزاء البالية في الوقت المناسب.
2. إضافة زيت التشحيم: يحتاج الجزء الداخلي من محرك التيار المستمر إلى زيت تشحيم للتشحيم ، لذلك من الضروري التحقق من حالة زيت التشحيم عند العمل لفترة طويلة ، واستبداله أو تعبئته بانتظام ، الأمر الذي لا يمكن أن يطيل فقط عمر خدمة المحرك ، ولكن تأكد أيضًا من تشغيل المحرك بثبات.
3. تحقق بانتظام من الأسلاك والأجزاء الأخرى للمحرك: تحقق مما إذا كانت لوحة الأسلاك الخاصة بالمحرك تتساقط ، أو مكسورة ، أو تالفة ، وما إلى ذلك ، مما قد يؤثر على حالة عمل المحرك بالكامل.
4. التحكم في درجة الحرارة: تحكم في درجة حرارة المحرك عن طريق تركيب وحدة تحكم في درجة حرارة المحرك للتأكد من أن المحرك يعمل ضمن نطاق درجة حرارة التشغيل العادية. ستؤدي درجة الحرارة العالية جدًا أو المنخفضة جدًا إلى إتلاف المحرك بسهولة.
5. الحماية عند الخروج من الخدمة: إذا كان محرك التيار المستمر خارج الخدمة لفترة طويلة ، فمن الضروري أولاً وضع المحرك في مكان جاف وجيد التهوية لمنع المحرك من التأثر بالجو الرطب والتآكل الكيميائي ، إلخ. ثانيًا ، من الضروري حماية المحرك وصيانته ، مثل قلب المحرك بانتظام ، والتحقق من عزل المحرك ، وما إلى ذلك.
باختصار ، يجب أن تبدأ صيانة محركات التيار المستمر من عدة جوانب. فقط من خلال القيام بعمل جيد في كل جانب يمكن إطالة عمر خدمة المحرك ، ويمكن تحسين كفاءة الإنتاج والفوائد الاقتصادية.

ما هي الأعطال وطرق استكشاف الأخطاء وإصلاحها لمحركات التيار المستمر؟ كيف نفعل الاصلاحات؟
1. المحرك لا يستجيب أو لا يمكن أن يبدأ
الأسباب المحتملة: جهد إمداد الطاقة غير الكافي ، وضعف الاتصال بالدائرة الداخلية للمحرك ، تلف المحرك ، إلخ.
طريقة استكشاف الأخطاء وإصلاحها: تحقق مما إذا كان جهد مصدر الطاقة يلبي المتطلبات ، وتحقق مما إذا كانت الدائرة الداخلية للمحرك على اتصال جيد ، وإذا كان هناك أي ضرر ، فمن الضروري استبدال الأجزاء الداخلية للمحرك ، مثل الدوارات ، والفرش ، إلخ.

2. سرعة المحرك غير مستقرة واهتزاز
الأسباب المحتملة: تلف الأجزاء الداخلية للمحرك ، والفرش البالية أو المفكوكة ، والحمل المفرط على المحرك ، وما إلى ذلك.
الحل: تحقق مما إذا كانت الأجزاء الداخلية للمحرك تالفة أو مفكوكة ، والأجزاء الداخلية للمحرك ، مثل المحامل والتروس ، بحاجة إلى الاستبدال. افحص الفرش بحثًا عن اهتراء أو اتصال ضعيف ، استبدل الفرش أو أعد توصيلها. إذا كان السبب هو الحمل الزائد ، فيجب تقليل حمل المحرك.

3. ضوضاء غير طبيعية عند تشغيل المحرك
الأسباب المحتملة: الأجزاء الداخلية من المحرك مفكوكة أو متآكلة والفرش في حالة اتصال سيء.
طريقة استكشاف الأخطاء وإصلاحها: تحقق مما إذا كانت الأجزاء الداخلية للمحرك مفكوكة أو متآكلة ، والأجزاء الداخلية للمحرك ، مثل المحامل والتروس ، بحاجة إلى الاستبدال. تحقق مما إذا كانت الفرشاة على اتصال جيد وتحتاج إلى إعادة توصيل الفرشاة.

بشكل عام ، يجب أن يبدأ استكشاف الأعطال وإصلاحها لمحركات التيار المستمر من الجوانب التالية: فحص جهد مصدر الطاقة ، وفحص الأسلاك الداخلية للمحرك ، وفحص الفرش ، وفحص الأجزاء الداخلية للمحرك ، وفحص حمل المحرك. من الضروري تنفيذ طرق استكشاف الأخطاء وإصلاحها المقابلة وفقًا لظروف الخطأ المحددة.