DC Motor vs DC Generator
המבנה הפנימי הבסיסי של מנוע DC ושל מחולל DC זהים ופועל על פי חוקי האינדוקציה של פאראדיי. עם זאת, אופן פעולתו של מנוע DC שונה מהאופן שבו מפעילי מחולל DC. מאמר זה מסתכל מקרוב על המבנה של מנוע DC וגנרטור וכיצד פועלים ולבסוף, מדגיש את ההבדל בין מנוע DC לגנרטור.
עוד על מחולל DC
לגנרטורים יש שני רכיבי פיתולים; האחד הוא האבזור, שמייצר את החשמל באמצעות אינדוקציה אלקטרומגנטית, והשני הוא רכיב השדה, שיוצר שדה מגנטי סטטי.כאשר האבזור זז ביחס לשדה, נוצר זרם עקב שינוי השטף סביבו. הזרם ידוע כזרם המושרה והמתח המניע אותו ידוע ככוח אלקטרו-מוטיב. התנועה היחסית החוזרת הנדרשת לתהליך זה מתקבלת על ידי סיבוב רכיב אחד ביחס לשני. החלק המסתובב נקרא רוטור והחלק הנייח נקרא סטטור. הרוטור מתוכנן כאבזור, ומרכיב השדה הוא הסטטור. כאשר הרוטור נע, השטף משתנה בהתאם למיקום היחסי של הרוטור והסטטור, כאשר השטף המגנטי המחובר לאבזור משתנה בהדרגה ומשנה קוטביות.
שינוי קל בתצורת מסופי המגעים של האבזור מאפשר פלט שאינו משנה את הקוטביות. גנרטור כזה מכונה גנרטור DC. הקומוטטור, הרכיב הנוסף שנוסף למגעי האבזור, מבטיח שקוטביות הזרם במעגל משתנה בכל חצי מחזור של האבזור.
מתח המוצא של האבזור הופך לצורת גל סינוסואידית, בגלל השינוי החוזר בקוטביות של השדה ביחס לאבזור. הקומוטטור מאפשר שינוי של מסופי המגע של האבזור למעגל החיצוני. מברשות מחוברות למסופי המגע של האבזור וטבעות החלקה משמשות לשמירה על החיבור החשמלי בין האבזור למעגל החיצוני. כאשר הקוטביות של זרם האבזור משתנה, היא מונעת על ידי שינוי המגע עם טבעת ההחלקה השנייה, המאפשרת לזרם לזרום באותו כיוון.
לכן, הזרם דרך המעגל החיצוני הוא זרם שאינו משנה את הקוטביות עם הזמן, ומכאן השם זרם ישר. עם זאת, הזרם משתנה בזמן, נראה כפולסים. כדי להתמודד עם השפעות האדווה הזו יש לבצע ויסות מתח וזרם.
עוד על DC Motor
החלקים העיקריים של מנוע DC דומים לגנרטור.רוטור הוא רכיב שמסתובב, וסטטור הוא הרכיב שהוא נייח. לשניהם יש פיתולי סליל ליצירת שדה מגנטי ודחייה של השדה המגנטי יוצרת את הרוטור לנוע. הזרם מועבר לרוטור דרך טבעות החלקה, או משתמשים במגנטים קבועים. האנרגיה הקינטית של הרוטור המועברת לציר המחובר לרוטור והמומנט שנוצר פועלים ככוח המניע של המכונות.
ישנם שני סוגים של מנועי DC בשימוש, והם המנוע החשמלי Brushed DC ומנוע DC ללא מברשות. העיקרון הפיזי הבסיסי מאחורי פעולתם של גנרטורים DC ומנועי DC זהים.
במנועים מוברשים, מברשות משמשות לשמירה על קישוריות חשמלית עם פיתול הרוטור, והקומוטציה הפנימית משנה את הקוטביות של האלקטרומגנט כדי לשמור על תנועת הסיבוב. במנועי DC, מגנטים קבועים או אלקטרומגנטים משמשים כסטטורים. במנוע DC מעשי, מתפתל האבזור מורכב ממספר סלילים בחריצים, כל אחד משתרע על 1/p משטח הרוטור עבור עמודי p.במנועים קטנים, מספר הסלילים עשוי להיות נמוך עד שישה ואילו במנועים גדולים, הוא עשוי להיות גדול עד 300. הסלילים מחוברים כולם בסדרה, וכל צומת מחובר לסרגל קומוטטור. כל הסלילים מתחת למוטות תורמים לייצור מומנט.
במנועי DC קטנים, מספר הפיתולים נמוך, ושני מגנטים קבועים משמשים כסטטור. כאשר יש צורך במומנט גבוה יותר, מספר הפיתולים וחוזק המגנט גדלים.
הסוג השני הוא מנועים ללא מברשות, בעלי מגנטים קבועים כאשר הרוטור והאלקטרומגנטים ממוקמים ברוטור. טרנזיסטור בעל הספק גבוה נטען ומניע את האלקטרומגנטים.
מה ההבדל בין מנוע DC לבין מחולל DC?
• המבנה הפנימי הבסיסי של המנוע והגנרטור זהים ופועל על פי חוקי האינדוקציה של פאראדיי.
• לגנרטור יש כניסת אנרגיה מכנית ונותן פלט זרם DC בעוד למנוע יש כניסת זרם DC ויציאה מכאנית.
• שניהם משתמשים במנגנון קומוטטור. מנועי DC משתמשים בקומוטטורים כדי לשנות את הקוטביות של השדה המגנטי בעוד שמחולל DC משתמש בהם כדי להתמודד עם השפעת הקיטוב ולהפוך את הפלט מהאבזור לאות DC.
• אלה יכולים להיחשב כאותו מכשיר המופעל בשתי דרכים שונות.
