1. בדיקות DC
2. הגדרת פריים-מובר ומגנטיות שיורית
ראש-מוביל בניסוי זה הוא המכונה הסינכרונית, הפועלת כמנוע המסובב את רוטור גנרטור DC (armature).

איור 5: שרטוט של אופן ההגדרה של ראש-מוביל. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
3. אפיון מחולל דלף DC

איור 6: שרטוט של הגדרת מחולל DC דלף. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
4. אפיון מחולל סדרת DC

איור 7: שרטוט של הגדרת מחולל DC של הסדרה. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
<
מקור: עלי באזי, המחלקה להנדסת חשמל, אוניברסיטת קונטיקט, סטורים, CT.
מכונת DC פועלת עם זרמי DC ומתחים בניגוד למכונת AC, הדורשת זרמי AC ומתחים. מכונות DC היו הראשונות שהומצאו ולהשתמש בשני שדות מגנטיים הנשלטים על ידי זרמי DC. ניתן להגדיר מחדש את אותה מכונה בקלות להיות מנוע או גנרטור אם עירור שדה מתאים זמין, שכן למכונת DC יש שני שדות המכונים שדה וארמטורה. השדה נמצא בדרך כלל בצד הסטטור והארטורה נמצאת בצד הרוטור (ממול או מבפנים החוצה בהשוואה למכונות AC). עירור שדה יכול להיות מסופק על ידי מגנטים קבועים או מתפתל (סליל). כאשר הזרם מוחל על הזרוע או סליל הרוטור, הוא עובר ממקור DC ל סליל דרך מברשות נייחות וטבעות החלקה המותקנות על הרוטור המסתובב נוגע במברשות. כאשר סליל זרוע הרוטור הוא לולאה נושאת זרם, והוא חשוף לשדה חיצוני מן הסטטור או מגנט שדה, כוח מופעל על הלולאה. מכיוון שהלולאה "תלויה" משני צידי המנוע באמצעות מסבים, הכוח מייצר מומנט שיסובב את פיר הרוטור במקום להזיז אותו לכל כיוון אחר.
סיבוב זה גורם לשדות המגנטיים להתיישר אך יחד עם זאת, טבעות החלקה מחליפות צדדים במברשות, או "לנסוע", וזה מה שמכונה תהליך ההחלמה. כאשר קומוטציה זו מתרחשת, הזרימה הנוכחית בסליל הרוטור הפוכה ושדות מגנטיים מתנגדים זה לזה שוב, מה שגורם מומנט נוסף באותו כיוון הסיבוב. תהליך זה נמשך ופיר הרוטור מסתובב ומספק פעולה מוטורית. בפעולת גנרטור, סיבוב מכני מסופק לפיר הרוטור והזרם זורם מתוך הרוטור לאחר שהוא מושרה עקב סליל נע מתחת לשדה מגנטי.
למכונות שנדונו בניסוי זה יש שדה מתפתל ולא מגנטים קבועים. תהליך קומוטציה שהוא קריטי בתפעול מכונת DC משתמש בטבעות החלקה ובמברשות כדי להעביר אנרגיה מהרוטור (armature) לעולם החיצון מכיוון שהרוטור מסתובב וחוטים מסתובבים יסובבו וישברו אותם. עם זאת, מברשות אלה טבעות להחליק יש חסרונות אמינות גדולים כפי שהם דורשים תחזוקה קבועה, החלפת מברשת, ניקוי, ועלול לגרום ניצוצות. זה הוביל להחלפת רוב מכונות DC על ידי מכונות AC שאין להם בעיות אלה, ומכונות DC הנותרות יש בעיקר עירור שדה מגנט קבוע, כגון בצעצועים וכלים פשוטים בהספק נמוך. מכונות AC המכונות מכונות DC ללא מברשות (או BLDCs) הן מכונות AC המשתמשות במקור DC ומהפך אלקטרוני כוח כדי לקבל מתחי AC מתוך המהפך.
מטרת הניסוי היא לבחון שתי תצורות עיקריות של מכונת DC: דלף וסדרות. הבדיקות נועדו להעריך את השטף השיורי במכונה וללמוד את המאפיינים ללא עומס וטעינה של תצורות שונות.
1. בדיקות DC
2. הגדרת פריים-מובר ומגנטיות שיורית
ראש-מוביל בניסוי זה הוא המכונה הסינכרונית, הפועלת כמנוע המסובב את רוטור גנרטור DC (armature).

איור 5: שרטוט של אופן ההגדרה של ראש-מוביל. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
3. אפיון מחולל דלף DC

איור 6: שרטוט של הגדרת מחולל DC דלף. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
4. אפיון מחולל סדרת DC

איור 7: שרטוט של הגדרת מחולל DC של הסדרה. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
<
מנועי DC, ציוד הנעה, החל מצעצועים קטנים וכלי עבודה חשמליים נטענים, ועד לרכבים חשמליים. מכונות אלקטרומכניות אלה מורכבות מסליל מוליך פנימי, הנקרא אבזור, ומגנט חיצוני, הנקרא סטטור. מקור DC מספק זרם לאבזור באמצעות החלקה של קומוטטור. השראת כוח אלקטרומגנטי ומאפשר סיבוב של הלולאה. גודל הכוח האלקטרומגנטי תלוי בזווית בין השדה המגנטי לסליל, ויוצר תנודות במומנט עם סיבוב. פיתולים מרובים, המרווחים סביב האבזור, ממזערים את תנודות המומנט ומונעים מצורת הקומוטטור לקצר את אספקת החשמל. החלקת הקומוטטור מחליפה מעת לעת את כיוון הזרם דרך הסליל, ומונעת עוד יותר יישור של שדות מגנטיים. סרטון זה מציג תצורות של מנועי DC, ומדגים את המדידה של מאפייני ביצועי מנועי DC, כגון מהירות, זרם ומתח עם עומס משתנה.
סטטרים מגנטים קבועים, במכונות DC הם הנפוצים ביותר, עם זאת, כאשר השדה המגנטי של הסטטר מיוצר באמצעות פיתולי מוליכים, ניתן לשנות את מאפייני הביצועים, כגון מהירות ותפוקת מומנט, באמצעות תכנון שדה חשמלי. לדוגמה, מהירות קשורה למתח שפותח על ידי המנוע, הנקרא כוח מנוע אלקטרו, או EMF. באופן דומה, המומנט פרופורציונלי לזרם. מאפיינים אלה משתנים בהתאם לעיצוב המנוע, ומשפיעים על עיצוב המנוע שנבחר עבור יישומים מסוימים. ארבע התצורות האלקטרוניות הבסיסיות של מכונות DC הן נרגשות בנפרד, מצד (shunt), סדרה ומורכבת. מנועים נרגשים בנפרד משתמשים בספקי-כוח נפרדים עבור השדה והאבזור, המאפשרים בקרה עצמאית לתמיכה בעומסים משתנים. בתכנון שאנט, התצורה הנפוצה ביותר, פיתולי שדה מחוברים במקביל לעומס האבזור, עם אספקת DC משותפת. זה מספק מהירות מתכווננת עם עומס משתנה, וזה שימושי במכונות ובמשאבות מרכזיות. בתצורת סדרה, אספקת DC מפעילה את השדה ואת האבזור בטור. זה מספק מומנט התנעה גבוה יותר להתגברות על עומסים ביניים בציוד, כגון רכבות, מעליות או מנופים. מנועי עיצוב מורכבים משתמשים הן במעגלים מצד והן במעגלים טוריים הן עבור מומנט התנעה גבוה והן עבור ויסות מהירות. ייתכן ששדה המצד נטען לפני או אחרי שדה הסידרה. כעת, לאחר שתוארו התצורות של מנועי DC, יודגם הניתוח של יחסי זרם, מתח ועומס במנועי DC shunt.
ניתן להשתמש בנתונים שנאספו במבחני DC לבניית מודלים של מעגלים שווים במידת הצורך. לפני מדידת המאפיינים החשמליים של מנוע ה-DC, הגדר את אספקת ה-DC בהספק נמוך ל-0.8 amps, וחבר את מסופי האספקה לאבזור המכונה. לאחר מכן, רשום את מתח האספקה והזרם. לאחר מכן, השתמש במולטימטר כדי למדוד מתח וזרם על פני האבזור, לסובב את שדה השאנט ואת שדה הסדרה. השתמש בנתונים כדי להעריך את ההתנגדות בכל רכיב. לאחר מדידת המאפיינים הבסיסיים של מחולל מנוע DC, הגדר את ריאוסטט השדה המובנה להגדרות המקסימליות ומדוד את ההתנגדות שלו. לבסוף, הגדר את ריאוסטט שדה הסדרה החיצונית לגבול העליון שלו, ומדוד את ההתנגדות שלו.
לאחר בדיקות מנוע DC, נעשה שימוש במכונה סינכרונית לסיבוב האבזור של מכונת DC. לפיכך, מכונת ה-DC מופעלת כגנרטור, ללא עירור שדה, ואז ללא עומס. בתנאים אלה, מתח המסוף שווה ל- EMF. מהירות הסיבוב של הגנרטור נמדדת, ומשמשת לחישוב המגנטיות שנשמרת על ידי האבזור בהיעדר עירור סליל, הנקראת מגנטיות שיורית. ראשית, בדוק שהניתוק התלת פאזי, המנוע הסינכרוני ומנוע ה-DC כבויים כולם. לאחר מכן, חבר פיסת סרט קטנה לרוטור החיצוני של מנוע DC. לאחר בדיקה שה-variac מוגדר לאפס אחוז, חוט את ה-variac לשקע התלת פאזי. לאחר מכן, חבר את ההגדרה כפי שמוצג. לאחר מכן, בדוק שמתג הפעלת ההתחלה נמצא במצב ההתחלה. לאחר ההתאמות ל-variac, ודא שכל החיבורים נקיים ממסופי האספקה. רק אז, הפעל את מתג הניתוק התלת פאזי. לאחר מכן, הפעל את כרך גבוהtagספק כוח DC, לחץ על לחצן התצוגה VI כדי להציג את זרם קצה ההפעלה, וכוונן את כרךtagכפתור המתח ל-125 וולט. אל תלחץ על כפתור ההתחלה לפני כוונון כרךtagכפתור. לחץ על לחצן ההתחלה, לוח אספקת החשמל DC והפעל את הציוד. לאחר מכן, הגדל לאט את פלט ה-variac עד שמתח המסוף קורא 120 וולט. כאשר המנוע הסינכרוני מגיע למהירות סיבוב במצב יציב, סובב את מתג הפעלת ההתחלה כדי לפעול. שימו לב לשינויי צליל המכונה. צליל המכונה הופך מונוטוני במצב יציב. השתמש באור ה-strobe כדי להקפיא את תנועת המנוע על ידי סנכרון קצב ה-strobe למהירות סיבוב המנוע. הקלטת המחוברת לרוטור תיראה נייחת כאשר נורית ה-strobe מסונכרנת. ודא שקצב זה הוא מהירות המנוע על ידי הגדלה איטית של קצב ה-strobe כדי לסנכרן את המאוורר בקצב הגבוה הבא. אם זה נכון, זה יהיה כפול מקצב סנכרון ה-strobe הראשון שנצפה. רצף הפעלה זה יחזור על עצמו לפני כל ריצת בדיקה שלאחר מכן. לאחר ההפעלה, רשום את מהירות הסיבוב של המנוע ואת מתח האבזור. לאחר מכן השתמש בנתונים אלה כדי לחשב את עוצמת השדה המגנטי השיורי.
מכונות DC משמשות במגוון יישומים. לאחר אפיון פרמטרי ההפעלה של מכונות שונות, ניתן לבחור אותן על סמך מפרטי עיצוב למכשיר מסוים. ניתן לאפיין את מחולל ה-DC בתצורות שונות, כגון תצורת ה-shunt. כאשר מתג S1 פתוח, ללא בדיקת עומס, נגדי עומס קצה השדה מותאמים למקסימום. לאחר מכן, מהירות הפיר ומתח המסוף נרשמים כמתואר קודם לכן. התנגדות השאנט מצטמצמת בחמישה שלבים עד שמגיעים להתנגדות המינימלית. ומתח המסוף והזרם על פני נגד השאנט נמדדו. ניתן למדוד את המנוע עם עומסים מדומים באמצעות נגדי עומס, בהתאם לאותו פרוטוקול. לכל סוג של גנרטור DC יש פלט זרם מתח משלו. גנרטורים מצד יכולים לספק מתח עבור מגוון רחב של עומס זרם, בעוד שגנרטורים סדרתיים מספקים מתח הולך וגדל עם עומס זרם. במגוון יישומים, שבהם עדיף מקור כוח אלחוטי, כגון תותבות ממונעות, מנועי DC הם המפעיל הנבחר. בתותבות גפיים תחתונות מבוקרות עצבית, חיישנים עיליים או טרנס-דרמליים משמשים לשליחת אותות למפרקים ממונעים בגפה החלופית, בדומה לרגל שלמה. הטיית השער וכף הרגל נשלטת באופן טבעי ואינטואיטיבי יותר ממה שהיה אפשרי באמצעות החלפת גפיים קשיחות.
זה עתה צפיתם בהקדמה של ג'וב למנועי DC. כעת עליך להבין כיצד פועל מנוע DC וכיצד לאפיין את הפרמטרים שלו. תודה שצפית.
פיתולי הסדרה נושאים בדרך כלל זרם גבוה המדורג בזרם הזרוע המדורג של המכונה, שכן הן סדרות והן פיתולי הזרוע נמצאים בסדרה. לכן, פיתולים סדרות צפויים להיות בסדר גודל של mΩ לכמה Ω. פיתולים דלף לעומת זאת צריך לצייר זרם מינימלי מהמקור אשר כוח אותם יחד עם armature של המכונה, ולכן, יש ערכי התנגדות גדולים של עשרות עד מאות או אפילו אלפי Ω.
ניתן להעריך את שאריות ה- λR על ידי מדידת מתח הזרוע ללא עומס. מכיוון שזה מצב ללא עו...
מכונות DC הן פחות נפוצות באופן משמעותי ממה שהיו לפני המצאת אינדוקציה AC ומכונות סינכרוניות. הם נשארים נפוצים ביישומי הספק נמוך פשוטים כגון צעצועים, רובוטים קטנים וציוד מדור קודם. מכונות DC מגנט קבוע, המשתמשות בשפע מגנטים אדמה לא נדירים, שכיחות יותר מאשר חלקי דלפק דלף וסדרות שלהם בשל עירור פשוט יותר, במיוחד ביישומים בעלות נמוכה ומורכבות נמוכה.
Chapters in this video
0:06
Overview
1:18
Principles of DC Motors
3:18
DC Tests
4:24
Measurement of Residual Magnetism
7:26
Applications
9:09
Summary
Videos from this collection:
Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. All rights reserved