DC モータ

DCモーター、小さなおもちゃや充電式電動工具から電気自動車に至るまでの駆動機器。これらの電気機械は、アーマチュアと呼ばれる内部の導電性コイルと、ステーターと呼ばれる外部磁石で構成されています。DC電源は、整流子スリッパを介して電機子に電流を供給します。電磁力を誘導し、ループの回転を可能にします。電磁力の大きさは、磁場とコイルの間の角度に依存し、回転に伴ってトルクに変動を生じさせます。アーマチュアの周囲に間隔を空けた複数の巻線により、トルク変動を最小限に抑え、整流子形式が電源を短絡するのを防ぎます。整流子スリッパリングは、コイルを流れる電流の方向を定期的に切り替え、磁場の位置合わせをさらに防止します。このビデオでは、DCモータの構成を紹介し、速度、電流、負荷が変動する電圧などのDCモータの性能特性の測定を示します。

DCマシンでは永久磁石ステータが最も一般的ですが、ステータの磁界が導体巻線を介して生成される場合、速度やトルク出力などの性能特性は、電界設計によって変更できます。たとえば、速度は、電気モーター力(EMF)と呼ばれるモーターによって発生する電圧に関連しています。同様に、トルクは電流に比例します。これらの特性は、モータの設計によって異なり、特定のアプリケーション用に選択されるモータ設計に影響を与えます。DCマシンの4つの基本的な電子構成は、励起、シャント、直列、およびコンパウンドです。別々に励磁されたモーターは、フィールドとアーマチュアに別々の電源を使用するため、さまざまな負荷をサポートするための独立した制御が可能になります。最も一般的な構成であるシャント設計では、界磁巻線はアーマチュア負荷と並列に接続され、共通のDC電源が使用されます。これにより、さまざまな負荷で速度を調整でき、工作機械や遠心ポンプで役立ちます。直列構成では、DC電源がフィールドとアーマチュアに直列に電力を供給します。これにより、列車、エレベーター、ホイストなどの機器の相互負荷を克服するためのより高い始動トルクが得られます。コンパウンド設計モーターは、高始動トルクと速度調整の両方にシャント回路と直列回路の両方を使用します。シャント フィールドは、シリーズ フィールドの前または後に読み込まれる場合があります。DCモーターの構成の概要を説明したので、シャントDCモーターの電流、電圧、および負荷の関係の解析を示します。

DCテストで収集されたデータは、必要に応じて同等の回路モデルを構築するために使用できます。DCモーターの電気的特性を測定する前に、低電力DC電源を0.8アンペアに設定し、電源端子を機械のアーマチュアに接続してください。次に、電源電圧と電流を記録します。次に、マルチメータを使用してアーマチュアの両端の電圧と電流を測定し、シャントフィールドと直列フィールドを巻き取ります。データを使用して、各コンポーネントの抵抗を推定します。DCモーター発電機の基本特性を測定した後、内蔵のフィールドレオスタットを最大設定に設定し、その抵抗を測定します。最後に、外部級数フィールドレオスタットを上限に設定し、その抵抗を測定します。

DCモーターのテストに続いて、同期機を使用してDCマシンのアーマチュアを回転させます。したがって、DCマシンは発電機として、電界励磁なしで、その後無負荷で運転されます。これらの条件下では、端子電圧はEMFに等しくなります。発電機の回転速度が測定され、コイル励起がない場合にアーマチュアが保持する磁気(残留磁気)を計算するために使用されます。まず、三相切断、同期モーター、およびDCモーターがすべてオフになっていることを確認します。次に、DCモーターの外部ローターに小さなテープを貼り付けます。バリアックがゼロパーセントに設定されていることを確認した後、バリアックを三相コンセントに配線します。次に、図のようにセットアップを接続します。次に、スタートランスイッチがスタート位置にあることを確認します。バリアックの調整後、すべての接続が供給端子からクリアされていることを確認します。その後、三相切断スイッチをオンにします。次に、高電圧DC電源をオンにし、VI表示ボタンを押して動作終了電流を表示し、電圧を調整しますtageつまみを125ボルトに。巻を調整する前にスタートボタンを押さないでくださいtageつまみ。DC電源パネルのスタートボタンを押し、機器の電源を入れます。次に、端子電圧が120ボルトを示すまで、バリアック出力をゆっくりと増やします。同期モーターが定常状態の回転速度に達したら、スタートランスイッチを切り替えて実行します。機械の音の変化に注意してください。機械の音は定常状態では単調になります。ストロボライトを使用して、ストロボレートをモーターの回転速度に同期させることにより、モーターの動きをフリーズします。ローターに取り付けられたテープは、ストロボライトが同期すると静止したように見えます。ストロボレートをゆっくりと上げて、ファンを次に高いレートで同期させることにより、このレートがモーター速度であることを確認します。これが正しければ、最初に観測されたストロボ同期率の 2 倍になります。この起動シーケンスは、後続の各テスト実行の前に繰り返されます。起動後、モーターの回転速度とアーマチュア電圧を記録します。次に、このデータを使用して残留磁場強度を計算します。

DCマシンは、さまざまな用途で使用されています。さまざまな機械の動作パラメータを特徴付けたら、特定のデバイスの設計仕様に基づいて選択できます。DC発電機は、シャント構成など、さまざまな構成で特性評価できます。スイッチS1が開いている場合、負荷テストがない場合、フィールドエンドの負荷抵抗は最大に調整されます。そして、前述したように軸速度と端子電圧が記録される。シャント抵抗は、最小抵抗に達するまで5段階で減少します。そして、シャント抵抗器の両端の端子電圧と電流を測定しました。モーターは、同じプロトコルに従って、負荷抵抗器を使用してシミュレートされた負荷で測定できます。各タイプのDC発電機には、独自の電圧電流出力があります。シャント発電機は広範囲の電流負荷に電圧を供給できますが、直列発電機は電流負荷に増加する電圧を提供します。電動義肢など、ワイヤレス電源が好まれるさまざまなアプリケーションでは、DCモータがアクチュエータとして選択されます。神経制御下肢義肢では、表面センサーまたは経皮センサーのいずれかを使用して、無傷の脚と同様に、置換肢の電動関節に信号を送信します。ゲートと足のたわみは、リジッドリムリプレースメントを使用する場合よりも自然かつ直感的に制御されます。

JoveのDCモーターの紹介を見ました。これで、DCモーターがどのように機能し、そのパラメーターを特徴付ける方法を理解できるはずです。ご覧いただきありがとうございます。