در یک سری موتور DC، سیم پیچ آرماتور و سیم پیچ میدان به صورت سری به هم متصل می شوند و جریان ها از طریق آن ها برابر هستند، چرا که سیم پیچ آرماتور و سیم پیچ میدانی یک موتور موازی DC به صورت موازی به هم متصل می شوند. جریان در یک موتور موازی به دو بخش تقسیم می شود: جریان از طریق آرماتور و جریان از طریق سیم پیچ میدان، و جریان کل مجموع دو بخش است. ساختار یک موتور شنت DC همان موتور DC است، شامل تمام اجزای اساسی شامل استاتور (سیم پیچ میدانی)، روتور (که آرماتور نیز نامیده می شود) و کموتاتور است.
استاتور/سیم پیچ موازی
قدرت ورودی به عنصر ثابت موتور، که به موازات سیم پیچ است، تأمین می شود. سیم پیچ شنت شامل چندین نوبت سیم پیچ بر روی سیم پیچ است. از آنجا که تعداد نوبت ها از سیم های نازک تر تشکیل شده است، اندازه سیم پیچ موازی کاملاً کوچک است. برخلاف قطرهای سیم در سیم پیچ های یک موتور سری، سیم پیچ های موازی در این موتور نمی توانند جریان های بسیار بزرگی را حمل کنند.
روتور/آرماتور
آرماتور که معمولاً به آن «روتور» گفته می شود، بار شفت را اداره می کند و قطر سیم ضخیم تری دارد که می تواند جریان های بالاتری را پشتیبانی کند. هنگامی که موتور با سرعت پایین شروع یا در حال اجرا است، جریان بالا از طریق آرماتور جریان می کند. با افزایش سرعت موتور، آرماتور یک نیروی ضد الکترومغناطیسی تولید می کند که در برابر جریان در آرماتور عمل می کند.
کموتاتور
دستگاه هایی مانند کموتاتورها و برس ها جریانی را از سیم پیچ های میدان ایستا به روتور فراهم می کنند و تورک در یک موتور با برهم کنش میدان های مغناطیسی سیم پیچ ها و آرماتور ایجاد می شود.
اصل کار
هنگامی که ولتاژ به یک موتور DC موازی عرضه می شود، به دلیل مقاومت بالای سیم پیچ موازی، جریان بسیار پایینی تولید می کند و تعداد بالای چرخش های سیم پیچ موازی به ایجاد یک میدان مغناطیسی قوی کمک می کند. آرماتور جریان بالایی را ترسیم می کند که در نتیجه میدان مغناطیسی بالایی به وجود می آورد. هنگامی که میدان های مغناطیسی آرماتور و سیم پیچ های موازی با هم تعامل دارند، موتور شروع به چرخش می کند. با افزایش میدان مغناطیسی، تورک چرخشی افزایش می یابد و در نتیجه سرعت موتور افزایش می یابد.
موتورهای DC موازی دارای مکانیزم بازخوردی هستند که سرعت را کنترل می کند، و هنگامی که آرماتور در میدان مغناطیسی می چرخد، جریانی تولید می شود. این نیروی الکتروموتیو در جهت مخالف ایجاد می شود و در نتیجه جریان آرماتور را محدود می کند. بنابراین جریان از طریق آرماتور کاهش می یابد و سرعت موتور نیز می تواند خود تنظیم کننده باشد. سیم پیچ های موازی، به دلیل ساخت سیم نازک، نمی توانند در برابر جریان های شروع بالای موتورهای سری مقاومت کنند، بنابراین از موتورهای موازی برای رسیدگی به بارهای شفت کوچک استفاده می شود که در ابتدا تنها نیاز به تورک کم دارند.
سرعت موتور
در یک موتور سری، سرعت کاملاً به بار شفت بستگی دارد و در یک موتور سری، بار به طور معکوس متناسب با سرعت آرماتور است. اگر بار زیاد باشد، آرماتور با سرعت پایین می چرخد. اگر بار کم باشد، سرعت آرماتور افزایش می یابد. سرعت آرماتور بدون بار بی نهایت یا کنترل نشده است.
بر خلاف موتورهای سری، سرعت موتورهای موازی مستقل از بار شفت است و با افزایش بار موتور، سرعت موتور به طور لحظه ای کند خواهد شد. کند شدن EMF پشت را کاهش می دهد که جریان در شاخه آرماتور را افزایش می دهد که منجر به افزایش سرعت حرکتی می شود. از سوی دیگر اگر بار کاهش یابد، سرعت موتور به طور لحظه ای بالا خواهد رفت که به نوبه خود EMF پشت را افزایش خواهد داد و در نتیجه جریان جریان به موتور کاهش می یابد. به تدریج موتور کند خواهد شد. بنابراین موتور موازی DC قادر است بدون در نظر گرفتن تغییرات بار سرعت ثابتی را حفظ کند. با توجه به این ویژگی، موتور در کاربردهای خودرو و صنعتی که در آن سرعت حرکتی دقیق مورد نیاز است استفاده می شود.
کنترل سرعت موتور
سرعت یک موتور شنت DC را می توان به دو روش کنترل کرد:
با تغییر جریان عرضه شده به روتور
با تغییر جریان عرضه شده به استاتور
از آنجا که ولتاژ اطراف روتور و استاتور یکسان است، سرعت موتور را می توان با کنترل جریان از طریق استاتور یا روتور کنترل کرد، تغییر مقاومت آن به طور کلی با استفاده از یک thyristor کنترل می شود. مقاومت سیم پیچ موازی و شاخه آرماتور را می توان با اتصال یک واریکتور به صورت سری افزایش یا کاهش داد. از آنجا که جریان رسیدگی شده توسط آرماتور بسیار بالاتر از سیم پیچ میدان است، واریستر که جریان را در شاخه آرماتور کنترل می کند کاملاً بزرگ است، که همان چیزی است که در سیم پیچ میدان است. دلایلی که چرا رئاستات های کنترل شده فعلی ترجیح داده می شوند.
جریان میدان شنت می تواند سرعت موتور را تا ۱۰ تا ۲۰٪ تغییر دهد و با افزایش جریان از طریق سیم پیچ های موازی، سرعت روتور افزایش می یابد و EMF پشت بالاتری برای حفظ کاهش معادل جریان آرماتور ایجاد می کند. برعکس با کاهش جریان از طریق سیم پیچ های موازی می توان سرعت موتور را کاهش داد.
هنگامی که یک موتور DC موازی در ولتاژی پایین تر از ولتاژ امتیازی آن اجرا می شود، سرعت آن نیز کاهش می یابد، اما این کار باعث ناکارآمدی موتور DC موازی می شود و تمایل به اضافه بار و گرم شدن بیش از حد دارد. به طور کلی موتورهای الکتریکی دارای سرعت امتیازی در واحدهای سرعت و ولتاژ امتیازی هستند. هنگامی که یک موتور DC موازی زیر ولتاژ کامل خود قرار دارد، از این رو، پیشنهاد می شود که موتور زیر ولتاژ امتیازی مشخص شده را به کار نبرند.
در پایان
با توجه به قابلیت تنظیم سرعت خودکار، موتورهای شنت DC ایده آل برای برنامه های کاربردی نیاز به تنظیم سرعت دقیق هستند، آنها نمی توانند تورهای شروع بالا تولید کنند، بنابراین بار در شروع باید کوچک باشد. کاربردهایی که این استانداردها را برآورده می کنند و برای موتورهای شنت DC مناسب هستند شامل ماشین ابزار (مانند ماشین آلات و چرخ ها) و تجهیزات صنعتی (مانند طرفداران و کمپرسورها)، پمپ های گریز از مرکز، آسانسور، بافندگی، ماشین آلات، ماشین های دمنده، طرفداران، نقاله ها، ماشین های ریسندگی Wait هستند.
