DC-moottori vs DC-generaattori
DC-moottorin ja tasavirtageneraattorin sisäinen perusrakenne ovat samat ja toimivat Faradayn induktiolakien mukaisesti. Tasavirtamoottorin toimintatapa eroaa kuitenkin DC-generaattoreiden toiminnasta. Tässä artikkelissa tarkastellaan lähemmin tasavirtamoottorin ja generaattorin rakennetta ja niiden toimintaa, ja lopuksi tuodaan esiin ero tasavirtamoottorin ja generaattorin välillä.
Lisätietoja DC-generaattorista
Generaattoreissa on kaksi käämikomponenttia; toinen on ankkuri, joka tuottaa sähköä sähkömagneettisen induktion kautta, ja toinen on kenttäkomponentti, joka luo staattisen magneettikentän. Kun ankkuri liikkuu kenttään nähden, indusoituu virta sen ympärillä olevan vuonmuutoksen vuoksi. Virta kutsutaan indusoituneeksi virraksi ja sitä käyttävää jännitettä sähkömoottorivoimaksi. Tätä prosessia varten tarvittava toistuva suhteellinen liike saadaan kiertämällä yhtä komponenttia suhteessa toiseen. Pyörivää osaa kutsutaan roottoriksi ja kiinteää osaa kutsutaan staattoriksi. Roottori on suunniteltu ankkuriksi ja kenttäkomponentti on staattori. Roottorin liikkuessa vuo vaihtelee roottorin ja staattorin suhteellisen sijainnin mukaan, missä ankkuriin kiinnitetty magneettivuo vaihtelee vähitellen ja muuttaa napaisuutta.
Pieni muutos ankkurin kosketinliittimien konfiguraatiossa mahdollistaa lähdön, joka ei muuta napaisuutta. Tällainen generaattori tunnetaan DC-generaattorina. Kommutaattori, ankkurikoskettimiin lisätty lisäkomponentti, varmistaa, että virran napaisuus piirissä muuttuu ankkurin puolijakson välein.
Ankkurin lähtöjännitteestä tulee sinia altomuoto, koska kentän polariteetti muuttuu toistuvasti ankkuriin nähden. Kommutaattori mahdollistaa ankkurin koskettimien vaihtamisen ulkoiseen piiriin. Harjat on kiinnitetty ankkurin kosketinliittimiin ja liukurenkaita käytetään pitämään sähköinen yhteys ankkurin ja ulkoisen piirin välillä. Kun ankkurivirran napaisuus muuttuu, sitä torjutaan muuttamalla kosketinta toiseen liukurenkaaseen, jolloin virta pääsee kulkemaan samaan suuntaan.
Siksi ulkoisen piirin läpi kulkeva virta on virtaa, joka ei muuta napaisuutta ajan myötä, mistä johtuu nimi tasavirta. Virta on kuitenkin ajallisesti vaihteleva, ja se nähdään pulsseina. Tämän a altoilun torjumiseksi on säädettävä jännitettä ja virtaa.
Lisätietoja tasavirtamoottorista
DC-moottorin pääosat ovat samanlaisia kuin generaattori. Roottori on komponentti, joka pyörii, ja staattori on komponentti, joka on paikallaan. Molemmissa on kelakäämit magneettikentän luomiseksi ja magneettikentän hylkiminen saa roottorin liikkumaan. Virta johdetaan roottoriin liukurenkaiden kautta tai käytetään kestomagneetteja. Roottorin kineettinen energia, joka toimitetaan roottoriin kytketylle akselille, ja synnytetty vääntömomentti toimivat koneiston käyttövoimana.
Käytössä on kahden tyyppisiä tasavirtamoottoreita, ja ne ovat harjattu DC-sähkömoottori ja harjaton tasavirtamoottori. Tasavirtageneraattoreiden ja tasavirtamoottoreiden toiminnan fyysinen perusperiaate on sama.
Harjatuissa moottoreissa harjoja käytetään ylläpitämään sähköistä yhteyttä roottorin käämiin, ja sisäinen kommutointi muuttaa sähkömagneetin napaisuutta, jotta pyörimisliike pysyy yllä. Tasavirtamoottoreissa staattorina käytetään kesto- tai sähkömagneetteja. Käytännössä DC-moottorissa ankkurikäämitys koostuu useista käämeistä urassa, joista jokainen ulottuu 1/p roottoripinta-alasta p napojen kohdalla. Pienissä moottoreissa kelojen lukumäärä voi olla jopa kuusi, kun taas suurissa moottoreissa jopa 300. Kelat on kaikki kytketty sarjaan ja jokainen liitos on kytketty kommutaattoritankoon. Kaikki napojen alla olevat kelat edistävät vääntömomentin tuotantoa.
Pienissä tasavirtamoottoreissa käämien määrä on pieni, ja staattorina käytetään kahta kestomagneettia. Kun tarvitaan suurempaa vääntömomenttia, käämien lukumäärää ja magneetin voimakkuutta lisätään.
Toinen tyyppi ovat harjattomat moottorit, joissa on kestomagneetit roottorissa ja sähkömagneetit on sijoitettu roottoriin. Suuritehoinen transistori latautuu ja ohjaa sähkömagneetteja.
Mitä eroa on tasavirtamoottorilla ja tasavirtageneraattorilla?
• Moottorin ja generaattorin sisäinen perusrakenne on sama ja toimii Faradayn induktiolakien mukaisesti.
• Generaattorissa on mekaaninen energiatulo ja se antaa tasavirran ulostulon, kun taas moottorissa on tasavirtatulo ja mekaaninen lähtö.
• Molemmat käyttävät kommutaattorimekanismia. DC-moottorit käyttävät kommutaattoreita magneettikentän napaisuuden muuttamiseksi, kun taas DC-generaattori käyttää niitä polarisaation vaikutuksen kompensoimiseen ja ankkurin lähdön muuttamiseksi tasavirtasignaaliksi.
• Näitä voidaan pitää samana laitteena, jota käytetään kahdella eri tavalla.
