اتصال کوتاه

.

.

چند کلمه در مورد الکتروموتورهای جریان مستقیم

الف) موتورهای DC میدان سیم پیچی شده

آهنرباهای دایمی در یک موتور DC را می‌توان با آهنرباهای الکتریکی تعویض کرد. با تغییر دادن مقدار «جریان میدان» (سیم پیچی روی آهنربای الکتریکی، می‌توانیم «نسبت سرعت به گشتاور موتور» را تغییر دهیم. اگر سیم پیچی میدان به صورت سری با سیم پیچی آرمیچر قرار داده شود، یک موتور گشتاور بالای کم سرعت، و اگر به صورت موازی قرار داده شود، یک موتور با گشتاور کم و سرعت بالا خواهیم داشت.

.

ب) موتور اونیورسال

یکی از انواع «موتور DC میدان سیم پیچی شده»، «موتور اونیورسال» است. موتور اونیورسال به دسته ی «الکتروموتورهای تک فاز اتصال سری» تعلق دارد. نام این موتورها از این جهت «عمومی» یا «اونیورسال» گذارده‌شده‌است که این موتورها را می‌توان هم با جریان مستقیم، DC، و هم با جریان متناوب، AC، به کار انداخت، گر چه که در عمل بیشتر این موتورها با تغذیه ی جریان متناوب به کار گرفته‌می‌شوند. اصول کار این موتورها بر این اساس است که وقتی یک «موتور DC میدان سیم پیچی شده» به جریان متناوب وصل می‌شود، جریان، هم در «سیم‌پیچی میدان» و هم در «سیم‌پیچی آرمیچر» (و در میدان‌های مغناتیسی منتجه) هم‌زمان تغییر می‌کند و بنابراین نیروی مکانیکی ایجاد شده، همواره بدون تغییر خواهد بود. در عمل، موتور بایستی به صورت خاصی طراحی شود تا با جریان متناوب سازگاری داشته باشد (امپدانس/راکتانس بایستی مدنظر قرار گیرند). در نتیجه، موتور نهایی عموماً دارای کارایی کمتری نسبت به یک موتور معادل DC خالص خواهد بود.

.

.

مزیت این موتورها این است که می‌توان تغذیه AC را روی موتورهایی که دارای مشخصه‌های نوعیِ موتورهای DC هستند به کار برد، خصوصاً این که این موتورها دارای «گشتاور راه اندازی» بسیار بالا و طراحی بسیار جمع و جور در سرعت‌های بالا هستند. جنبه منفی این موتورها لزوم تعمیر و نگهداری منظم و دوره ای، و مشکل قابلیت اطمینانِ پایین آنها است که به علت وجود کموتاتور در آنها می باشد. به این دلیل، این موتورها به ندرت در صنایع به چشم می خورند. اما عمومی‌ترین موارد استفاده از موتورهای اونیورسال در دستگاه‌هایی نظیر همزن، ماشین رخت شویی و ظرف شویی، جارو برقی و ابزارهای برقی خانگی است.

بسیاری از موتورهای اونیورسالی که در وسایل خانگی مورد استفاده قرار می گیرند، به یک «تاخومتر» مجهز هستند. همان طور که می‌دانید، تاخومترها «دینامو»های کوچکی، مانند دیناموی دوچرخه، هستند که محور آنها با محور الکتروموتور کوپل شده و بر حسب سرعت چرخشِ محورِ الکتروموتور، ولتاژی تولید می کنند که مقدار آن با سرعت چرخش موتور تناسب مستقیم دارد. از طریق این ولتاژ سرعت چرخش محور موتور (دورِ موتور) اندازه گیری می شود.

.

.

«سرعت بی‌باری» این موتورها خیلی بالا و در حدود بیست هزار دور در دقیقه، و تحت بارِ کامل در حدود هزار و پانصد تا شش هزار دور در دقیقه است. این سرعت‌ها بسیار بالا هستند و به این دلیل استفاده از یک مدار «تنظیم دور موتور» برای آنها ضرورت دارد. خوب است بدانیم که چون این موتورها اصولاً فاقد مشخصه ی دور در دقیقه یا «سرعت نامی» هستند، سرعت چرخش آنها در حالت بی‌باری ممکن است آنقدر بالا برود که به پُکیدن آرمیچرشان منجر شود.

.

روش بهینه برای تنظیم الکترونیکیِ دور موتور اونیورسال

در کاربردهای ساده و در جاهایی که مقدار بار وارده به الکتروموتور همواره ثابت باشد، استفاده از مدارهای «بُرِشِ فاز» مانند دیمرهای تنظیم کننده‌ی نور چراغ امکان پذیر است. اما این مدارها در صورت تغییر یافتن مقدار بار در حین کارکرد موتور، نمی‌توانند افت و خیز دور موتور را جبران کنند و در نتیجه، دور موتور بر حسب سنگینی بار کوپل شده به آن، فوراً دچار تغییر می شود.  این نوع مدارهای ساده‌ی بُرش فاز برای ماشینی که من قصد ساختن آن را داشتم (ارّه باند درودگری) مناسب نبود.

از اینجا بود که به فکر استفاده از یک مدار مجتمع ویژه‌ی کنترل دور موتور اونیورسال از نوع TDA1085C افتادم. این آی.سی. توسط شرکت «موتورولا» اختصاصاً برای تنظیم دور موتور ماشین های رخت‌شویی تولید شده بود. بخش بزرگی از مداری که در اینجا معرفی شده، در واقع از «داده برگ» این مدار مجتمع برداشت کرده ام و علاوه بر این، برای آن یک فیبر مدارچاپی طراحی کرده ام.

.

.

دو نکته‌ی مهم در مورد این مدار وجود دارد .که باید به آنها توجه شود:

نخست این که این آی.سی. متاسفانه دیگر تولید نمی شود. البته هنوز تعداد زیادی از آن در بازارهای مختلف وجود دارد و برای ساختن چند نمونه از مدار مشکلی پیش نخواهد آمد، اما کسانی که دوست دارند چنین وسیله‌ای را به صورت انبوه تولید کنند، باید به فکر استفاده از آی.سی.های جایگزین باشند.

نکته‌ی دیگر که توجه به آن بسیار اهمیت دارد این است که مدار مورد بحث ما فاقد «جداسازی گالوانیکی» و ایزولاسیون از خط برق شبکه است، و فاز برق 220 ولت شهری مستقیماً در سرتاسر این مدار حضور دارد. بنابراین، کار کردن با آن مستلزم احتیاط زیاد و رعایت دقیق دستورالعمل‌های ایمنیِ کار با برق شبکه است. من به شما توصیه می‌کنم این مدار را نسازید، اما اگر به مسوولیت خودتان آن را ساختید، اکیداً توصیه می‌کنم همیشه در حضور شخص دیگری که  در زمینه‌ی برق و الکترونیک ماهر و زبده بوده و مراقب شما باشد، از آن استفاده کنید. استفاده‌ی ناصحیح یا ناشیانه از این مدار، بی تردید و به طور صددرصد باعث بروز آسیب جانی و مالی و خسارت‌های غیرقابل جبران به استفاده کننده و کسان دیگر و دارایی و اشیای پیرامون خواهد بود.

.

.

پایه‌ی شماره 6 مدار مجتمع برای فرمان شیب دور موتور پیش‌بینی شده است. به عنوان مثال، برای این که عمل آبگیری گریز از مرکز با سرعت و دور خیلی بالایی در ماشین رخت‌شویی انجام گیرد. چون در کاربرد مورد نظر من این توانایی مورد استفاده‌ای ندارد، من این پایانه‌ی آی.سی. را مستقیم به زمین وصل کرده‌ام (صفر ولت).

عملکرد مطمئن و قابل اعتماد و حفاظت کافی برای موتور و ترایاک تحت همه‌ی شرایط کاری از طریق محدود کردن قلّه‌ی جریان مصرفی موتور تامین می‌شود. جریانِ موتور یک ولتاژ متناوب روی مقاومت شنت ایجاد می‌کند. نیم سیکل‌های منفی این ولتاژ به پایه ی 3 آی.سی. وارد می‌شود. این پایه از پیش توسط R4 و P2 روی ولتاژ مستقیم مثبتی تنظیم شده است. با بالارفتن جریان موتور، ولتاژ منفیِ پیش‌گفته رو به افزایش می گذارد و وقتی که پایه‌ی 3 نسبت به پایه‌ی 8 آی.سی. اندکی منفی‌تر شود، جریانی در پایه‌ی 7 پیدا می‌شود که خازن C6 را خالی می‌کند. در نتیجه، زاویه‌ی فاز آتش (تریگ) آن قدر کاهش می‌یابد که دور موتور به یک حالت تعادل برگردد. انتخاب مقدار مقاومت‌ها و پتانسیومتری که در اینجا از آنها نام برده شد، مقدار سیگنال جریانیِ تخلیه‌ی خازن 6 را تعیین می‌کنند.

پتانسیومتر تریمر P3 و پتانسیومتر دسته‌دار P4 روی کار یکدیگر موثر هستند، به این معنی که P3 مرز بالای سرعت موتور را از پیش تعیین می کند و با P4 می‌توان دور موتور را از صفر تا مقداری که P3 تعیین کرده، بالا برد.

اگر به تنظیم دور توسط پتانسیومتر نیازی وجود نداشته باشد، پایانه‌های ورودی فیبر مربوط به پتانیسومتر را به سادگی با یک قطعه سیم کوتاه به یکدیگر وصل (پُـل) می‌کنیم و سپس از طریق P3 دورِ ثابتِ دلخواه را تعیین و تنظیم می‌نماییم.

دامنه‌ی کلّی تغییرات دور موتور توسط مقدار ظرفیت خازن C9 تعیین می‌شود و در بسیاری موارد لازم است برای دریافت نتیجه‌ی بهینه، مقدار آن را متناسب با نوع موتور مورد استفاده تغییر دهیم. انتخاب مقادیری بین 220 تا 820 پیکوفاراد برای این خازن معمول است.

اطلاعات جامع این مدار مجتمع را می توانید از «داده برگ» آن برداشت کنید.

.

.

همه ی افزاره‌های مدار روی یک فیبر مدار چاپی به اندازه‌های 100 در 50 میلی‌متر سوار می‌شود. هیچ قطعه‌ی ویژه‌ای در این مدار به کار نرفته و تمام افزاره‌های لازم با قیمتی مناسب تهیه می‌شوند. طرح فیبر و نقشه‌ی چینش افزاره‌ها بر روی آن در تصویر‌های زیر دیده می‌شوند.

.

.

.

نباید فراموش کرد که مقاومت 16 به طور دایمی 3 وات توان تلف می‌کند و متناسب با آن گرم می‌شود. به این ترتیب، روشن است که هنگام مونتاژ، باید آن را با فاصله‌ای در حدود 15 میلی‌متر بالاتر از سطح فیبر مدار چاپی نصب کرد.

.

.

داده‌های مربوط به طراحی فیبر مدار چاپی با نرم‌افزار «ایگل» را می‌توان از نشانی زیر دریافت کرد:

.

.

در صورتی که قصد چاپ (پرینت) طرح فیبر را دارید، کیفیت چاپگر را روی 600dpi تنظیم کنید.

فهرست افزاره‌ها و دیگر اجزا و قطعات مورد نیاز برای ساختن این مدار در جدول زیر دیده می‌شود. همه‌ی مقاومت ها یک چهارم وات هستند، مگر این که مقدار دیگری برای آن نوشته شده باشد. ترایاک از نوع 12 آمپری است و هر ترایاکِ دیگری با مشخصات کمینه 400 ولت (بهتر است 800 ولتی باشد) و 12 آمپر (بسته به مصرف جریان می‌تواند کمتر هم باشد) قابل استفاده است.

.

.

در تصویرهای زیر نحوه ی سیم کشی و ارتباط میان موتور و مدار تنظیم کننده دیده می شود.

.

.

کنتاکتوری که من در دستگاه درودگری‌ام به کار گرفته‌ام، از یک کلید روشن/خاموش (استارت/استاپ) فرمان می‌گیرد که نقش «کلید اصلی» دستگاه را بازی می‌کند. این کلید دوبل و مداربندی آرایش «خود نگه‌دار» آن با کنتاکتور را در زیر می‌بینید. کنتاکتور یا رله‌ی صنعتی به کار رفته در این مدار باید کمینه دارای یک کنتاکت «عادی-باز» و یک کنتاکت «عادی-بسته» باشد.

.

.

در تصویرهای زیر دستگاه تنظیم کننده ی دور موتور نهایی، و همچنین مجموعه ی موتور و دستگاه کنترل آن را، که روی ابزار درودگری نصب کرده ام، می بینید.

.

.

.

.

منابع:

http://zisoft.de

http://bargh-elk.blogfa.com

https://fa.wikipedia.org

.

.