Tasavirta- tai tasavirtamoottori muuntaa sähköenergian mekaaniseksi energiaksi. Se on yksi kahdesta moottorityypistä: toinen tyyppi on vaihtovirta- tai vaihtovirtamoottori. DC-moottoreiden joukossa on sekoitus-, sarja-, yhdistelmä- ja kestomagneettimoottorit.
Toimia
DC-moottori koostuu staattorista, ankkurista, roottorista ja kommutaattorista harjalla. Moottorin sisällä olevien kahden magneettikentän vastakkainen napaisuus aiheuttaa moottorin kääntymisen. DC-moottorit ovat yksinkertaisin moottorityyppi, ja niitä käytetään kotitalouslaitteissa, kuten sähköisissä partakoneissa, ja autojen ikkunoissa.
DC-moottorin perustoiminnot
DC-moottori on varustettu magneeteilla, joko kestomagneeteilla tai sähkömagneettisilla käämillä, jotka tuottavat magneettikentän. Kun virta kulkee ankkurin, joka tunnetaan myös nimellä kela tai lanka, läpi, joka on sijoitettu magneettin pohjoisen ja eteläisen napojen väliin, ankkurin muodostama kenttä on vuorovaikutuksessa magneettikentän kanssa ja kohdistaa vääntömomentin. DC-moottorissa magneetti muodostaa staattorin, ankkuri asetetaan roottorille ja kommutaattori vaihtaa virran virtauksesta kelasta toiselle. Kommuttori yhdistää kiinteän virtalähteen ankkuriin harjojen tai johtavien tankojen avulla. Lisäksi DC-moottorit toimivat kiinteällä nopeudella kiinteällä jännitteellä ja siinä ei ole liukumista.
DC-moottorityypit
Kenttäkelat ja sekoitushaavamoottorin ankkuri on kytketty rinnakkain, joka tunnetaan myös nimellä shuntimuodostelma, jolloin kenttävirta on verrannollinen moottorin kuormaan.
Sarjakelattuissa moottoreissa kenttäkelat ja ankkuri on kytketty sarjaan ja virta virtaa vain kenttäkelojen läpi.
Yhdistelmähaavan moottori on sekä sekoitushaavan että sarjahaavan tyyppinen hybridi, ja siinä on molemmat kokoonpanot. Pysyvien magneettimoottorien kenttä luodaan kestomagneeteilla, kuten nimi sallii.
Kommutaattorin ongelma
Kommutaattorin tehtävänä on siirtää virta kiinteästä kohdasta pyörivään akseliin. Harjat, kommuttorin sähkökoskettimet kytkevät virtalähteen ankkuriin. Tietyinä ajankohtina tasavirtamoottorin pyörimisen aikana kommuttorin on käännettävä virta. Tämä voi johtaa moottorin käyttöiän lyhentymiseen kitkan ja kaarien aiheuttaman kulumisen takia.
Harjattomat tasavirtamoottorit
Harjattomat tasavirtamoottorit lieventävät kommutaattorin kulumista tavanomaisissa tasavirtamoottoreissa. Näissä tyypeissä kestomagneetti sijaitsee roottorissa ja kelat sijaitsevat staattorissa. Käämin käämit luovat pyörivän magneettikentän, koska ne ovat toisistaan erillään sähköisesti, mikä mahdollistaa niiden kytkemisen päälle ja pois. Tämän moottorin kommuttori ei kuljeta virtaa roottoriin. Sen sijaan roottorin pysyvä magneettikenttä jahtaa pyörivää staattorikenttää, jolloin roottorin kenttä muodostuu. Yksi harjattoman tasavirtamoottorin avainkomponentti on elektronisten piirien ja antureiden käyttö kommuttorin kanssa moottorin virittämiseksi vääntömomentin tuottamiseksi.
