מנוע DC הוא מכשיר אלקטרומגנטי הממיר אנרגיה חשמלית DC לאנרגיה מכנית (מנוע חשמלי) או להפך (גנרטור). עיקרון העבודה הליבה שלו מבוסס על שני חוקים אלקטרומגנטיים בסיסיים: חוק האינדוקציה האלקטרומגנטית (מצב גנרטור) וחוק היד השמאלית (מצב מנוע חשמלי).
להלן, מנגנון העבודה יינתח בפרט מארבעה ממדים: עקרונות ליבה, מבנים מפתח, תהליכי עבודה (מחולקים למנועים / גנרטורים), וטכנולוגיות ליבה (קומוטורים).
כדי להבטיח הפרה יציבה של "כוח מגנטי חשמלי", מנוע DC צריך להיות עם חמישה רכיבי הליבה הבאים, כל אחד עם פונקציות מחוברות:
סטטור: מותקן בתוך התרופה, בדרך כלל מורכב ממגנטים קבועים (מנועי כוח קטנים) או סליפות התרגשות (מנועי כוח גדולים), המספק שדה מגנטי יציב (שדה מגנטי ראשי) ומשמש כ"מקור שדה מגנטי" עבור אפקטים אלקטרומגנטיים
רוטור: מורכב מסדרות מרובות של סלילות (סלילות ארמטור) מוטפלות סביב ליבת הברזל, אשר יכולה לסובב סביב הציר המרכזי. מצב מנוע: הסלילות מונעות לסובב על ידי כוח אלקטרומגנטי לאחר שהן מופעלות;
מצב גנרטור: הסלילה מסתובבת כדי לחתוך את קו האינדוקציה המגנטית ולייצר זרם
קומוטור: "מבנה חצי טבעת" קואקסיאלי (מורכב מחצי טבעות נחושת מרובות, עם כמות מתאימה למספר הסיבובים של סילוב הארמנטור) שפתור את "בעיית ההחלפה בכיוון" של כוח זרם / אלקטרומוטיב כאשר הרוטור מסתובב, מבטיח כי הפלט (או הכניסה) הוא זרם ישיר
מברשת חשמלית: מרכיב מוליך (בדרך כלל חומר גרפיט) מותקן על הסטטור, במגע הדוק עם פני השטח של המקומטור, כדי להשיג חיבור נוכחי בין "מעגל קבוע" (כוח חיצוני / עומס) ו"מעגל מסתובב" (תליפות ארמטור)
קליפה וציר: קליפה מתקנת את הסטטור, והציר מחובר לליבת הברזל של הרוטור כדי לתמוך בסיבוב הרוטור, להעביר אנרגיה מכנית לחוץ (מנוע חשמלי) או לקבל אנרגיה מכנית חיצונית (גנרטור)
3 、 הסבר מפורט של תהליך העבודה (לקחת את "מצב המנוע" הנפוץ ביותר כדוגמה)
הליבה של מנוע DC היא "לשמור על הרוטור מסתובב", אבל אם בעיית הכיוון לא נפתרה לאחר שהסלילה מופעלת בשדה המגנטי, הרוטור "יתנדנד פעם אחת" ויתקע.
התיאום בין המקומטור לברשת החשמלית הוא המפתח לפתרון בעיה זו, והתהליך הספציפי מחולק לארבעה צעדים:
1. מצב ראשוני: הסלילה מופעלת ומפעילה על ידי כוח אלקטרומגנטי
אספקת החשמל החיצונית DC מספקת כוח למקומטור באמצעות מברשות חשמליות, והזרם זורם לתוך קבוצה מסוימת של סלילות של הרוטור (כגון סלילה AB).
הסלילה נמצאת בשדה המגנטי המסופק על ידי הסטאטור (בהנחה שכיוון השדה המגנטי הוא "מקוטב N לקוטב S"), על פי כלל השמאל:
הצד AB של הסלילה (ליד קוטב N) יחווה כוח אלקטרומגנטי "למטה";
קצה ה-CD של הסלילה (ליד קוטב S) יחווה כוח אלקטרומגנטי "למעלה";
שני הכוחות הללו יוצרים "מומן" שמניע את הרוטור לסובב בכיוון השעון סביב ציר הסיבוב.
2. צמתים מפתח: הסלילה מסתובבת 90 ° והקומטטור מעביר את הכיוון של הנוכח
כאשר הרוטור מסתובב ב-90 מעלות, המטוס של הסלילה הוא "מקביל" לכיוון השדה המגנטי (קצה הסלילה לא חותך את קו האינדוקציה המגנטית), ומומן האלקטרומגנטי הוא 0, אבל הרוטור ממשיך לסתובב בשל אינרציה.
באותו זמן, המקומטור מסתובב בסינכרון עם הרוטור, וחצי הטבעת שהיתה במקור במגע עם "מברשת האלקטרודה החיובית" מתגים למגע עם "מברשת האלקטרודה השלילית";
חצי הטבעת שהייתה מחוברת במקור לאלקטרודה השלילית הועברה לאלקטרודה החיובית.
תוצאה: הכיוון של הזרם בסלילה הוא הפוך (כגון זרם צד AB משתנה מ"A" → ב' עד ב' → א').
3. סיבוב מתמשך: הכיוון של כוח אלקטרומגנטי נשאר עקבי
לאחר הפיכת הזרם, הסלילה ממשיכה לסובב (מעל 90 מעלות), וקצה הסלילה שוב בשדה המגנטי.
על פי כלל השמאל, למרות שכיוון הזרם השתנה, גם המיקום של השדה המגנטי שבו ממוקמת הסלילה השתנה (צד AB עכשיו קרוב יותר לקוטב S, צד CD קרוב יותר לקוטב N), וכיוון הכוח האלקטרומגנטי נשאר ללא שינוי (עדיין מנוע את הרוטור לסובב בכיוון השעון).
4. לולחה קדימה וחזרה: להשיג סיבוב מתמשך
עבור כל סיבוב 180 ° של הרוטור, המקומטור משלים "החלפת זרם";
מעביר פעמיים לכל סיבוב 360°.
באמצעות "החלפה סינכרונית" זו, הסלילה תמיד כפופה ל"מומן הנהיגה באותו כיוון", והרוטור משיג סיבוב מתמשך ויציב, ובסופו של דבר ממיר אנרגיה חשמלית DC לאנרגיה מכנית.




