直列DCモータでは、電機子巻線と直列並列モータの電機子巻線と電界巻線が並列に接続されているため、電機子巻線と電界巻線が直列に接続され、それらを通る電流が等しくなります。並列モータの電流は、電機子を通る電流とフィールド巻線を通る電流の2つの部分に分かれており、合計電流は2つの部分の合計です。DCシャントモータの構造はDCモータの構造と同じで、ステータ(フィールド巻線)、ロータ(電機子とも呼ばれる)、整流子を含むすべての基本コンポーネントが含まれています。
ステータ/パラレル巻線
入力電力は、モータの固定要素、すなわち平行巻線に供給される。シャント巻線は、コイル上の数ターンの巻線で構成されています。巻数は細い線で構成されているため、平行巻線のサイズはかなり小さいです。直列モータの巻線の線径とは異なり、このモータの平行巻線は非常に大きな電流を流すことはできません。
ロータ/アーマチュア
一般に「ローター」と呼ばれるアーマチュアは、シャフト負荷を処理し、より高い電流をサポートできるより太い線径を有する。モータが低速で始動または動作しているとき、アーマチュアに大電流が流れます。モータの速度が上がるにつれて、アーマチュアは反電磁力を生成し、アーマチュア内の電流に対して作用する。
整流 子
整流子やブラシなどのデバイスは、静磁場巻線からロータに電流を供給し、モータ内のトルクは巻線と電機子の磁場の相互作用によって生成されます。
動作原理
並列DCモータに電圧を供給すると、並列巻線の抵抗が高いため非常に低い電流が生成され、並列巻線の巻数が多いため、強い磁場を生成するのに役立ちます。アーマチュアは大電流を流し、その結果、高磁場が発生します。電機子と平行巻線の磁場が相互作用すると、モーターは回転し始めます。磁場が増加するにつれて、回転トルクが増加し、モータの速度が増加する。
並列DCモータは、速度を制御するフィードバック機構を有しており、電機子が磁場中で回転すると電流が発生する。この起電力は逆方向に発生し、電機子電流を制限してしまう。したがって、電機子を流れる電流が減少し、モータの速度も自己調整することができます。平行巻線は、細いワイヤ構造のため、直列モータの高い始動電流に耐えられないため、並列モータは、最初は低トルクしか必要としない小さなシャフト荷重を処理するために使用されます。
モーター速度
直列モータでは、速度はシャフト荷重に完全に依存し、直列モータでは、負荷は電機子速度に反比例します。荷重が高い場合、アーマチュアは低速で回転します。負荷が低い場合、アーマチュアの速度が上がります。アーマチュアの速度は無限であるか、無負荷で制御されません。
直列モータとは異なり、並列モータの速度はシャフト負荷とは無関係であり、モータ負荷が増加するにつれてモータの速度は一時的に遅くなる。速度を落とすと、バックEMFが減少し、アーマチュア分岐の電流が増加し、モータ速度が増加します。一方、負荷が減少すると、モータ速度が瞬間的に上昇し、その結果、逆EMFが増加し、それによってモータに流れる電流が減少する。徐々に、モーターは遅くなります。このため、直流並列モータは、負荷変化によらず一定の速度を維持することができる。この特徴により、モータは、正確なモータ速度が要求される自動車および産業用途で使用されています。
モータ速度制御
DCシャントモータの速度は、次の2つの方法で制御できます。
ローターに供給される電流を変えることによって
固定子に供給される電流を変更することによって
ロータとステータの周囲の電圧は同じであるため、モータの速度はステータまたはロータを流れる電流を制御することによって制御することができ、その抵抗を変化させるのは、一般にサイリスタを用いて制御される。平行巻線と電機子分岐の抵抗は、バリスタを直列に接続することで増減できます。電機子が扱う電流はフィールド巻線の電流よりもはるかに高いため、電機子分岐の電流を制御するバリスタは非常に大きく、これがフィールド巻線にあるものです。電流制御レオスタットが好ましい理由。
シャント電界電流はモータの速度を10〜20%変化させることができ、平行巻線を通る電流が増加するにつれてロータの速度が増加し、より高い背部EMFが生成され、電機子電流の同等の減少を維持する。逆に、平行巻線を流れる電流を低減することにより、モータの速度を低下させることができる。
並列DCモータを定格電圧より低い電圧で動作させると速度も低下しますが、これは並列DCモータを非効率にし、過負荷や過熱の傾向にあります。一般に、電気モーターは速度と定格電圧の単位で定格速度を持っています。並列DCモータが全電圧を下回るとトルクが低下するため、モータを規定の定格電圧以下に動作させないことをお勧めします。
結論として
自動速度調整機能により、DCシャントモータは正確な速度調整を必要とするアプリケーションに最適であり、高い始動トルクを生成することができないため、始動時の負荷は小さくなければなりません。これらの基準を満たし、DCシャントモータに適した用途には、工作機械(旋盤およびグラインダーなど)および産業機器(ファンおよびコンプレッサーなど)、遠心ポンプ、エレベーター、織機、旋盤、ブロワ、ファン、コンベア、紡績機が含まれる。
