Tasavirta- tai tasavirtamoottori muuntaa sähköenergian mekaaniseksi energiaksi. Se on yksi kahdesta perustyyppisestä moottorista: toinen tyyppi on vaihtovirta- tai vaihtomoottori. DC-moottoreiden joukossa on shuntti-, sarja-, yhdistekäämittyjä ja kestomagneettimoottoreita.
Toiminto
DC-moottori koostuu staattorista, ankkurista, roottorista ja harjalla varustetusta kommutaattorista. Moottorin sisällä olevien kahden magneettikentän välinen napaisuus aiheuttaa sen kääntymisen. DC-moottorit ovat yksinkertaisin moottorityyppi, ja niitä käytetään kodinkoneissa, kuten sähkökäyttöisissä partakoneissa, ja autojen sähköikkunoissa.
DC-moottorin peruskäyttö
DC-moottori on varustettu magneeteilla, joko kestomagneeteilla tai sähkömagneettisilla käämeillä, jotka tuottavat magneettikentän. Kun virta kulkee pohjoisen ja etelän väliin sijoitetun ankkurin, joka tunnetaan myös nimellä kela tai lanka, läpi magneetin napojen kohdalla, ankkurin tuottama kenttä on vuorovaikutuksessa magneetin kentän kanssa ja soveltuu vääntömomentti. DC-moottorissa magneetti muodostaa staattorin, ankkuri asetetaan roottoriin ja kommutaattori kytkee virtauksen kelasta toiseen. Kommutaattori yhdistää kiinteän virtalähteen ankkuriin harjojen tai johtavien tankojen avulla. Lisäksi tasavirtamoottorit toimivat kiinteällä nopeudella kiinteää jännitettä varten eikä liukastumista ole.
DC-moottorityypit
Käämikäämit ja shuntikäämitetyn moottorin ankkuri on kytketty rinnakkain, joka tunnetaan myös nimellä shuntti, muodostamalla kenttävirta verrannolliseksi moottorin kuormitukseen.
Sarjakierretyissä moottoreissa kenttäkäämit ja ankkuri on kytketty sarjaan ja virta kulkee vain kenttäkäämin läpi.
Yhdistelmähaavamoottori on sekä shuntti- että sarjahaavan tyyppinen hybridi, ja siinä on molemmat kokoonpanot. Kestomagneettimoottorin kentän luovat kestomagneetit nimensä mukaisesti.
Kommutaattoriongelma
Kommutaattorin tehtävänä on siirtää virtaa kiinteästä kohdasta pyörivään akseliin. Harjat, kommutaattorin sähkökoskettimet, kytke virtalähde ankkuriin. Tiettyinä aikoina tasavirtamoottorin pyörimisen aikana kommutaattorin on käännettävä virta. Tämä voi johtaa moottorin käyttöiän lyhenemiseen kitkan ja valokaaren aiheuttaman kulumisen takia.
Harjattomat tasavirtamoottorit
Harjattomat tasavirtamoottorit lieventävät kommutaattorin kulumista tavanomaisissa tasavirtamoottoreissa. Tällaisissa tyypeissä kestomagneetti sijaitsee roottorissa ja kelat staattorissa. Kelakäämit muodostavat pyörivän magneettikentän, koska ne ovat sähköisesti erillään toisistaan, mikä mahdollistaa niiden kytkemisen päälle ja pois. Tämän moottorin kommutaattori ei kuljeta virtaa roottoriin. Sen sijaan roottorin kestomagneettikenttä ajaa pyörivää staattorikenttää, mikä tekee roottorikentästä. Eräs toinen harjattoman tasavirtamoottorin keskeinen komponentti on elektronisten piirien ja anturien käyttö kommutaattorilla moottorin virittämiseksi vääntömomentin tuottamiseksi.