במנוע DC סדרתי, פיתול האבזור ופיתול השדה מחוברים בסדרה, והזרמים דרכם שווים, שכן פיתול האבזור ופיתול השדה של מנוע מקבילי DC מחוברים במקביל. הזרם במנוע מקביל מחולק לשני חלקים: הזרם דרך האבזור והזרם דרך פיתול השדה, והזרם הכולל הוא סכום שני החלקים. המבנה של מנוע shunt DC זהה לזה של מנוע DC, הוא מכיל את כל הרכיבים הבסיסיים כולל הסטטור (ליפת שדה), הרוטור (נקרא גם ארמטור) והקומוטטור.
סטאטור/פיתול מקביל
כוח הכניסה מסופק לאלמנט הקבוע של המנוע, כלומר, הפיתול המקביל. פיתול השאנט מורכב ממספר סיבובים של פיתול על הסליל. מכיוון שמספר הסיבובים מורכב מחוטים דקים יותר, גודל הפיתול המקביל קטן למדי. בניגוד לקוטרי החוטים בפיתולים של מנוע סדרתי, הפיתולים המקבילים במנוע זה אינם יכולים לשאת זרמים גדולים מאוד.
רוטור/אבזור
האבזור, המכונה בדרך כלל "רוטור", מטפל בעומס הציר, ויש לו קוטר חוט עבה יותר שיכול לתמוך בזרמים גבוהים יותר. כאשר המנוע מתניע או פועל במהירות נמוכה, זרם גבוה זורם דרך האבזור. ככל שמהירות המנוע עולה, האבזור מייצר כוח נגדי אלקטרומגנטי, הפועל כנגד הזרם באבזור.
קוֹמוּטָטוֹר
מכשירים כמו קומוטטורים ומברשות מספקים זרם מפיתולי השדה הסטטי אל הרוטור, ומומנט במנוע נוצר על ידי האינטראקציה של השדות המגנטיים של הפיתולים והאבזור.
עקרון העבודה
כאשר המתח מסופק למנוע DC מקביל, הוא מייצר זרם נמוך מאוד בגלל ההתנגדות הגבוהה של הפיתול המקביל, ומספר הסיבובים הגבוה של הפיתול המקביל עוזר ליצור שדה מגנטי חזק. האבזור שואב זרם גבוה, וכתוצאה מכך שדה מגנטי גבוה. כאשר השדות המגנטיים של האבזור והפיתולים המקבילים מקיימים אינטראקציה, המנוע מתחיל להסתובב. ככל שהשדה המגנטי גדל, מומנט הסיבוב גדל, וכתוצאה מכך לעלייה במהירות המנוע.
למנועי DC מקבילים יש מנגנון משוב השולט במהירות, וכאשר האבזור מסתובב בשדה המגנטי, נוצר זרם. כוח אלקטרו-מוטיבי זה נוצר בכיוון ההפוך, ובכך מגביל את זרם האבזור. לכן, הזרם דרך האבזור מופחת ומהירות המנוע יכולה גם לווסת את עצמה. פיתולים מקבילים, בשל מבנה התיל הדק שלהם, אינם יכולים לעמוד בזרמי ההתנעה הגבוהים של מנועים סדרתיים, ולכן מנועים מקבילים משמשים לטיפול בעומסי פיר קטנים שבהתחלה רק דורשים מומנט נמוך.
מהירות מנוע
במנוע סדרתי, המהירות תלויה לחלוטין בעומס הציר, ובמנוע סדרתי, העומס עומד ביחס הפוך למהירות האבזור. אם העומס גבוה, האבזור יסתובב במהירות נמוכה. אם העומס נמוך, מהירות האבזור תגדל. מהירות האבזור היא אינסופית או בלתי מבוקרת ללא עומס.
בניגוד למנועי סדרה, המהירות של מנועים מקבילים אינה תלויה בעומס הציר, וככל שעומס המנוע גדל, מהירות המנוע תאט לרגע. האטה מפחיתה את EMF האחורי, מה שמגביר את הזרם בענף האבזור, מה שמביא לעלייה במהירות המנוע. מצד שני, אם העומס מופחת, מהירות המנוע תעלה לרגע, מה שבתורו יגביר את ה-EMF האחורי, ובכך יקטין את הזרם הזורם למנוע. בהדרגה, המנוע יאט. לכן, המנוע המקבילי DC מסוגל לשמור על מהירות קבועה ללא קשר לשינויי עומס. בשל תכונה זו, המנוע משמש ביישומי רכב ותעשייתיים שבהם נדרשת מהירות מנוע מדויקת.
בקרת מהירות מנוע
ניתן לשלוט במהירות של מנוע shunt DC בשתי דרכים:
על ידי שינוי הזרם המסופק לרוטור
על ידי שינוי הזרם המסופק לסטטור
מכיוון שהמתח סביב הרוטור והסטטור זהה, ניתן לשלוט על מהירות המנוע על ידי שליטה בזרם דרך הסטטור או הרוטור, שינוי ההתנגדות שלו נשלט בדרך כלל באמצעות תיריסטור. ניתן להגדיל או להקטין את ההתנגדות של הפיתול המקביל וענף האבזור על ידי חיבור וריסטור בסדרה. מכיוון שהזרם בו מטפל האבזור גבוה בהרבה מזה של פיתול השדה, הווריסטור השולט בזרם בענף האבזור הוא די גדול, וזה מה שנמצא בפיתול השדה. הסיבות שבגללן מועדפים ריאוסטטים מבוקרים בזרם.
זרם שדה ה-shunt יכול לשנות את מהירות המנוע ב-10-20 אחוזים, וככל שהזרם דרך הפיתולים המקבילים גדל, מהירות הרוטור גדלה, ויוצרת EMF אחורי גבוה יותר כדי לשמור על הפחתה שווה של זרם האבזור. לעומת זאת, על ידי הפחתת הזרם דרך הפיתולים המקבילים, ניתן להפחית את מהירות המנוע.
כאשר מנוע DC מקביל מופעל במתח נמוך מהמתח הנקוב שלו, גם מהירותו יורדת, אך הדבר הופך את מנוע DC המקביל לבלתי יעיל ויש לו נטייה לעומס יתר ולהתחמם יתר על המידה. באופן כללי, למנועים חשמליים יש מהירות מדורגת ביחידות מהירות ומתח נקוב. כאשר מנוע DC מקביל מתחת למתח המלא שלו, המומנט שלו מצטמצם, לכן, מומלץ לא להפעיל את המנוע מתחת למתח הנקוב שצוין.
לסיכום
בשל יכולת ויסות המהירות האוטומטית שלהם, מנועי shunt DC הם אידיאליים עבור יישומים הדורשים ויסות מהירות מדויק, הם אינם יכולים לייצר מומנטים גבוהים להתנעה, ולכן העומס בהתחלה חייב להיות קטן. יישומים העומדים בתקנים אלו ומתאימים למנועי shunt DC כוללים כלי מכונות (כגון מחרטות ומשחזות) וציוד תעשייתי (כגון מאווררים ומדחסים), משאבות צנטריפוגליות, מעליות, נולים, מחרטות, מפוחים, מאווררים, מסועים, מכונות ספינינג. לַחֲכוֹת.
