Alalisvoolumootor

**Alalisvoolumootor** (ka **alalisvoolumasin**) on elektrimootor, mis töötab alalisvooluga.

Harjadega ehk kommutaatoriga alalisvoolumootor on kommutaatormasina alaliik, mis on ette nähtud tööks alalisvooluga. Sarnase ehituse ja tööpõhimõttega on ka vahelduvvoolu kommutaatormasinad, mida kasutatakse laialdaselt elektrilistes tööriistades (mikserid, trellid jms). Mõned kommutaatormootorid võivad töötada mõlema vooluliigiga ja neid nimetatakse universaalkommutaatormootoriteks.

## Liigitus
Alalisvoolumootoreid liigitatakse vastavalt ergutusviisile:
*püsimagnetergutusega
*elektrilise ergutusega
**sõltumatu ergutusega (toidetakse eraldi allikast)
**jadaergutusega (ergutusmähised on ankrumähisega jadaühenduses)
**rööpergutusega (ergutusmähised on ankrumähisega rööpühenduses)
**segaergutusega (osad ergutusmähised on ankrumähisega jadaühenduses, osad rööpühenduses)

## Alalisvoolumootorite matemaatilised alused

Vastavalt Ohmi seadusele kehtib ankruahela pingete kohta diferentsiaalvõrrand:
:L_A \frac{\mathrm d i_A(t)}{\mathrm dt} = -R_A\ i_A(t) - U_\mathrm{ind} + U_A \qquad \text{(1)}

Kui eeldame, et vool ei muutu (on konstantne või hoitakse konstantsena), siis
\tfrac{\mathrm di_A(t)}{\mathrm dt} = 0, saame
:0 = -R_A \cdot i_A - U_\mathrm{ind} + U_A \quad \text{mis on} \quad U_A = R_A \cdot i_A + U_\mathrm{ind} 
Tulenevalt magnetilisest induktsioonist saame:
: U_A = R_A \cdot i_A + k_2\cdot \phi \cdot 2 \pi n \qquad \text{(1a)}

Konstantse pinge U_A ja ankruahela väikese takistuse R_A korral kui indutseeritav pinge (vastuelektromotoorjõud) U_\mathrm{ind} on väiksem kui U_A võime lihtsustatult väita, et konstantse pöördemomendi korral on pöörlemiskiirus n võrdeline ankrupingega.

Vahemikus  -U_\mathrm{nimi}  on seega pöörlemiskiirus n juhitav ankrupingega. Praktikas pole vool konstantne, vaid sõltub mehaanilisest koormusest (vt mehaanikaosa diferentsiaalvõrrand 4). Kuna nii mootor kui ka toiteallikas on piiratud võimsusega, tuleb voolu piirata väliste reguleerimisahelatega.

### Magnetvälja nõrgendusala
Kui  U_A = U_\mathrm{nimi}  ja  n= n_\mathrm{nimi} , siis on mootor oma nimitööpunktis. Tööpunktist ülespoole (suurema kiiruse suunas) on konstantse (maksimaalsel võimalikul väärtusel piiratud) ankrupinge U_A korral võimalik kiirust suurendada üksnes magnetvoo \phi\, nõrgendamisega.

Nõrgema magnetvälja korral on ka maksimaalne võimalik pöördemoment väiksem.

Vastavalt Lorentzi jõule  M = k_1 \cdot \phi \cdot I_A  on pöördemoment võrdeline \phi\,-ga ja järelikult väiksem.

:L_E \frac{\mathrm d i_E}{\mathrm dt} = -R_E\ i_E + u_E \qquad \text{(2)}
:u_\mathrm{ind} = c_A \cdot \psi_E \cdot \omega 
:\psi_E = \frac{1}{N_E} L_E\ i_E 
kus:
:i_A\, – ankruvool, 
:u_A\, – ankrupinge, 
:R_A\, – ankrumähise takistus, 
:L_A\, – ankrumähise induktiivsus, 
:u_E\, – ergutuspinge, 
:i_E\  – ergutusvool, 
:R_E\  – ergutusmähise takistus,
:L_E\, – ergutusmähise induktiivsus,
:N_E\, – ergutusmähiste arv, 
:\omega\, – rootori nurkkiirus, 
:u_\mathrm{ind}\  – indutseeritav pinge (vastuelektromotoorjõud), 
:\psi_E\  – ergutusvoog, 
:\phi\, – magnetvoog õhupilus, 
:n\, – pöörlemiskiirus, 
:M\, – pöördemoment, 
:k_1\, ja k_2\, – masinakonstandid.

Mehaanikaosa diferentsiaalvõrrandid eeldusel, et ergutusahelat pole arvesse võetud, on järgmised:
:\frac{\mathrm d \alpha}{dt} = \omega \qquad \text{(3)}
:J \frac{\mathrm d \omega }{dt} = c_A\ \psi_E\ i_A - \tau _L \qquad \text{(4)}

kus:
:J\, – ankru inertsimoment, mis sõltub ankru massijaotusest, 
:\alpha\, – ankru pöördenurk, 
:\omega\, – ankru nurkkiirus, 
:\tau _L\, – mootori koormusmomentide summa (k.a võlliga ühendatud koormus),
:c_A\, – masinakonstant.

Lihtsustatult saame võrrandid välja kirjutada järgmiselt:
: U_A = I_A \cdot R_A + L_A \cdot \frac{d I_A}{dt} + U_q 
: U_E = I_E \cdot R_E + L_E \cdot \frac{d I_E}{dt} 
: U_q = c \cdot n \cdot \Phi (I_E) 

kus:
:U_A\, – ankrupinge
:U_E\, – ergutuspinge
:U_q\, – indutseeritud pinge ehk vastuelektromotoorjõud
:c – masinakonstant
:\Phi – põhivälja magnetvoog

Seejuures tuleb mainida, et kõik eeltoodud võrrandid kirjeldavad alalisvoolumootorit lihtsustatult, sest ei võta arvesse magneetimiskõveraid ega kirjelda kommutaatori tööd.

## Tööpõhimõte
Harjadega alalisvoolumootorid töötavad alalispingel ning põhimõtteliselt ei vaja eraldi juhtelektroonikat, kuna kogu vajalik kommutatsioon toimub mootori sees. Mootori töötamise ajal libisevad kaks staatilist harja rootori pöörleval kommutaatoril ning hoiavad mähiseid pinge all. Mootori pöörlemissuuna määrab toitepinge polaarsus. Kui mootorit on vaja juhtida ainult ühes suunas, võib toitevoolu anda relee või muu lihtsa lülitusega, kui mõlemat pidi, siis kasutatakse H-silla-nimelist elektriskeemi. H-sillas tüürivad mootori pöörlemiseks vajalikku voolu neli transistori (või nende gruppi). H-silla elektriskeem meenutab H-tähte - sellest ka nimi. H-silla eripära seisneb mootorile mõlemat pidi polaarsuse rakendamise võimaluses.

## Vaata ka
*Kommutaatormasin
*Ühefaasiline kommutaatormootor
*Harjavaba alalisvoolumootor
*Harjadeta alalisvoolumootorid

## Välislingid
* Robotiehitamise juhis – alalisvoolumootor