מדוע כלים חשמליים משתמשים בדרך כלל במנועים מוברשים, אך לא במנועים ללא מברשות?

מדוע בכלי עבודה חשמליים (כגון מקדחות ידניות, משחזות זווית וכו') משתמשים בדרך כלל במנועים מוברשים במקום במנועים ללא מברשות? אם אתה רוצה להבין, זה ממש לא ברור במשפט אחד או שניים.

מנועי DC מחולקים למנועים מוברשים ומנועים ללא מברשות. ה"מברשת" המוזכרת כאן מתייחסת למברשות פחמן. איך נראית מברשת הפחמן?

מדוע מנועי DC צריכים מברשות פחמן? מה ההבדל בין שיש מברשות פחמן לבין אין מברשות פחמן? בוא נמשיך הלאה!

עקרון מנוע מברשת DC

כפי שמוצג באיור 1, זהו דיאגרמת מודל מבני של מנוע מוברש DC. שני מגנטים הטרוסקסואלים קבועים, סליל ממוקם באמצע, ושני קצוות הסליל מחוברים בהתאמה לשתי טבעות נחושת חצי מעגליות. שני הקצוות של טבעת הנחושת נמצאים במגע עם מברשות הפחמן הקבועות, ואז שני הקצוות של מברשות הפחמן מחוברים בהתאמה לאספקת החשמל DC.

לאחר החיבור לאספקת החשמל, הזרם מוצג על ידי החץ באיור 1. על פי הכלל השמאלי, הסליל הצהוב נתון לכוח אלקטרומגנטי כלפי מעלה אנכית; הסליל הכחול נתון לכוח אלקטרומגנטי אנכית כלפי מטה. רוטור המנוע מתחיל להסתובב בכיוון השעון, לאחר סיבוב של 90 מעלות, כפי שמוצג באיור 2:

בשלב זה, מברשת הפחמן נמצאת בדיוק ברווח בין שתי טבעות הנחושת, וללולאת הסליל כולה אין זרם. עם זאת, תחת פעולת האינרציה, הרוטור עדיין ממשיך להסתובב.

כאשר הרוטור פונה למצב שלעיל תחת פעולת האינרציה, זרם הסליל מוצג באיור 3. על פי הכלל השמאלי, הסליל הכחול נתון לכוח אלקטרומגנטי כלפי מעלה אנכית; הסליל הצהוב נתון לכוח אלקטרומגנטי אנכית כלפי מטה. רוטור המנוע ממשיך להסתובב בכיוון השעון, לאחר סיבוב של 90 מעלות, כפי שמוצג באיור 4:

בשלב זה, מברשת הפחמן נמצאת בדיוק ברווח בין שתי טבעות הנחושת, וללולאת הסליל כולה אין זרם. עם זאת, תחת פעולת האינרציה, הרוטור עדיין ממשיך להסתובב. לאחר מכן חזור על השלבים לעיל, והמחזור ממשיך.

מנוע DC ללא מברשות

כפי שמוצג באיור 5, זהו דיאגרמת מודל מבני של מנוע DC ללא מברשות. הוא מורכב מסטטור ורוטור, שבהם יש זוג קטבים מגנטיים על הרוטור; ישנן סטים רבים של סלילים מפותלים על הסטטור, ויש 6 סטים של סלילים באיור.

כאשר נעביר זרם לסלילי הסטטור 2 ו-5, הסלילים 2 ו-5 ייצרו שדה מגנטי, והסטטור שווה ערך למגנט בר, כאשר 2 הוא קוטב S (דרומי) ו-5 הוא N (צפוני) מוֹט. מכיוון שהקטבים המגנטיים מאותו המין מושכים זה את זה, קוטב ה-N של הרוטור יסתובב למיקום של סליל 2, וקוטב S של הרוטור יסתובב למיקום של סליל 5, כפי שמוצג באיור 6.

לאחר מכן אנו מסירים את זרם סליל הסטטור 2,5, ולאחר מכן מעבירים את הזרם לסליל הסטטור 3,6. בשלב זה, הסלילים 3 ו-6 ייצרו שדה מגנטי, והסטטור שווה ערך למגנט סרגל, שבו 3 הוא קוטב S (דרומי) ו-6 הוא קוטב N (צפוני). מכיוון שהקטבים המגנטיים מאותו המין מושכים זה את זה, קוטב ה-N של הרוטור יסתובב למיקום של סליל 3, וקוטב S של הרוטור יסתובב למיקום של סליל 6, כפי שמוצג באיור 7.

באותו אופן, הזרם של סלילי הסטטור 3 ו-6 מוסר, ואז סלילי הסטטור 4 ו-1 מוזנים בזרם. בשלב זה, הסלילים 4 ו-1 ייצרו שדה מגנטי, והסטטור שווה ערך למגנט סרגל, כאשר 4 הוא קוטב S (דרומי) ו-1 הוא קוטב N (צפוני). מכיוון שקטבים מגנטיים מנוגדים מושכים זה את זה, קוטב N של הרוטור יסתובב למצב סליל 4, וקוטב S של הרוטור יסתובב למצב סליל 1.

עד כה המנוע הסתובב חצי מעגל...חצי המעגל השני זהה לעקרון הקודם, אז לא אחזור עליו כאן. אנחנו יכולים פשוט להבין את מנוע ה-DC ללא מברשות כדוגמת גזר מול חמור, כך שהחמור תמיד ינוע לעבר הגזר.

אז איך נוכל להזין זרמים מדויקים לסלילים שונים בזמנים שונים? זה דורש מעגל העברת זרם... לא אכנס כאן לפרטים.

השוואה בין יתרונות וחסרונות

מנוע DC מוברש: התחלה מהירה, בלימה בזמן, ויסות מהירות חלק, שליטה פשוטה, מבנה פשוט ומחיר זול. הנקודה זולה! מחיר זול! מחיר זול! יתרה מכך, יש לו זרם התחלה גדול, מומנט גדול (כוח סיבוב) במהירויות נמוכות, והוא יכול לשאת עומס כבד.

עם זאת, בשל החיכוך בין מברשת הפחמן לקומוטטור, מנוע ה-DC המוברש נוטה לניצוצות, חום, רעש, הפרעות אלקטרומגנטיות לסביבה החיצונית, ובעל יעילות נמוכה וחיים קצרים. מכיוון שמברשות פחמן הן חומרים מתכלים, הן מועדות לכישלון וצריך להחליף אותן לאחר תקופה מסוימת.

מנוע ללא מברשות DC: מכיוון שהמנוע ללא מברשות DC מבטל את מברשת הפחמן, יש לו רעש נמוך, ללא תחזוקה, שיעור תקלות נמוך, חיי שירות ארוכים וזמן הריצה והמתח יציבים יחסית, וההפרעה לציוד רדיו קטנה. אבל זה יקר! יָקָר! יָקָר!

כלים חשמליים הם כלי עבודה נפוץ מאוד בחיי היומיום. ישנם סוגים רבים של מותגים ותחרות עזה. כולם מאוד רגישים למחיר. יתרה מכך, כלים חשמליים צריכים לשאת עומס כבד וחייבים להיות בעלי מומנט התנעה גדול, כגון מקדחות יד חשמליות ומקדחות פגיעה. אחרת, בעת קידוח, המנוע אינו מסוגל לפעול בקלות מכיוון שהמקדחה תקועה.

רק תארו לעצמכם, מנוע DC מוברש הוא זול, בעל מומנט התנעה גדול ויכול לשאת עומסים כבדים; למרות שלמנוע ללא מברשות יש שיעור כשל נמוך וחיים ארוכים, הוא יקר ומומנט ההתנעה שלו נחות בהרבה ממנוע מוברש. אם היית יכול לבחור, איך היית בוחר? אני חושב שהתשובה היא מובנת מאליה.