Защо електрическите инструменти (като ръчни бормашини, ъглошлайфи и т.н.) обикновено използват двигатели с четки вместо безчеткови двигатели? Ако искате да разберете, това наистина не е ясно с едно или две изречения.
Двигателите с постоянен ток се разделят на двигатели с четка и безчеткови двигатели. Споменатата тук „четка“ се отнася за въглеродни четки. Как изглежда въглеродната четка?
Защо DC двигателите се нуждаят от въглеродни четки? Каква е разликата между това да имаш въгленови четки и да нямаш въгленови четки? Да продължим напред!
Принцип на DC мотор с четка
Както е показано на фигура 1, това е структурна моделна диаграма на постояннотоков двигател с четка. Два фиксирани хетеросексуални магнита, в средата е поставена намотка, а двата края на намотката са съответно свързани към два полукръгли медни пръстена. Двата края на медния пръстен са в контакт с фиксираните въглеродни четки, а след това двата края на въглеродните четки са съответно свързани към DC захранване.
След свързване към захранването, токът е показан със стрелка на Фигура 1. Съгласно правилото на лявата ръка жълтата бобина е подложена на вертикално нагоре електромагнитна сила; синята бобина е подложена на вертикално надолу електромагнитна сила. Роторът на двигателя започва да се върти по посока на часовниковата стрелка след завъртане на 90 градуса, както е показано на фигура 2:
По това време въглеродната четка е точно в пролуката между двата медни пръстена и цялата верига на бобината няма ток. Въпреки това, под действието на инерцията, роторът все още продължава да се върти.
Когато роторът се завърти в горната позиция под действието на инерцията, токът на намотката е показан на Фигура 3. Съгласно правилото на лявата ръка, синята намотка е подложена на вертикално нагоре електромагнитна сила; жълтата намотка е подложена на вертикално надолу електромагнитна сила. Роторът на двигателя продължава да се върти по посока на часовниковата стрелка след завъртане на 90 градуса, както е показано на фигура 4:
По това време въглеродната четка е точно в пролуката между двата медни пръстена и цялата верига на бобината няма ток. Въпреки това, под действието на инерцията, роторът все още продължава да се върти. След това повторете горните стъпки и цикълът продължава.
DC безчетков мотор
Както е показано на Фигура 5, това е структурна моделна диаграма на DC безчетков двигател. Състои се от статор и ротор, в който има двойка магнитни полюси на ротора; има много комплекти намотки, навити на статора, а на фигурата има 6 комплекта намотки.
Когато прекараме ток към намотките на статора 2 и 5, намотките 2 и 5 ще генерират магнитно поле, а статорът е еквивалентен на прътов магнит, където 2 е S (южният) полюс, а 5 е N (северният) полюс. Тъй като магнитните полюси от един и същи пол се привличат взаимно, N полюсът на ротора ще се завърти до позицията на намотка 2, а S полюсът на ротора ще се завърти до позицията на намотка 5, както е показано на фигура 6.
След това премахваме тока на статорната намотка 2,5 и след това предаваме тока на статорната намотка 3,6. По това време намотките 3 и 6 ще генерират магнитно поле, а статорът е еквивалентен на прътов магнит, в който 3 е S (южен) полюс, а 6 е N (северен) полюс. Тъй като магнитните полюси от един и същи пол се привличат един друг, N полюсът на ротора ще се завърти до позицията на намотка 3, а S полюсът на ротора ще се завърти до позицията на намотка 6, както е показано на Фигура 7.
По същия начин токът на статорните намотки 3 и 6 се отстранява, след което статорните намотки 4 и 1 се захранват с ток. По това време намотките 4 и 1 ще генерират магнитно поле, а статорът е еквивалентен на прътов магнит, където 4 е S (южен) полюс, а 1 е N (северен) полюс. Тъй като противоположните магнитни полюси се привличат един друг, N-полюсът на ротора ще се завърти в позиция на намотка 4, а полюсът S на ротора ще се завърти в позиция на намотка 1.
Досега моторът се е завъртял на половин кръг...вторият полукръг е същият като предишния принцип, така че няма да го повтарям тук. Можем просто да разберем безчетковия DC мотор като ловене на морков пред магаре, така че магарето винаги да се движи към моркова.
И така, как можем да захранваме точни токове към различни намотки по различно време? Това изисква токова комутационна верига... Няма да навлизам в подробности тук.
Сравнение на предимствата и недостатъците
DC мотор с четка: бърз старт, навременно спиране, плавно регулиране на скоростта, просто управление, проста структура и ниска цена. Точката е евтина! евтина цена! евтина цена! Освен това той има голям стартов ток, голям въртящ момент (сила на въртене) при ниски скорости и може да носи голямо натоварване.
Въпреки това, поради триенето между въглеродната четка и комутатора, полираният постояннотоков двигател е податлив на искри, топлина, шум, електромагнитни смущения във външната среда и има ниска ефективност и кратък живот. Тъй като въглеродните четки са консуматив, те са податливи на повреда и трябва да се сменят след определен период от време.
DC безчетков мотор: Тъй като DC безчетковият двигател елиминира въглеродната четка, той има нисък шум, без поддръжка, нисък процент на повреда, дълъг експлоатационен живот, а времето за работа и напрежението са относително стабилни и смущенията в радио оборудването са малки. Но е скъпо! скъпо! скъпо!
Електрическите инструменти са много често използвани инструменти в ежедневието. Има много видове марки и жестока конкуренция. Всеки е много чувствителен към цената. Освен това електрическите инструменти трябва да носят голямо натоварване и трябва да имат голям начален въртящ момент, като например електрически ръчни бормашини и ударни бормашини. В противен случай, когато пробивате, моторът лесно не може да работи, защото свредлото е заседнало.
Само си представете, полиран DC двигател е евтин, има голям начален въртящ момент и може да носи тежки товари; въпреки че безчетковият двигател има нисък процент на повреда и дълъг живот, той е скъп и неговият начален въртящ момент е далеч по-нисък от мотора с четка. Ако можехте да избирате, как бихте избрали? Мисля, че отговорът се налага от само себе си.
