Dlaczego elektronarzędzia (takie jak wiertarki ręczne, szlifierki kątowe itp.) zwykle używają silników szczotkowych zamiastsilniki bezszczotkowe? Aby to zrozumieć, naprawdę nie jest to jasne w jednym lub dwóch zdaniach.

Silniki prądu stałego dzielą się na silniki szczotkowe i silniki bezszczotkowe. Wspomniana tutaj „szczotka” odnosi się do szczotek węglowych.Jak wygląda szczotka węglowa?

Dlaczego silniki prądu stałego potrzebują szczotek węglowych?Jaka jest różnica między ze szczotkami węglowymi i bez nich?Spójrzmy w dół!

Zasada działania szczotkowanego silnika prądu stałego

Jak pokazano na rysunku 1, jest to schemat modelu strukturalnego silnika szczotkowego prądu stałego.Dwa nieruchome magnesy przeciwnie, cewka jest umieszczona pośrodku, oba końce cewki są połączone z dwoma półokrągłymi miedzianymi pierścieniami, oba końce miedzianych pierścieni stykają się ze stałą szczotką węglową, a następnie podłączony jest prąd stały na oba końce szczotki węglowej. zasilanie.

rysunek 1

Po podłączeniu do zasilania prąd pokazuje strzałka na rysunku 1.Zgodnie z regułą lewej ręki na żółtą cewkę działa siła elektromagnetyczna skierowana pionowo ku górze; niebieska cewka jest poddawana działaniu siły elektromagnetycznej skierowanej pionowo w dół.Wirnik silnika zaczyna się obracać zgodnie z ruchem wskazówek zegara, a po obróceniu o 90 stopni, jak pokazano na rysunku 2:

rysunek 2

W tym momencie szczotka węglowa znajduje się właśnie w szczelinie między dwoma miedzianymi pierścieniami, a cała pętla cewki nie jest zasilana prądem.Ale pod działaniem bezwładności wirnik nadal się obraca.

obraz 3

Kiedy wirnik obraca się do powyższego położenia pod wpływem bezwładności, prąd cewki pokazano na rysunku 3. Zgodnie z regułą lewej ręki, niebieska cewka poddawana jest działaniu siły elektromagnetycznej skierowanej pionowo w górę; żółta cewka jest poddawana działaniu siły elektromagnetycznej skierowanej pionowo w dół. Wirnik silnika nadal obraca się w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara po obróceniu o 90 stopni, jak pokazano na rysunku 4:

Rysunek 4

W tym momencie szczotka węglowa znajduje się dokładnie w szczelinie pomiędzy dwoma miedzianymi pierścieniami, a w całej pętli cewki nie ma prądu.Ale pod działaniem bezwładności wirnik nadal się obraca.Następnie powtórz powyższe kroki i cykl będzie kontynuowany.

Bezszczotkowy silnik prądu stałego

Jak pokazano na rysunku 5, jest to schemat modelu strukturalnego abezszczotkowy silnik prądu stałego. Składa się ze stojana i wirnika, w którym wirnik ma parę biegunów magnetycznych; na stojanie jest wiele zestawów cewek nawiniętych, a na zdjęciu jest 6 zestawów cewek.

Rysunek 5

Kiedy przekażemy prąd do cewek stojana 2 i 5, cewki 2 i 5 wygenerują pole magnetyczne. Stojan jest odpowiednikiem magnesu sztabkowego, gdzie 2 to biegun S (południowy), a 5 to biegun N (północny). Ponieważ bieguny magnetyczne tej samej płci przyciągają się, biegun N wirnika obróci się do pozycji cewki 2, a biegun S wirnika obróci się do pozycji cewki 5, jak pokazano na rysunku 6.

Obraz 6

Następnie usuwamy prąd z cewek stojana 2 i 5, a następnie przekazujemy prąd do cewek stojana 3 i 6. W tym momencie cewki 3 i 6 wygenerują pole magnetyczne, a stojan jest odpowiednikiem magnesu sztabkowego , gdzie 3 to biegun S (południowy), a 6 to biegun N (północny). Ponieważ bieguny magnetyczne tej samej płci przyciągają się, biegun N wirnika obróci się do położenia cewki 3, a biegun S wirnika obróci się do położenia cewki 6, jak pokazano na rysunku 7.

Rysunek 7

W ten sam sposób prąd cewek stojana 3 i 6 jest usuwany, a prąd przekazywany jest do cewek stojana 4 i 1. W tym czasie cewki 4 i 1 wygenerują pole magnetyczne, a stojan jest równoważny do magnesu sztabkowego, gdzie 4 to biegun S (południowy), a 1 to biegun N (północny). Ponieważ bieguny magnetyczne tej samej płci przyciągają się, biegun N wirnika obróci się do pozycji cewki 4, a biegun S wirnika obróci się do pozycji cewki 1.

Póki co silnik wykonał pół obrotu…. Zasada drugiego półkola jest taka sama jak w przypadku poprzedniej, więc nie będę jej tutaj powtarzać.Bezszczotkowy silnik prądu stałego możemy po prostu zrozumieć jako łowienie marchewki przed osłem, tak aby osioł zawsze jechał w stronę marchewki.

Jak więc możemy przekazać dokładny prąd do różnych cewek w różnym czasie? Wymaga to obwodu komutacji prądu…nieopisanego tutaj.

Porównanie zalet i wad

Silnik szczotkowy prądu stałego: szybki start, terminowe hamowanie, stabilna regulacja prędkości, proste sterowanie, prosta konstrukcja i niska cena.Chodzi o to, że jest tani!niska cena!niska cena!Co więcej, ma duży prąd rozruchowy, duży moment obrotowy (siła obrotowa) przy niskiej prędkości i może przenosić duże obciążenia.

Jednak ze względu na tarcie pomiędzy szczotką węglową a segmentem komutatora silnik szczotkowy prądu stałego jest podatny na iskry, ciepło, hałas, zakłócenia elektromagnetyczne z otoczenia zewnętrznego, niską wydajność i krótką żywotność.Ponieważ szczotki węglowe są materiałami eksploatacyjnymi, są podatne na awarie i po pewnym czasie należy je wymienić.

Bezszczotkowy silnik prądu stałego: Ponieważbezszczotkowy silnik prądu stałegoeliminuje potrzebę stosowania szczotek węglowych, ma niski poziom hałasu, brak konserwacji, niską awaryjność, długą żywotność, stabilny czas pracy i napięcie oraz mniej zakłóceń ze sprzętem radiowym. Ale to jest drogie! Drogi! Drogi!

Funkcje elektronarzędzi

Elektronarzędzia są narzędziami bardzo powszechnie używanymi w życiu. Jest wiele marek i ostra konkurencja. Każdy jest bardzo wrażliwy na cenę.Elektronarzędzia, takie jak wiertarki ręczne i wiertarki udarowe, muszą przenosić duże obciążenia i muszą mieć duży moment rozruchowy.W przeciwnym razie podczas wiercenia silnik może łatwo nie działać, ponieważ wiertło się zablokuje.

Wyobraź sobie, że szczotkowany silnik prądu stałego ma niską cenę, duży moment rozruchowy i może przenosić duże obciążenia; chociaż silnik bezszczotkowy ma niską awaryjność i długą żywotność, jest kosztowny, a moment rozruchowy jest znacznie gorszy niż w przypadku silnika szczotkowego.Gdybyś miał wybór, jaki byś wybrał, myślę, że odpowiedź jest oczywista.

---

Czas publikacji: 7 października 2022 r