Miksi sähkötyökalut (kuten käsiporat, kulmahiomakoneet jne.) käyttävät yleensä harjattuja moottoreita harjattomien moottoreiden sijaan? Jos haluat ymmärtää, tämä ei todellakaan käy selväksi yhdellä tai kahdella lauseella.
DC-moottorit jaetaan harjattuihin moottoreihin ja harjattomiin moottoreihin. Tässä mainittu "harja" viittaa hiiliharjoihin. Miltä hiiliharja näyttää?
Miksi tasavirtamoottorit tarvitsevat hiiliharjoja? Mitä eroa on hiiliharjojen ja hiiliharjojen puuttumisen välillä? Siirrytään eteenpäin!
DC-harjamoottorin periaate
Kuten kuvasta 1 näkyy, tämä on DC-harjatun moottorin rakennemallikaavio. Kaksi kiinteää heteroseksuaalista magneettia, kela asetetaan keskelle ja kelan kaksi päätä on vastaavasti yhdistetty kahteen puoliympyrän muotoiseen kuparirenkaaseen. Kuparirenkaan kaksi päätä ovat kosketuksissa kiinteisiin hiiliharjoihin, ja sitten hiiliharjojen kaksi päätä kytketään vastaavasti tasavirtalähteeseen.
Virtalähteeseen kytkemisen jälkeen virta on esitetty nuolella kuvassa 1. Vasemman käden säännön mukaan keltaiseen kelaan kohdistuu pystysuunnassa ylöspäin suuntautuva sähkömagneettinen voima; sininen kela altistuu pystysuoraan alaspäin suuntautuvalle sähkömagneettiselle voimalle. Moottorin roottori alkaa pyöriä myötäpäivään 90 asteen kierron jälkeen, kuten kuvassa 2:
Tällä hetkellä hiiliharja on vain kahden kuparirenkaan välisessä raossa, eikä koko kelan silmukassa ole virtaa. Kuitenkin inertian vaikutuksesta roottori jatkaa edelleen pyörimistä.
Kun roottori kääntyy yllä olevaan asentoon hitauden vaikutuksesta, kelan virta on esitetty kuvassa 3. Vasemman käden säännön mukaan siniseen kelaan kohdistuu pystysuunnassa ylöspäin suuntautuva sähkömagneettinen voima; keltaiseen kelaan kohdistuu pystysuoraan alaspäin suuntautuva sähkömagneettinen voima. Moottorin roottori jatkaa pyörimistään myötäpäivään 90 asteen kiertymisen jälkeen, kuten kuvassa 4:
Tällä hetkellä hiiliharja on vain kahden kuparirenkaan välisessä raossa, eikä koko kelan silmukassa ole virtaa. Kuitenkin inertian vaikutuksesta roottori jatkaa edelleen pyörimistä. Toista sitten yllä olevat vaiheet ja sykli jatkuu.
DC-harjaton moottori
Kuten kuvasta 5 näkyy, tämä on DC-harjattoman moottorin rakennemallikaavio. Se koostuu staattorista ja roottorista, jonka roottorissa on pari magneettisia napoja; staattoriin on kierretty monta sarjaa keloja, ja kuvassa on 6 sarjaa keloja.
Kun ohjaamme virran staattorin keloihin 2 ja 5, kelat 2 ja 5 synnyttävät magneettikentän ja staattori vastaa tankomagneettia, jossa 2 on S (eteläinen) napa ja 5 on N (pohjoinen) napa. Koska samaa sukupuolta olevat magneettiset navat vetävät toisiaan puoleensa, roottorin N-napa kääntyy kelan 2 asentoon ja roottorin S-napa kelan 5 asentoon kuvan 6 mukaisesti.
Sitten poistamme staattorikäämin 2,5 virran ja siirrämme sitten virran staattorin käämiin 3,6. Tällä hetkellä kelat 3 ja 6 synnyttävät magneettikentän, ja staattori vastaa tankomagneettia, jossa 3 on S (etelä) napa ja 6 on N (pohjoinen) napa. Koska samaa sukupuolta olevat magneettiset navat vetävät toisiaan puoleensa, roottorin N-napa kääntyy kelan 3 asentoon ja roottorin S-napa kelan 6 asentoon kuvan 7 mukaisesti.
Samalla tavalla staattorikäämien 3 ja 6 virta poistetaan, ja sitten staattorikäämiin 4 ja 1 syötetään virtaa. Tällä hetkellä kelat 4 ja 1 synnyttävät magneettikentän, ja staattori vastaa tankomagneettia, jossa 4 on S (etelä) napa ja 1 on N (pohjoinen) napa. Koska vastakkaiset magneettiset navat vetävät toisiaan puoleensa, roottorin N-napa kääntyy kelan 4 asentoon ja roottorin S-napa kiertyy kelan 1 asentoon.
Toistaiseksi moottori on pyörinyt puoliympyrää...toinen puoliympyrä on sama kuin edellinen periaate, joten en toista sitä tässä. Voimme ymmärtää harjattoman tasavirtamoottorin yksinkertaisesti porkkanan kalastamiseksi aasin edessä, jotta aasi liikkuu aina porkkanaa kohti.
Joten kuinka voimme syöttää tarkkoja virtoja eri keloihin eri aikoina? Tämä vaatii virran kommutointipiirin... En mene yksityiskohtiin tässä.
Hyvien ja haittojen vertailu
DC-harjattu moottori: nopea käynnistys, oikea-aikainen jarrutus, tasainen nopeuden säätö, yksinkertainen ohjaus, yksinkertainen rakenne ja halpa hinta. Pointti on halpa! halpa hinta! halpa hinta! Lisäksi sillä on suuri käynnistysvirta, suuri vääntömomentti (kiertovoima) alhaisilla nopeuksilla ja se voi kantaa raskaan kuorman.
Hiiliharjan ja kommutaattorin välisen kitkan vuoksi harjattu tasavirtamoottori on kuitenkin altis kipinöille, lämmölle, melulle, sähkömagneettisille häiriöille ulkoiseen ympäristöön, ja sillä on alhainen hyötysuhde ja lyhyt käyttöikä. Koska hiiliharjat ovat kulutusosia, ne ovat alttiita vioittumiselle ja ne on vaihdettava tietyn ajan kuluttua.
DC-harjaton moottori: Koska DC-harjaton moottori eliminoi hiiliharjan, siinä on alhainen melu, ei huoltoa, alhainen vikasuhde, pitkä käyttöikä ja käyttöaika ja jännite ovat suhteellisen vakaat, ja radiolaitteiden häiriöt ovat pieniä. Mutta se on kallista! Kallis! Kallis!
Sähkötyökalut ovat hyvin yleisiä työkaluja jokapäiväisessä elämässä. Brändejä on monenlaisia ja kilpailu on kovaa. Kaikki ovat hyvin herkkiä hinnalle. Lisäksi sähkötyökalujen, kuten sähköisten käsiporien ja iskuporien, on kannettava suuri kuorma ja niillä on oltava suuri käynnistysmomentti. Muuten porattaessa moottori ei helposti pysty käymään, koska poranterä on jumissa.
Kuvittele vain, harjattu tasavirtamoottori on halpa, sillä on suuri käynnistysmomentti ja se voi kantaa raskaita kuormia; vaikka harjattomalla moottorilla on alhainen vikaantumisaste ja pitkä käyttöikä, se on kallis ja sen käynnistysmomentti on paljon huonompi kuin harjatun moottorin. Jos saisit valita, miten valitsisit? Mielestäni vastaus on itsestään selvä.
