Hogyan működnek a szálcsiszolt motorok? A kommutátor, a kefék és a nyomatékgörbe magyarázata

A rövid válasz: A tekercs árama megfordul, ahogy fordul

A csiszolt motor két mágneses résszel és egy forgó kapcsolóval rendelkezik. A mező stacionárius, amelyet a házban lévő állandó mágnesek vagy egy külön tekercselés állítanak elő. A munkatekercsek az armatúrában helyezkednek el, egy vasmag köré tekerve, amely a tengelyhez van rögzítve és szabadon forog.

Az egyenáram a keféken keresztül éri el ezeket a tekercseket. Mindegyik kefe a kommutátorhoz, egy szigetelt rézszegmensekből álló hengerhez nyomódik. Az áram belép a pozitív kefén, átmegy az alatta lévő szegmensbe, áthalad az egyik armatúra tekercsen, és elhagyja az ellenkező szegmenst és a kefét. Mivel ez a tekercs most áramot vezet a mágneses mezőn belül, mindkét oldala merőleges erőt érez a mezőre és az áramra is, és a két erő a tengely ellentétes oldalán hat. Az armatúra elfordul.

A bökkenő az, hogy egy rögzített áramú tekercs a mezővel egy vonalba lendül, és ott megáll. A kommutátor megakadályozza. Ahogy az armatúra forog, minden kefe egyik szegmensről a másikra csúszik, megfordítva az áramot abban a tekercsben, amikor az áthalad a semleges síkon. A tekercs polaritása megfordul, így az erő ugyanúgy körbe-körbe nyomja a rotort. Minden tekercsnél ez a megfordítás fordulatonként kétszer történik, és az időzítést kizárólag a geometria határozza meg: szegmensszélesség, kefeszélesség és kefepozíció.

Mit csinálnak az egyes részek, és melyik tünet utal rá

Ha egy kefés motor alulteljesít, a hiba általában az öt hely valamelyikén található, és mindegyik más-más ujjlenyomatot hagy maga után.

Az érintkezési felület ugyanolyan fontos, mint maguk az alkatrészek. A kommutátoron lévő vékony, egyenletes, sötét fólia alacsonyan ível; A fényes száraz réz általában azt jelenti, hogy a kefe minősége túl koptató, vagy hogy a motor túl enyhén jár hosszú ideig.

Miért fordul meg az áram forradalmonként kétszer?

1. A tápáram a pozitív kefén keresztül jut be a kommutátor szegmensébe, megérintve azt.
2. Ez a szegmens az áramot egy armatúra tekercsen vezeti át, amely elektromágnessá válik északi és déli véggel.
3. Északi végét az állórész északi pólusa taszítja és az állórész déli pólusához vonzza, így az armatúra elfordul.
4. A semleges síkban a kefe keresztezi a szegmensek közötti szigetelt rést, és az adott tekercs árama rövid időre megszakad.
5. A következő szegmens veszi át az irányítást, és a tekercsen áthaladó áram iránya megfordul.
6. A tekercs pólusai felcserélődtek, így az erő továbbra is ugyanabba a forgásirányba nyomja, ahelyett, hogy fékezi a tengelyt.

A kefés motor egy forgó kapcsoló, amely köré mágnes van csavarozva. A kefepor, a kefe élettartama, a rádiófrekvenciás zaj és a praktikus sebességplafon mind ebből a kapcsolóból ered, és az alacsony ár is.

A negyedik lépés a mérnöki erőfeszítés. A rövid megszakítás során a tekercs induktivitása igyekszik fenntartani az áramot, és ennek az energiának valahova el kell jutnia: egy kis ívnek a kefe felületén, egy kis hőnek vagy egy feszültségcsúcsnak, amelyet egy elnyomó kondenzátor elnyel. A kefe minősége, a rugónyomás és a szegmenstávolság úgy lett megválasztva, hogy az ív elég kicsi legyen ahhoz, hogy túlélje több ezer órát.

Sebesség, nyomaték és vissza EMF: a számok helyes olvasása

A mágneses térben lévő forgó tekercs egyben generátor is. Az általa termelt feszültség ellentétes a betáplálással, és EMF-nek hívják, és gyorsan növekszik. Az aritmetika könnyen áttekinthető.

Vegyünk egy 12 V-os kefés motort 1,2 ohmos armatúra ellenállással. Abban a pillanatban, amikor a kapcsoló zár, a forgórész áll, a hátsó EMF nulla, a tekercselés pedig körülbelül 10 A-t tud húzni. A másodperc töredékével később, 3000 ford./perc körüli fordulatszámon a hátsó EMF nagyjából 10,5 V-ra emelkedhetett, így az ellenálláson csak 1,5 V marad, vagy körülbelül 1,25 A. A kezdőáram és a kilépő áramerősség barna méretű kezdeni.

• A szabadonfutási sebességet úgy mérik, hogy nincs semmi a tengelyen; a katalógusoldalon feltüntetett sebesség általában a névleges terhelésnél megadott érték, ami alacsonyabb.
• A tolerancia valós. Az üresjárati sebesség plusz-mínusz 10 százalékos ablaka normális, és eltolja a légáramlást, az áramfelvételt és a zajt a kész készülékben.
• Az elakadási nyomaték maximum néhány másodperces csúcsérték. Biztosíték méretezésénél hasznos, nem a folyamatos üzem leírásánál.

Ahol a szálcsiszolt motorok még mindig nyernek a készüléktervezésben

Az elektronika nélküli kommutáció bizonyos előnyökkel jár, és ezek továbbra is számítanak a költségérzékeny termékekben:

• A legalacsonyabb tengelyteljesítményre vetített egységköltség, különösen 5 W és 150 W között.
• Megbízható indítónyomaték; a motor a nulla fordulatszámtól erősen húz vezérlő nélkül.
• Fordulatszám szabályozás egy PWM fokozattal, soros ellenállással vagy változó tápegységgel.
• Irányváltás két vezeték felcserélésével.
• Kecses viselkedés, amikor az akkumulátor feszültsége csökken.

Ez a kombináció megtartja a kefés motorokat az asztali hűtőventilátorokban, a párologtatós léghűtőkben, a kis ventilátoros fűtőberendezésekben, az értékes konyhai elszívókban, a vízszivattyúkban és az autóipari tartozékok hosszú listájában.

Azok a készülékgyártók, akik a meghajtókat a légmozgás szempontjából hasonlítják össze, általában mindkét típust értékelik, mielőtt lezárják a konstrukciót. A kényszerkonvekciós hűtők és az asztali ventilátorok például már rendelkeznek egyenáramú alternatívákkal, amelyek változó sebességgel működnek.

Kefekopás, hő és elektromos zaj: az őszinte kompromisszumok

Az ecset élettartamát először számszerűsíteni kell, mert ez határozza meg a karbantartási ígéreteket. A készülék-minőségű motorok kis szénkeféi általában 500 és 2000 üzemóra között bírják, és a tartomány jó okkal széles: az egész nap induló és leállító motor gyorsabban kopik, mint a folyamatosan működő motor, mivel a kefeveszteség nagy része az induló ívben történik.

A meleg a második kérdés. A veszteségek a rézben, a vasban és a kefe felületén jelennek meg, és a rotornak van a legrosszabb útja a külső levegőhöz. A tekercselés szigetelési osztálya, nem a ház hőmérséklete szabja meg a folyamatos működés valódi határát. Az elektromos zaj a harmadik: a kefe felületén minden ív egy kis szélessávú adó, ezért a kefés motorokat gyakran már felszerelt elnyomó kondenzátorokkal vagy fojtótekercsekkel szállítják.

Szálcsiszolt motor meghatározása: Gyakorlati vevői ellenőrzőlista

Két beszállító is tud „12 V, 3000 ford./perc” értéket adni, és még mindig szállít olyan motorokat, amelyek eltérően viselkednek ugyanabban a készülékben, mivel az egyik számot üresjáratban, a másikat pedig meghatározott nyomatéknál adják meg. Kérje írásban a terhelési pontot.

• Névleges feszültség, valamint az alkalmazás által ténylegesen látható tartomány.
• Üresjárati sebesség és üresjárati áram.
• Fordulatszám, nyomaték és áram a tervezett működési ponton.
• Leállási nyomaték, időkorláttal, mennyi ideig tartható.
• Ecset élettartama órákban a valós munkaciklusa mellett.
• Folyamatos vagy időszakos ügyelet, várható kezdés óránként.
• Szigetelési osztály és maximális tekercselési hőmérséklet.
• Felszerelve a csillapító alkatrészeket, és az általuk teljesített károsanyag-kibocsátási szabványt.
• Tengelyátmérő, hossz és tűrés, valamint karima és csavarminta.
• Akusztikus zaj dB(A)-ban a terhelési ponton, megadott távolságban.
• Minősítések szükségesek a célpiacon.

Az is segít dolgozni a kis villanymotor szállító amely rajzra vagy mintára épül, ahelyett, hogy csak katalógustételeket szállítana, mert gyakran két milliméter tengelyhossz vagy eltérő kefeminőség jelenti a különbséget a megfelelő és a nem megfelelő motor között. Hogyan a kommutátor és kefe szerelvény valós terhelés alatt is viselkedik, érdemes átnézni a rajz aláírása előtt.

Kefés vagy kefe nélküli: Válasszon megbánás nélkül

A döntés általában a munkaciklusra és a szabályozási követelményekre vonatkozik, nem pedig a nyers teljesítményre.

A konyhai szellőztetés egyértelműen mutatja a változást: a páraelszívók hosszú és szabálytalan ideig működnek, és alacsony fordulatszámon zajló zaj alapján ítélik meg őket, így a változtatható sebességű egyenáramú hajtások egyre nagyobb részesedést szereztek a piacon.