เหตุใดเครื่องมือไฟฟ้าโดยทั่วไปจึงใช้มอเตอร์แบบแปรงถ่าน แต่ไม่ใช้มอเตอร์แบบไร้แปรงถ่าน

เหตุใดเครื่องมือไฟฟ้า (เช่น สว่านมือ เครื่องเจียร ฯลฯ) โดยทั่วไปจึงใช้มอเตอร์แบบแปรงถ่านแทนมอเตอร์แบบไร้แปรงถ่าน ถ้าคุณต้องการเข้าใจ มันไม่ชัดเจนในหนึ่งหรือสองประโยค

มอเตอร์กระแสตรงแบ่งออกเป็นมอเตอร์แบบมีแปรงถ่านและมอเตอร์แบบไม่มีแปรงถ่าน "แปรง" ที่กล่าวถึงนี้หมายถึงแปรงถ่าน แปรงถ่านมีลักษณะอย่างไร?

ทำไมมอเตอร์ DC ถึงต้องใช้แปรงถ่าน? มีแปรงถ่านและไม่มีแปรงถ่านต่างกันอย่างไร? เดินหน้าต่อไป!

หลักการของมอเตอร์แปรงถ่าน DC

ดังแสดงในรูปที่ 1 นี่เป็นแผนภาพแบบจำลองโครงสร้างของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบแปรงถ่าน แม่เหล็กต่างเพศคงที่สองตัว ขดลวดวางอยู่ตรงกลาง และปลายทั้งสองของขดลวดเชื่อมต่อกับวงแหวนทองแดงครึ่งวงกลมสองวงตามลำดับ ปลายทั้งสองของวงแหวนทองแดงสัมผัสกับแปรงถ่านแบบอยู่กับที่ จากนั้นปลายทั้งสองของแปรงถ่านจะเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟ DC ตามลำดับ

หลังจากเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟแล้ว กระแสจะแสดงด้วยลูกศรในรูปที่ 1 ตามกฎซ้ายมือ ขดลวดสีเหลืองจะถูกแรงแม่เหล็กไฟฟ้าขึ้นในแนวดิ่ง ขดลวดสีน้ำเงินอยู่ภายใต้แรงแม่เหล็กไฟฟ้าในแนวตั้ง โรเตอร์ของมอเตอร์เริ่มหมุนตามเข็มนาฬิกา หลังจากหมุนไปแล้ว 90 องศา ดังแสดงในรูปที่ 2:

ในขณะนี้ แปรงถ่านอยู่ในช่องว่างระหว่างวงแหวนทองแดงสองวง และวงขดลวดทั้งหมดไม่มีกระแส อย่างไรก็ตาม ภายใต้แรงเฉื่อย โรเตอร์ยังคงหมุนต่อไป

เมื่อโรเตอร์หมุนไปที่ตำแหน่งด้านบนภายใต้การกระทำของความเฉื่อย กระแสของขดลวดจะแสดงในรูปที่ 3 ตามกฎมือซ้าย ขดลวดสีน้ำเงินจะถูกแรงแม่เหล็กไฟฟ้าขึ้นในแนวดิ่ง ขดลวดสีเหลืองอยู่ภายใต้แรงแม่เหล็กไฟฟ้าในแนวตั้ง โรเตอร์ของมอเตอร์ยังคงหมุนตามเข็มนาฬิกา หลังจากหมุนไปแล้ว 90 องศา ดังแสดงในรูปที่ 4:

ในขณะนี้ แปรงถ่านอยู่ในช่องว่างระหว่างวงแหวนทองแดงสองวง และวงขดลวดทั้งหมดไม่มีกระแส อย่างไรก็ตาม ภายใต้แรงเฉื่อย โรเตอร์ยังคงหมุนต่อไป จากนั้นทำซ้ำขั้นตอนข้างต้น และวงจรจะดำเนินต่อไป

มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่าน

ดังแสดงในรูปที่ 5 นี่เป็นแผนภาพแบบจำลองโครงสร้างของมอเตอร์ DC แบบไร้แปรงถ่าน ประกอบด้วยสเตเตอร์และโรเตอร์ ซึ่งมีขั้วแม่เหล็กคู่หนึ่งอยู่บนโรเตอร์ มีขดลวดหลายชุดพันบนสเตเตอร์และมีขดลวด 6 ชุดในรูป

เมื่อเราส่งกระแสไปยังขดลวดสเตเตอร์ 2 และ 5 ขดลวด 2 และ 5 จะสร้างสนามแม่เหล็ก และสเตเตอร์จะเทียบเท่ากับแท่งแม่เหล็ก โดยที่ 2 คือขั้ว S (ใต้) และ 5 คือ N (เหนือ) เสา. เนื่องจากขั้วแม่เหล็กที่มีเพศเดียวกันดึงดูดกัน ขั้ว N ของโรเตอร์จะหมุนไปที่ตำแหน่งขด 2 และขั้ว S ของโรเตอร์จะหมุนไปที่ตำแหน่งขด 5 ดังแสดงในรูปที่ 6

จากนั้นเราจะถอดขดลวดสเตเตอร์ 2,5 ออกแล้วส่งกระแสไปยังขดลวดสเตเตอร์ 3,6 ในเวลานี้ ขดลวด 3 และ 6 จะสร้างสนามแม่เหล็ก และสเตเตอร์จะเทียบเท่ากับแท่งแม่เหล็ก โดยที่ 3 คือขั้ว S (ใต้) และ 6 คือขั้ว N (เหนือ) เนื่องจากขั้วแม่เหล็กที่มีเพศเดียวกันดึงดูดกัน ขั้ว N ของโรเตอร์จะหมุนไปที่ตำแหน่งขด 3 และขั้ว S ของโรเตอร์จะหมุนไปที่ตำแหน่งของขด 6 ดังแสดงในรูปที่ 7

ในทำนองเดียวกัน กระแสของขดลวดสเตเตอร์ 3 และ 6 จะถูกลบออก จากนั้นขดลวดสเตเตอร์ 4 และ 1 จะถูกป้อนด้วยกระแส ในเวลานี้ ขดลวด 4 และ 1 จะสร้างสนามแม่เหล็ก และสเตเตอร์จะเทียบเท่ากับแท่งแม่เหล็ก โดยที่ 4 คือขั้ว S (ใต้) และ 1 คือขั้ว N (เหนือ) เนื่องจากขั้วแม่เหล็กตรงข้ามดึงดูดซึ่งกันและกัน ขั้ว N ของโรเตอร์จะหมุนไปที่ตำแหน่งขดลวด 4 และขั้วของโรเตอร์ S จะหมุนไปยังตำแหน่งขดลวด 1

ถึงตอนนี้ มอเตอร์หมุนไปครึ่งวงกลมแล้ว...ครึ่งวงกลมที่สองก็เหมือนกับหลักการก่อนหน้านี้ ดังนั้นฉันจะไม่พูดซ้ำที่นี่ เราสามารถเข้าใจง่ายๆ ว่ามอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านเหมือนกับการตกปลาแครอทต่อหน้าลา เพื่อให้ลาเคลื่อนเข้าหาแครอทเสมอ

แล้วเราจะป้อนกระแสที่แม่นยำไปยังขดลวดต่างๆ ในเวลาต่างๆ ได้อย่างไร ต้องใช้วงจรเปลี่ยนกระแสไฟฟ้า... ฉันจะไม่ลงรายละเอียดที่นี่

การเปรียบเทียบข้อดีและข้อเสีย

มอเตอร์ DC แบบแปรงถ่าน: เริ่มต้นอย่างรวดเร็ว, เบรกทันเวลา, ควบคุมความเร็วได้อย่างราบรื่น, ควบคุมง่าย, โครงสร้างเรียบง่าย และราคาถูก ประเด็นคือถูก! ราคาถูก! ราคาถูก! นอกจากนี้ ยังมีกระแสเริ่มต้นขนาดใหญ่ แรงบิดสูง (แรงหมุน) ที่ความเร็วต่ำ และสามารถบรรทุกของหนักได้

อย่างไรก็ตาม เนื่องจากแรงเสียดทานระหว่างแปรงถ่านและตัวสับเปลี่ยน มอเตอร์กระแสตรงแบบแปรงจึงมีแนวโน้มที่จะเกิดประกายไฟ ความร้อน เสียงรบกวน การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าต่อสภาพแวดล้อมภายนอก และมีประสิทธิภาพต่ำและอายุการใช้งานสั้น เนื่องจากแปรงถ่านเป็นวัสดุสิ้นเปลือง จึงมักใช้งานไม่ได้และจำเป็นต้องเปลี่ยนใหม่หลังจากผ่านไประยะหนึ่ง

มอเตอร์ไร้แปรงถ่าน DC: เนื่องจากมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน DC กำจัดแปรงถ่าน จึงมีสัญญาณรบกวนต่ำ ไม่ต้องบำรุงรักษา อัตราความล้มเหลวต่ำ อายุการใช้งานยาวนาน เวลาในการทำงานและแรงดันไฟฟ้าค่อนข้างคงที่ และการรบกวนอุปกรณ์วิทยุมีน้อย แต่มันแพง! แพง! แพง!

เครื่องมือไฟฟ้าเป็นเครื่องมือที่ใช้กันทั่วไปในชีวิตประจำวัน มีหลายประเภทหลายยี่ห้อและแข่งขันกันรุนแรง ทุกคนอ่อนไหวต่อราคามาก นอกจากนี้ เครื่องมือไฟฟ้าจำเป็นต้องรับน้ำหนักมากและต้องมีแรงบิดเริ่มต้นสูง เช่น สว่านมือไฟฟ้าและสว่านกระแทก มิฉะนั้นเมื่อทำการเจาะ มอเตอร์จะไม่สามารถทำงานได้อย่างง่ายดายเนื่องจากดอกสว่านติดอยู่

ลองนึกดูว่ามอเตอร์ DC แบบแปรงถ่านมีราคาถูก มีแรงบิดเริ่มต้นสูง และสามารถบรรทุกของหนักได้ แม้ว่ามอเตอร์แบบไร้แปรงถ่านจะมีอัตราความล้มเหลวต่ำและมีอายุการใช้งานที่ยาวนาน แต่ก็มีราคาแพงและแรงบิดเริ่มต้นนั้นด้อยกว่ามอเตอร์แบบไร้แปรงถ่านมาก ถ้าเลือกได้คุณจะเลือกอย่างไร? ฉันคิดว่าคำตอบนั้นชัดเจนในตัวเอง