Động cơ chổi than hoạt động như thế nào? Giải thích về cổ góp, chổi than và đường cong mô-men xoắn

Câu trả lời ngắn gọn: Dòng điện của cuộn dây sẽ đảo chiều khi nó quay

A động cơ chải có hai bộ phận từ tính và một công tắc xoay. Từ trường đứng yên, được tạo ra bởi nam châm vĩnh cửu trong vỏ hoặc bằng cuộn dây từ trường riêng biệt. Các cuộn dây làm việc nằm trong phần ứng, quấn quanh lõi sắt được cố định vào trục và quay tự do.

Dòng điện một chiều đến các cuộn dây đó thông qua chổi than. Mỗi bàn chải ép vào cổ góp, một hình trụ gồm các đoạn đồng cách điện. Dòng điện đi vào bằng chổi dương, đi vào đoạn bên dưới nó, đi qua một cuộn dây phần ứng và đi qua đoạn đối diện và chổi than. Bởi vì cuộn dây đó bây giờ mang dòng điện bên trong từ trường, nên mỗi bên của nó chịu một lực vuông góc với cả từ trường và dòng điện, và hai lực tác dụng lên hai phía đối diện của trục. Phần ứng quay.

Điều đáng chú ý là một cuộn dây có dòng điện cố định sẽ chuyển động thẳng hàng với từ trường và dừng lại ở đó. Bộ chuyển mạch ngăn chặn nó. Khi phần ứng quay, mỗi chổi quét từ đoạn này sang đoạn tiếp theo, đảo ngược dòng điện trong cuộn dây đó khi nó đi qua mặt phẳng trung tính. Cực tính của cuộn dây bị đảo ngược, do đó lực tiếp tục đẩy rôto theo cùng một chiều. Đối với mỗi cuộn dây, sự đảo ngược đó xảy ra hai lần trên mỗi vòng quay và thời gian được thiết lập chỉ bằng hình học: chiều rộng đoạn, chiều rộng chổi than và vị trí chổi than.

Mỗi bộ phận làm gì và triệu chứng nào liên quan đến nó

Khi động cơ chổi than hoạt động kém, lỗi thường nằm ở một trong năm vị trí và mỗi vị trí sẽ để lại một dấu vân tay khác nhau.

Bề mặt tiếp xúc cũng quan trọng như bản thân các bộ phận. Một lớp màng mỏng, đều, tối trên cổ góp giữ cho dòng điện phóng ra ở mức thấp; đồng khô sáng thường có nghĩa là loại chổi quá mài mòn hoặc động cơ chạy quá nhẹ trong thời gian dài.

Tại sao dòng điện đảo chiều hai lần trong mỗi vòng quay

1. Dòng điện đi qua chổi dương và đi vào đoạn cổ góp chạm vào nó.
2. Đoạn đó dẫn dòng điện qua một cuộn dây phần ứng, cuộn dây này trở thành một nam châm điện có đầu cực bắc và đầu cực nam.
3. Đầu phía bắc của nó bị đẩy bởi cực bắc của stato và bị hút vào cực nam của stato, do đó phần ứng quay.
4. Tại mặt phẳng trung tính, chổi than đi qua khe hở cách điện giữa các đoạn và dòng điện tới cuộn dây đó bị cắt trong thời gian ngắn.
5. Đoạn tiếp theo tiếp quản và hướng dòng điện qua cuộn dây bây giờ đã đảo ngược.
6. Các cực của cuộn dây đã đổi chỗ nên lực tiếp tục đẩy theo cùng hướng quay thay vì hãm trục.

Động cơ chổi than là một công tắc quay có nam châm được bắt vít xung quanh nó. Bụi chổi, tuổi thọ chổi, tiếng ồn tần số vô tuyến và tốc độ trần thực tế đều đến từ công tắc đó, và giá thấp cũng vậy.

Bước bốn là nơi nỗ lực kỹ thuật được thực hiện. Trong thời gian gián đoạn ngắn, độ tự cảm của cuộn dây cố gắng giữ cho dòng điện chạy và năng lượng đó phải đi đâu đó: một hồ quang nhỏ ở mặt bàn chải, một chút nhiệt hoặc một xung điện áp mà tụ điện triệt tiêu hấp thụ. Cấp chổi than, áp suất lò xo và khoảng cách các đoạn được chọn để giữ cho vòng cung đủ nhỏ để tồn tại sau hàng nghìn giờ.

Tốc độ, mô-men xoắn và EMF ngược: Đọc số chính xác

Một cuộn dây quay bên trong từ trường cũng là một máy phát điện. Điện áp mà nó tạo ra chống lại nguồn cung cấp và được gọi trở lại là EMF, và nó tăng theo tốc độ. Số học rất dễ nhìn thấy.

Lấy một động cơ chổi than 12 V có điện trở phần ứng 1,2 ohms. Tại thời điểm công tắc đóng, rôto đứng yên, EMF phía sau bằng 0 và cuộn dây có thể kéo khoảng 10 A. Một phần giây sau, chạy gần 3.000 vòng/phút, EMF phía sau có thể tăng lên khoảng 10,5 V, chỉ để lại 1,5 V trên điện trở hoặc khoảng 1,25 A. Dòng điện khởi động và dòng điện chạy là những đại lượng khác nhau và nguồn cung cấp có kích thước trên hình đang chạy sẽ chuyển sang màu nâu mỗi lần khởi động.

• Tốc độ chạy tự do được đo khi không có gì trên trục; tốc độ được trích dẫn trên trang danh mục thường là giá trị ở mức tải định mức, thấp hơn.
• Dung sai là có thật. Khoảng cộng hoặc trừ 10 phần trăm về tốc độ không tải là bình thường và nó làm thay đổi luồng không khí, dòng điện và tiếng ồn trong thiết bị đã hoàn thiện.
• Mô-men xoắn dừng là con số cực đại trong tối đa vài giây. Nó rất hữu ích cho việc định cỡ cầu chì chứ không phải để mô tả nhiệm vụ liên tục.

Trường hợp động cơ chổi than vẫn giành chiến thắng trong thiết kế thiết bị

Chuyển mạch không cần điện tử mang lại một loạt lợi thế cụ thể và chúng vẫn quan trọng trong các sản phẩm nhạy cảm với chi phí:

• Đơn giá thấp nhất trên mỗi watt công suất trục, đặc biệt là từ 5 W đến 150 W.
• mô-men xoắn khởi động đáng tin cậy; động cơ kéo mạnh từ tốc độ 0 mà không có bộ điều khiển.
• Điều khiển tốc độ với một tầng điều khiển xung điện, một điện trở nối tiếp hoặc một nguồn cung cấp thay đổi.
• Thay đổi hướng bằng cách hoán đổi hai dây dẫn.
• Hành vi duyên dáng khi điện áp pin tụt xuống.

Sự kết hợp đó giữ cho động cơ chổi than trong quạt làm mát máy tính để bàn, máy làm mát không khí bay hơi, quạt sưởi nhỏ, máy vắt nhà bếp tầm giá, máy bơm nước và một danh sách dài các phụ kiện ô tô.

Các nhà sản xuất thiết bị so sánh các bộ truyền động về chuyển động của không khí thường đánh giá cả hai loại trước khi khóa một thiết kế. Ví dụ: bộ làm mát đối lưu cưỡng bức và quạt máy tính để bàn hiện có các lựa chọn thay thế DC chạy ở tốc độ thay đổi.

Sự mài mòn của chổi than, tiếng ồn nhiệt và điện: Sự đánh đổi trung thực

Tuổi thọ của chổi than là yếu tố đầu tiên cần định lượng vì nó đặt ra lời hứa bảo trì mà bạn có thể thực hiện. Chổi than nhỏ trong động cơ cấp thiết bị thường có tuổi thọ từ 500 đến 2.000 giờ chạy và phạm vi hoạt động rộng vì lý do chính đáng: động cơ khởi động và dừng cả ngày sẽ mòn nhanh hơn động cơ chạy liên tục vì phần lớn tổn thất chổi than xảy ra trong vòng cung khởi động.

Nhiệt là vấn đề thứ hai. Tổn hao xuất hiện ở đồng, sắt và ở mặt chổi, và rôto có đường đi ra không khí bên ngoài tồi tệ nhất. Lớp cách điện của cuộn dây, không phải nhiệt độ vỏ, đặt ra giới hạn thực sự cho chế độ làm việc liên tục. Nhiễu điện là nguyên nhân thứ ba: mỗi cung điện ở mặt chổi than là một bộ phát băng thông rộng nhỏ, đó là lý do tại sao động cơ chổi than thường xuất xưởng với các tụ điện triệt tiêu hoặc cuộn cảm đã được lắp sẵn.

Chỉ định động cơ chổi than: Danh sách kiểm tra thực tế của người mua

Hai nhà cung cấp đều có thể báo giá "12 V, 3.000 vòng/phút" và vẫn cung cấp các động cơ hoạt động khác nhau trong cùng một thiết bị, vì một số được báo giá ở mức không tải và số kia ở một mô-men xoắn cụ thể. Yêu cầu điểm tải bằng văn bản.

• Điện áp định mức, cộng với phạm vi mà ứng dụng thực sự sẽ nhìn thấy.
• Tốc độ không tải và dòng điện không tải.
• Tốc độ, mô-men xoắn và dòng điện tại điểm vận hành dự kiến.
• Mô-men xoắn dừng lại, có giới hạn thời gian cho phép nó được giữ trong bao lâu.
• Đánh giá mục tiêu cuộc sống theo giờ trong chu kỳ nhiệm vụ thực sự của bạn.
• Nhiệm vụ liên tục hoặc gián đoạn và thời gian bắt đầu dự kiến ​​mỗi giờ.
• Lớp cách điện và nhiệt độ cuộn dây tối đa.
• Các bộ phận giảm áp được trang bị và tiêu chuẩn khí thải mà chúng đáp ứng.
• Đường kính trục, chiều dài và dung sai, cộng với kiểu mặt bích và vít.
• Tiếng ồn âm thanh tính bằng dB(A) tại điểm tải, ở khoảng cách xác định.
• Các chứng nhận cần thiết tại thị trường đích.

Nó cũng giúp làm việc với một nhà cung cấp động cơ điện nhỏ được xây dựng theo bản vẽ hoặc mẫu thay vì chỉ vận chuyển các mục trong danh mục, bởi vì chiều dài trục hai milimét hoặc loại chổi khác nhau thường là sự khác biệt giữa động cơ phù hợp và động cơ không phù hợp. Làm thế nào cụm cổ góp và bàn chải hoạt động dưới tải thực tế đáng được xem xét trước khi bản vẽ được ký kết.

Chải hoặc không chổi than: Lựa chọn không hối tiếc

Quyết định thường phụ thuộc vào chu kỳ nhiệm vụ và yêu cầu kiểm soát hơn là hiệu suất thô.

Hệ thống thông gió nhà bếp cho thấy sự thay đổi rõ ràng: các loại máy hút mùi hoạt động trong thời gian dài, không đều và bị đánh giá dựa trên tiếng ồn ở tốc độ thấp, do đó, các ổ đĩa DC có tốc độ thay đổi đã chiếm thị phần ngày càng tăng trên thị trường đó.