Paano Gumagana ang Brushed Motors? Ipinaliwanag ang Commutator, Brushes, at Torque Curve

Ang Maikling Sagot: Ang Kasalukuyan ng Coil ay Bumabaliktad habang Ito ay Umiikot

A brushed motor ay may dalawang magnetic parts at isang umiikot na switch. Ang field ay nakatigil, na ginawa ng mga permanenteng magnet sa pabahay o ng isang hiwalay na field winding. Ang mga gumaganang coil ay nakaupo sa armature, napupunta sa paligid ng isang bakal na core na naayos sa baras at malayang umiikot.

Ang direktang kasalukuyang umabot sa mga coil sa pamamagitan ng mga brush. Ang bawat brush ay pumipindot laban sa commutator, isang silindro ng insulated na mga segment ng tanso. Ang kasalukuyang pumapasok sa pamamagitan ng positibong brush, tumatawid sa segment sa ilalim nito, naglalakbay sa isang armature coil, at umaalis sa kabilang bahagi at brush. Dahil ang coil na iyon ay nagdadala na ngayon ng kasalukuyang sa loob ng magnetic field, ang bawat panig nito ay nakakaramdam ng puwersa sa tamang mga anggulo sa parehong field at sa kasalukuyang, at ang dalawang pwersa ay kumikilos sa magkabilang panig ng baras. Umiikot ang armature.

Ang catch ay na ang isang coil na may nakapirming kasalukuyang ay uugoy sa pagkakahanay sa field at titigil doon. Pinipigilan ito ng commutator. Habang umiikot ang armature, ang bawat brush ay dumudulas mula sa isang segment patungo sa susunod, binabaligtad ang kasalukuyang nasa coil na iyon habang tumatawid ito sa neutral na eroplano. Ang polarity ng coil ay pumipihit, kaya ang puwersa ay patuloy na nagtutulak sa rotor sa parehong paraan ng pag-ikot. Para sa bawat coil, ang pagbabalik-tanaw na iyon ay nangyayari nang dalawang beses bawat rebolusyon, at ang tiyempo ay itinakda ng geometry lamang: lapad ng segment, lapad ng brush at posisyon ng brush.

Ano ang Ginagawa ng Bawat Bahagi, at Aling Sintomas ang Nagbabalik Dito

Kapag hindi maganda ang performance ng brushed motor, kadalasang nasa isa sa limang lugar ang sira, at ang bawat isa ay nag-iiwan ng ibang fingerprint.

Ang contact surface ay mahalaga gaya ng mga bahagi mismo. Ang isang manipis, pantay, madilim na pelikula sa commutator ay patuloy na bumababa; Ang maliwanag na tuyo na tanso ay karaniwang nangangahulugan na ang grado ng brush ay masyadong nakasasakit, o ang motor ay tumatakbo nang masyadong magaan sa mahabang panahon.

Bakit Nagbabalik ang Kasalukuyang Dalawang beses bawat Rebolusyon

1. Ang kasalukuyang supply ay pumapasok sa pamamagitan ng positibong brush at papunta sa commutator segment na hinahawakan ito.
2. Ang segment na iyon ay nagruruta ng kasalukuyang sa pamamagitan ng isang armature coil, na nagiging electromagnet na may dulong hilaga at timog.
3. Ang hilagang dulo nito ay tinataboy ng stator north pole at naaakit sa stator south pole, kaya lumiliko ang armature.
4. Sa neutral plane ang brush ay tumatawid sa insulated gap sa pagitan ng mga segment, at ang kasalukuyang papunta sa coil na iyon ay panandaliang pinutol.
5. Ang susunod na segment ay tumatagal, at ang direksyon ng kasalukuyang sa pamamagitan ng coil ay nababaligtad na ngayon.
6. Ang mga pole ng coil ay nagpalit, kaya ang puwersa ay patuloy na tumutulak sa parehong rotational na direksyon sa halip na i-preno ang baras.

Ang brushed motor ay isang umiikot na switch na may magnet na naka-bold sa paligid nito. Ang alikabok ng brush, buhay ng brush, ingay ng radio-frequency at ang praktikal na kisame sa bilis ay nagmumula sa switch na iyon, at gayundin ang mababang presyo.

Ang ikaapat na hakbang ay kung saan napupunta ang pagsisikap sa engineering. Sa maikling pagkagambala, sinusubukan ng inductance ng coil na panatilihing dumadaloy ang kasalukuyang, at ang enerhiya na iyon ay kailangang pumunta sa isang lugar: isang maliit na arko sa mukha ng brush, isang maliit na init, o isang boltahe na spike na sinisipsip ng isang suppression capacitor. Pinipili ang grado ng brush, spring pressure at segment spacing para mapanatiling maliit ang arc para makaligtas sa libu-libong oras.

Bilis, Torque at Likod EMF: Pagbasa ng Mga Numero nang Tama

Ang umiikot na coil sa loob ng magnetic field ay isa ring generator. Ang boltahe na ginagawa nito ay sumasalungat sa supply at tinatawag na pabalik na EMF, at ito ay lumalaki nang may bilis. Ang arithmetic ay madaling makita.

Kumuha ng 12 V brushed motor na may 1.2 ohms ng armature resistance. Sa sandaling magsara ang switch, ang rotor ay nakatigil, ang back EMF ay zero at ang paikot-ikot ay maaaring humila ng humigit-kumulang 10 A. Isang fraction ng isang segundo mamaya, tumatakbo nang malapit sa 3,000 rpm, ang back EMF ay maaaring tumaas sa humigit-kumulang 10.5 V, nag-iiwan lamang ng 1.5 V sa paglaban, o humigit-kumulang 1.25 A. Magsisimula ang bawat laki ng agos at ubusin nang mag-isa, ang halaga ay ubusin nang mag-isa at mag-iiba na ang supply sa bawat laki ng pag-uubus ng kasalukuyang at iba't ibang dami ng supply. simulan.

• Ang bilis ng free-run ay sinusukat nang wala sa baras; ang bilis na sinipi sa isang pahina ng catalog ay karaniwang ang halaga sa na-rate na pagkarga, na mas mababa.
• Ang mga pagpaparaya ay totoo. Ang isang plus o minus na 10 porsyento na window sa walang-load na bilis ay normal, at ito ay nagbabago ng airflow, kasalukuyang draw at ingay sa natapos na appliance.
• Ang stall torque ay isang peak figure sa loob ng ilang segundo. Ito ay kapaki-pakinabang para sa pagsukat ng fuse, hindi para sa paglalarawan ng tuluy-tuloy na tungkulin.

Kung saan Nanalo pa rin ang Brushed Motors sa Appliance Design

Bumibili ang electronics-free commutation ng isang partikular na hanay ng mga pakinabang, at mahalaga pa rin ang mga ito sa mga produktong sensitibo sa gastos:

• Pinakamababang unit cost per watt ng shaft power, partikular sa pagitan ng 5 W at 150 W.
• Maaasahang panimulang metalikang kuwintas; ang motor ay humihila nang husto mula sa zero speed nang walang controller.
• Kontrol ng bilis na may isang yugto ng PWM, isang serye ng risistor o isang variable na supply.
• Pagbabago ng direksyon sa pamamagitan ng pagpapalit ng dalawang lead.
• Ang magandang pag-uugali habang lumulubog ang boltahe ng baterya.

Ang kumbinasyong iyon ay nagpapanatili ng mga brushed na motor sa desktop cooling fan, evaporative air cooler, maliliit na fan heater, value-range kitchen extractor, water pump at mahabang listahan ng mga automotive accessories.

Ang mga gumagawa ng appliance na naghahambing ng mga drive para sa paggalaw ng hangin ay karaniwang sinusuri ang parehong uri bago i-lock ang isang disenyo. Halimbawa, ang mga forced-convection cooler at desktop fan, ay mayroon na ngayong mga alternatibong DC na tumatakbo sa variable na bilis.

Pagsuot ng Brush, Init at Ingay ng Elektrikal: Ang Mga Tapat na Trade-off

Ang buhay ng brush ang unang bagay na susukuan, dahil itinatakda nito ang pangako sa pagpapanatili na maaari mong gawin. Ang maliliit na carbon brush sa mga motor na may grado ng appliance ay karaniwang tumatagal sa pagitan ng 500 at 2,000 na oras ng pagtakbo, at malawak ang saklaw para sa magandang dahilan: ang isang motor na umaandar at humihinto sa buong araw ay mas mabilis na nasusuot kaysa sa isang motor na patuloy na tumatakbo, dahil ang karamihan sa pagkawala ng brush ay nangyayari sa panimulang arko.

Ang init ay ang pangalawang isyu. Lumilitaw ang mga pagkalugi sa tanso, sa bakal at sa mukha ng brush, at ang rotor ang may pinakamasamang landas patungo sa hangin sa labas. Ang paikot-ikot na klase ng pagkakabukod, hindi temperatura ng pabahay, ay nagtatakda ng tunay na limitasyon sa tuluy-tuloy na tungkulin. Ang ingay ng kuryente ay ang pangatlo: bawat arko sa mukha ng brush ay isang maliit na broadband transmitter, kaya naman ang mga brushed motor ay madalas na nagpapadala ng mga suppression capacitor o choke na nilagyan na.

Pagtukoy ng Brushed Motor: Checklist ng Isang Praktikal na Mamimili

Ang dalawang supplier ay maaaring parehong mag-quote ng "12 V, 3,000 rpm" at naghahatid pa rin ng mga motor na naiiba ang kilos sa parehong appliance, dahil ang isang figure ay sinipi nang walang load at ang isa pa sa isang partikular na torque. Itanong ang load point sa pamamagitan ng pagsulat.

• Na-rate na boltahe, kasama ang saklaw na talagang makikita ng application.
• Walang-load na bilis at walang-load na kasalukuyang.
• Bilis, metalikang kuwintas at kasalukuyang sa nilalayong operating point.
• Stall torque, na may limitasyon sa oras kung gaano ito katagal mahawakan.
• I-brush ang target sa buhay sa loob ng ilang oras sa iyong totoong duty cycle.
• Tuloy-tuloy o pasulput-sulpot na tungkulin, at inaasahang magsisimula kada oras.
• Insulation class at maximum winding temperature.
• Nilagyan ang mga bahagi ng pagsugpo, at natutugunan ng mga ito ang pamantayan ng paglabas.
• Shaft diameter, haba at tolerance, kasama ang flange at pattern ng turnilyo.
• Acoustic noise sa dB(A) sa load point, sa isang nakasaad na distansya.
• Kinakailangan ang mga sertipikasyon sa patutunguhang merkado.

Nakakatulong din itong magtrabaho kasama ang a supplier ng maliit na electric motor na bumubuo sa isang drawing o sample sa halip na nagpapadala lamang ng mga item ng catalog, dahil ang dalawang milimetro na haba ng shaft o ibang grado ng brush ay kadalasang pagkakaiba sa pagitan ng isang motor na akma at isa na hindi. Paano ang commutator at brush assembly Ang pag-uugali sa ilalim ng totoong pagkarga ay sulit na suriin bago ma-sign off ang isang guhit.

Brushed o Brushless: Pagpili nang Walang Panghihinayang

Ang desisyon ay kadalasang bumababa sa duty cycle at mga kinakailangan sa pagkontrol kaysa sa raw na pagganap.

Ang bentilasyon sa kusina ay malinaw na nagpapakita ng pagbabago: ang mga range hood ay tumatakbo nang mahaba at hindi regular at hinuhusgahan sa ingay sa mababang bilis, kaya ang mga variable-speed DC drive ay nakakuha ng lumalaking bahagi ng merkado na iyon.