A Brief Primer Introduction To Brushed DC Motors

Шліфаваны пастаянны токРухавік пастаяннага току — гэта распаўсюджаны тып рухавіка, які працуе на пастаянным току (DC). Ён выкарыстоўваецца ў розных прыладах, ад невялікай бытавой электронікі да буйнога прамысловага абсталявання. У гэтым кароткім уступным артыкуле мы больш падрабязна разгледзім, як працуюць шчотачныя рухавікі пастаяннага току, іх кампаненты і прымяненне.

Асноўная аперацыяТактыльны рухавік дыяметрам 8 ммзаключаецца ў узаемадзеянні магнітнага поля і электрычнага току для стварэння руху. Асноўнымі кампанентамі шчотачнага рухавіка пастаяннага току з'яўляюцца статар, ротар, камутатар і шчоткі. Статар — гэта нерухомая частка рухавіка, у якой размешчаны магніты або электрамагнітныя шпулькі, а ротар — гэта круцільная частка рухавіка, у якой размешчаны якар. Камутатар — гэта паваротны перамыкач, які кіруе патокам току да якара, а шчоткі кантактуюць з камутатарам для перадачы энергіі на якар.

Калі на рухавік падаецца ток, у статары ствараецца магнітнае поле. Гэта магнітнае поле ўзаемадзейнічае з магнітным полем ротара, прымушаючы ротар круціцца. Калі ротар круціцца, камутатар і шчоткі працуюць разам, каб пастаянна змяняць кірунак току, які праходзіць праз якар, каб гарантаваць, што ротар працягвае круціцца ў тым жа кірунку.

Прынцып працы

Праца рухавіка пастаяннага току са шчоткамі заснавана на фундаментальным прынцыпе электрамагнітнай індукцыі і ўзаемадзеянні паміж магнітнымі палямі. Калі на рухавік падаецца электрычны ток, статар — абсталяваны пастаяннымі магнітамі або электрамагнітнымі шпулькамі — генеруе стабільнае магнітнае поле. Адначасова ток працякае праз абмоткі якара на ротары, ператвараючы ротар у электрамагніт. Магнітнае поле статара і магнітнае поле ротара ўзаемадзейнічаюць адно з адным, ствараючы круцільны момант (сілу Лорэнца), які прымушае ротар круціцца.

Важным аспектам падтрымання бесперапыннага кручэння ў адным кірунку з'яўляецца ўзаемадзеянне паміж камутатарам і шчоткамі. Па меры кручэння ротара, камутатар — разрэзны кольцавы кампанент, прымацаваны да вала ротара — круціцца ў тандеме. Шчоткі, звычайна вырабленыя з вугляроду або графіту, падтрымліваюць пастаянны кантакт з сегментамі камутатара. Па меры дасягнення рота пэўных палажэнняў, камутатар пераключае кірунак току, які працякае праз абмоткі якара. Гэта своечасовае змяненне кірунку току гарантуе, што магнітная палярнасць ротара адносна статара застаецца нязменнай, ствараючы бесперапынную сілу кручэння і прадухіляючы спыненне або змяненне кірунку кручэння ротара.

Характарыстыкі эксплуатацыі

Эфектыўнасць

Эфектыўнасць шчоткавых рухавікоў пастаяннага току залежыць ад іх канструкцыі, памеру і ўмоў эксплуатацыі. Меншыя шчоткавыя рухавікі пастаяннага току, такія як тыя, што выкарыстоўваюцца ў бытавой электроніцы, звычайна маюць дыяпазон эфектыўнасці 50-70%, у той час як больш буйныя прамысловага класа рухавікі могуць дасягаць эфектыўнасці да 85% і вышэй. Асноўныя фактары, якія ўплываюць на эфектыўнасць, ўключаюць трэнне паміж шчоткамі і калектарам, страты медзі ў абмотках якара, страты ў жалезе ў стрыжнях статара і ротара, а таксама механічныя страты (напрыклад, трэнне падшыпнікаў). Знос шчотак і дэградацыя калектараў з цягам часу таксама могуць прывесці да паступовага зніжэння эфектыўнасці.

Даўгавечнасць і тэрмін службы

Тэрмін службы шчоткавага рухавіка пастаяннага току ў значнай ступені вызначаецца зносам шчотак і камутатара. Пры нармальных умовах эксплуатацыі шчоткі могуць праслужыць ад некалькіх тысяч да дзясяткаў тысяч гадзін у залежнасці ад такіх фактараў, як хуткасць працы, нагрузка, тэмпература і якасць матэрыялаў шчотак і камутатара. Пры высокай хуткасці або высокай нагрузцы знос шчотак паскараецца, што скарачае тэрмін службы рухавіка. Акрамя таго, трэнне паміж шчоткамі і камутатарам стварае пыл і цяпло, якія могуць яшчэ больш паўплываць на прадукцыйнасць і даўгавечнасць рухавіка, калі іх не кантраляваць належным чынам.

Прыкладанні

Хоць у першапачатковым дапаможніку пералічваліся некаторыя ключавыя сферы прымянення, шчоткавыя рухавікі пастаяннага току выкарыстоўваюцца ў значна больш шырокім дыяпазоне сцэнарыяў дзякуючы сваім унікальным характарыстыкам.

Бытавая электроніка

Шчоткавыя рухавікі пастаяннага току шырока выкарыстоўваюцца ў бытавой электроніцы, дзе іх невялікія памеры, нізкі кошт і простая канструкцыя робяць іх ідэальнымі:

Партатыўныя прылады: вібрацыйныя рухавікі ў смартфонах і планшэтах для тактыльнай зваротнай сувязі (напрыклад, апавяшчэнні, гульнявыя кантролеры).

Бытавая тэхніка: рухавікі ў электрабрытвах, фенах, блендарах і пыласосах.

Аўдыёабсталяванне: рухавікі прайгравальнікаў і рухавікі касетных прайгравальнікаў (у старадаўніх і некаторых сучасных аўдыёпрыладах).

Робататэхніка і аэракасмічная тэхніка

Шчоткавыя рухавікі пастаяннага току шырока выкарыстоўваюцца ў робататэхніцы і аэракасмічнай прамысловасці дзякуючы сваім кампактным памерам і высокаму пускавому моманту:

Маленькія робаты: цацачныя робаты, адукацыйныя робаты і робаты-аматары, якія патрабуюць базавых рухаў.

Медыцынскія прылады

У медыцынскім абсталяванні шчоткавыя рухавікі пастаяннага току выкарыстоўваюцца ў прыладах, якія патрабуюць дакладнага і надзейнага руху:

Інвалідныя каляскі: забяспечваюць мабільнасць людзей з абмежаванымі магчымасцямі з рэгуляваннем хуткасці ў залежнасці ад патрэб карыстальніка.

Медыцынскія помпы: інфузійныя помпы і перыстальтычныя помпы, якія падаюць лекі або вадкасці з кантраляванай хуткасцю.

Дыягнастычнае абсталяванне: невялікія рухавікі ў ультрагукавых апаратах і маніторы артэрыяльнага ціску для механічнага руху.

Выснова

Акрамя простай канструкцыі і высокага пускавога моманту, шчоткавыя рухавікі пастаяннага току эканамічна эфектыўныя і простыя ў выкарыстанні, што робіць іх папулярным выбарам для многіх ужыванняў. Аднак яны маюць некаторыя абмежаванні, такія як абмежаванае кіраванне хуткасцю і больш высокія патрабаванні да тэхнічнага абслугоўвання з-за зносу шчотак і калектараў.

Нягледзячы на гэтыя абмежаванні,шчотачны рухавік пастаяннага токудагэтуль шырока выкарыстоўваюцца ў розных галінах прамысловасці, у тым ліку ў аўтамабільнай, робататэхнічнай і аэракасмічнай. Яны выкарыстоўваюцца ў такіх прыладах, як аўтамабільныя электрычныя шклопад'ёмнікі, шклоачышчальнікі і рэгуляванне сядзенняў з электрапрывадам, а таксама ў рабатызаваных руках і прывадах у прамысловай аўтаматызацыі.

Карацей кажучы, шчоткавыя рухавікі пастаяннага току з'яўляюцца універсальным і надзейным выбарам для многіх ужыванняў дзякуючы сваёй простай канструкцыі, высокаму пускавому моманту і лёгкаму рэгуляванню хуткасці. Нягледзячы на некаторыя абмежаванні, іх эканамічная эфектыўнасць і даступнасць робяць іх папулярным выбарам для розных прамысловых і спажывецкіх ужыванняў. Па меры развіцця тэхналогій шчоткавыя рухавікі пастаяннага току...манетныя рухавіківерагодна, застануцца важнай часткай аўтамабільнага ландшафту ў бліжэйшыя гады.