Bagaimana Motor Berus Berfungsi? Di dalam Berus, Komutator dan Keluk Tork
Dua blok karbon, gelang kuprum bersegmen dan gegelung dawai pada aci. Itulah keseluruhan sistem kawalan motor berus, dan ia menerangkan sebab reka bentuknya murah, sedikit bising dan masih berfungsi dalam perkakas beberapa dekad selepas ia mula-mula muncul.
Sambungkan bekalan 12 V kepada motor berus kecil dan aci berpusing. Tukar dua wayar dan ia bertukar ke arah lain. Tiada pengawal, tiada penderia kedudukan dan tiada perisian tegar dalam gelung itu, kerana pensuisan yang memastikan aci berputar berlaku pada sentuhan gelongsor di dalam motor itu sendiri. Setelah kenalan itu masuk akal, nombor pada lembaran data motor yang disikat berhenti kelihatan seperti senarai dan mula kelihatan seperti satu mekanisme.
Jawapan Ringkas: Arus Gegelung Berbalik Apabila Ia Berpusing
A motor berus mempunyai dua bahagian magnet dan satu suis berputar. Medan adalah pegun, dihasilkan oleh magnet kekal di dalam perumahan atau oleh penggulungan medan yang berasingan. Gegelung kerja terletak di dalam angker, dililitkan di sekeliling teras besi yang dipasang pada aci dan bebas berputar.
Arus terus mencapai gegelung tersebut melalui berus. Setiap berus menekan pada komutator, silinder segmen kuprum berpenebat. Arus masuk melalui berus positif, melintasi ke dalam segmen di bawahnya, bergerak melalui satu gegelung angker, dan keluar melalui segmen dan berus yang bertentangan. Oleh kerana gegelung itu kini membawa arus di dalam medan magnet, setiap sisinya merasakan daya pada sudut tepat kepada kedua-dua medan dan arus, dan kedua-dua daya bertindak pada sisi bertentangan aci. Angker berpusing.
Tangkapannya ialah gegelung dengan arus tetap akan berayun sejajar dengan medan dan berhenti di situ. Komutator menghalangnya. Semasa angker berputar, setiap berus meluncur dari satu segmen ke segmen seterusnya, membalikkan arus dalam gegelung itu apabila ia melintasi satah neutral. Kekutuban gegelung terbalik, jadi daya terus menolak pemutar dengan cara yang sama pusingan. Untuk setiap gegelung, pembalikan itu berlaku dua kali setiap pusingan, dan pemasaan ditetapkan oleh geometri sahaja: lebar segmen, lebar berus dan kedudukan berus.
Rujukan pantas: kelajuan tanpa beban meningkat kira-kira berkadar dengan voltan bekalan, dan tork aci meningkat secara kasar mengikut kadar arus. Itulah sebabnya motor kipas berus boleh dikawal kelajuan dengan peringkat PWM mudah atau bekalan berubah-ubah, tanpa maklum balas kedudukan di mana-mana dalam gelung.
Perkara yang Dilakukan oleh Setiap Bahagian, dan Simptom Mana yang Menunjukkannya
Apabila motor berus berprestasi rendah, kerosakan biasanya berlaku di salah satu daripada lima tempat, dan setiap satu meninggalkan cap jari yang berbeza.
| Bahagian | Apa yang dilakukannya | Gejala biasa apabila ia merosot |
|---|---|---|
| Medan stator | Memegang medan magnet tetap yang ditolak oleh angker | Tork rendah pada setiap kelajuan, prestasi lemah selepas terlalu panas |
| Penggulungan angker | Membawa arus yang menjana tork | Larian tidak sekata, bau penebat terbakar, kegagalan fius berulang |
| Komutator | Suis berputar yang membalikkan arus gegelung setiap separuh pusingan | Segmen percikan kuat, dihitamkan atau dijaringkan, kelajuan turun naik |
| Berus | Suapkan arus dari litar pegun ke dalam komutator berputar | Jangka hayat berus yang pendek, berhenti sekejap-sekejap, lengkok yang kelihatan |
| Galas dan penutup hujung | Pastikan aci sejajar supaya jurang udara kekal sekata | Bunyi, getaran, arus naik perlahan-lahan |
Permukaan sentuhan penting sama seperti bahagian itu sendiri. Filem yang nipis, sekata, gelap pada komutator terus melengkung rendah; tembaga kering terang biasanya bermakna gred berus terlalu kasar, atau motor berjalan terlalu ringan untuk jangka masa yang lama.
Mengapa Arus Berbalik Dua Kali setiap Revolusi
- Arus bekalan masuk melalui berus positif dan ke dalam segmen komutator menyentuhnya.
- Segmen itu mengarahkan arus melalui satu gegelung angker, yang menjadi elektromagnet dengan hujung utara dan selatan.
- Hujung utaranya ditolak oleh kutub utara stator dan tertarik ke kutub selatan stator, jadi angker berpusing.
- Pada satah neutral berus melintasi jurang terlindung antara segmen, dan arus ke gegelung itu dipotong sebentar.
- Segmen seterusnya mengambil alih, dan arah arus melalui gegelung kini diterbalikkan.
- Kutub gegelung telah bertukar, jadi daya terus menolak dalam arah putaran yang sama dan bukannya membrek aci.
Motor berus ialah suis berputar dengan magnet diikat di sekelilingnya. Habuk berus, hayat berus, bunyi frekuensi radio dan siling praktikal pada kelajuan semuanya datang daripada suis itu, dan begitu juga dengan harga yang rendah.
Langkah keempat adalah di mana usaha kejuruteraan pergi. Semasa gangguan ringkas, induktansi gegelung cuba mengekalkan arus mengalir, dan tenaga itu perlu pergi ke suatu tempat: arka kecil pada muka berus, sedikit haba atau lonjakan voltan yang diserap oleh kapasitor penindasan. Gred berus, tekanan spring dan jarak segmen dipilih untuk memastikan arka cukup kecil untuk bertahan beribu-ribu jam.
Kelajuan, Tork dan Belakang EMF: Membaca Nombor dengan Betul
Gegelung berputar di dalam medan magnet juga merupakan penjana. Voltan yang dihasilkannya menentang bekalan dan dipanggil kembali EMF, dan ia berkembang dengan laju. Aritmetik mudah dilihat.
Ambil motor berus 12 V dengan rintangan angker 1.2 ohm. Sejurus suis ditutup, pemutar pegun, EMF belakang adalah sifar dan belitan boleh menarik kira-kira 10 A. Satu pecahan sesaat kemudian, berjalan hampir 3,000 rpm, EMF belakang mungkin telah meningkat kepada kira-kira 10.5 V, meninggalkan hanya 1.5 V merentasi rintangan, atau kira-kira 1.25 A. Mulakan arus dan arus kehabisan yang berbeza pada setiap saiz arus dan arus yang habis dan adalah berbeza pada setiap saiz arus dan bekalan yang berbeza. mulakan.
- Kelajuan larian bebas diukur tanpa apa-apa pada aci; kelajuan yang disebut pada halaman katalog biasanya adalah nilai pada muatan yang dinilai, yang lebih rendah.
- Toleransi adalah nyata. Tetingkap tambah atau tolak 10 peratus pada kelajuan tanpa beban adalah perkara biasa, dan ia mengalihkan aliran udara, tarikan arus dan bunyi bising dalam perkakas siap.
- Tork gerai ialah angka puncak untuk beberapa saat paling banyak. Ia berguna untuk menentukan saiz fius, bukan untuk menerangkan tugas berterusan.
Di mana Motor Berus Masih Menang dalam Reka Bentuk Perkakas
Penggantian bebas elektronik membeli set kelebihan tertentu, dan ia masih penting dalam produk sensitif kos:
- Kos unit terendah per watt kuasa aci, terutamanya antara 5 W dan 150 W.
- Tork permulaan yang boleh dipercayai; motor menarik kuat dari kelajuan sifar tanpa pengawal.
- Kawalan kelajuan dengan satu peringkat PWM, perintang siri atau bekalan berubah-ubah.
- Tukar arah dengan menukar dua petunjuk.
- Tingkah laku anggun apabila voltan bateri merosot.
Gabungan itu mengekalkan motor berus dalam kipas penyejuk desktop, penyejuk udara sejat, pemanas kipas kecil, pengekstrak dapur julat nilai, pam air dan senarai panjang aksesori automotif.
Pembuat perkakas yang membandingkan pemacu untuk pergerakan udara biasanya menilai kedua-dua jenis sebelum mengunci reka bentuk. Penyejuk perolakan paksa dan kipas desktop, contohnya, kini mempunyai alternatif DC yang berjalan pada kelajuan berubah-ubah.
Haus Berus, Haba dan Bunyi Elektrik: Pertukaran Yang Jujur
Kehidupan berus adalah perkara pertama yang perlu diukur, kerana ia menetapkan janji penyelenggaraan yang boleh anda buat. Berus karbon kecil dalam motor gred perkakas lazimnya bertahan antara 500 dan 2,000 jam berjalan, dan julatnya adalah luas untuk alasan yang baik: motor yang dihidupkan dan dihentikan sepanjang hari haus lebih cepat daripada yang berjalan secara berterusan, kerana banyak kehilangan berus berlaku pada arka permulaan.
Panas adalah isu kedua. Kerugian muncul pada kuprum, dalam seterika dan pada muka berus, dan rotor mempunyai laluan paling teruk ke udara luar. Kelas penebat belitan, bukan suhu perumahan, menetapkan had sebenar untuk tugas berterusan. Bunyi elektrik ialah yang ketiga: setiap arka pada muka berus ialah penghantar jalur lebar kecil, itulah sebabnya motor berus sering dihantar dengan kapasitor penindas atau pencekik yang sudah dipasang.
Tanda amaran: arus tanpa beban yang semakin meningkat, bau ozon yang samar, kelajuan tidak sekata di bawah beban tetap, atau habuk kelabu gelap di sekeliling penutup hujung semuanya menghala ke berus hampir tamat hayatnya. Pemeriksaan semasa tanpa beban pada barisan pengeluaran menangkap kebanyakannya sebelum pelanggan melakukannya.
Menentukan Motor Berus: Senarai Semak Pembeli Praktikal
Dua pembekal boleh memetik "12 V, 3,000 rpm" dan masih menghantar motor yang berkelakuan berbeza dalam perkakas yang sama, kerana satu angka disebut tanpa beban dan satu lagi pada tork tertentu. Minta titik beban secara bertulis.
- Voltan terkadar, ditambah julat yang sebenarnya akan dilihat oleh aplikasi.
- Kelajuan tanpa beban dan arus tanpa beban.
- Kelajuan, tork dan arus pada titik operasi yang dimaksudkan.
- Tork gerai, dengan had masa berapa lama ia boleh ditahan.
- Berus sasaran hayat dalam beberapa jam pada kitaran tugas sebenar anda.
- Tugas berterusan atau terputus-putus, dan dijangka bermula setiap jam.
- Kelas penebat dan suhu penggulungan maksimum.
- Komponen penindasan dipasang, dan standard pelepasan yang mereka memuaskan.
- Diameter aci, panjang dan toleransi, serta corak bebibir dan skru.
- Bunyi akustik dalam dB(A) pada titik beban, pada jarak yang dinyatakan.
- Pensijilan diperlukan dalam pasaran destinasi.
Ia juga membantu untuk bekerja dengan a pembekal motor elektrik kecil yang membina kepada lukisan atau sampel dan bukannya hanya menghantar item katalog, kerana dua milimeter panjang aci atau gred berus yang berbeza selalunya merupakan perbezaan antara motor yang sesuai dan yang tidak. Bagaimana pemasangan komutator dan berus berkelakuan di bawah beban sebenar patut disemak sebelum lukisan ditandatangani.
Amalan yang baik: sebelum meluluskan sampel, jalankan selama 100 jam pada kitaran beban dan tugas yang sebenarnya akan dilihat oleh perkakas, kemudian buka penutup hujung dan ukur semula berus. Lengkung haus mengatakan lebih daripada mana-mana spesifikasi tunggal.
Berus atau Tanpa Berus: Memilih Tanpa Menyesal
Keputusan biasanya datang kepada kitaran tugas dan keperluan kawalan dan bukannya prestasi mentah.
| Pertimbangan | Motor berus | Motor tanpa berus (diubah secara elektronik). |
|---|---|---|
| Kos seunit | Lebih rendah; tiada elektronik diperlukan | Lebih tinggi; elektronik pemacu disertakan |
| Kawalan kelajuan | Voltan atau PWM, gelung terbuka | Gelung tertutup, julat lebar dan tepat |
| hayat perkhidmatan | Terhad oleh pemakaian berus dan komutator | Terhad terutamanya oleh galas |
| Bunyi dan getaran | Geseran berus dan riak tukar ganti | Lebih licin dan lebih senyap pada kelajuan rendah |
| Bunyi elektrik | Penindasan biasanya diperlukan | Rendah, sebaliknya dijana oleh pemacu |
| Paling sesuai | Tugas sekejap-sekejap, bajet yang ketat, tork permulaan yang tinggi | Waktu berjalan yang panjang, kelajuan berubah-ubah, label tenaga |
Pengudaraan dapur menunjukkan peralihan dengan jelas: tudung julat berjalan untuk tempoh yang lama dan tidak teratur dan dinilai berdasarkan hingar pada kelajuan rendah, jadi pemacu DC kelajuan berubah-ubah telah mengambil bahagian yang semakin meningkat dalam pasaran tersebut.
Garis Bawah
Motor berus berfungsi kerana komutator menterbalikkan arus dalam setiap gegelung angker tepat apabila gegelung itu akan mengendap ke dalam penjajaran dan berhenti. Magnet membekalkan medan, berus membekalkan arus, dan geometri segmen melakukan pemasaan. Hayat berus, lengkok, haba dan siling pada kelajuan adalah semua akibat daripada pergerakan yang beralih ke bahagian luar rotor.
Bagi pembeli, terjemahannya pendek. Petikan titik operasi, bukan hanya label; saiz bekalan untuk memulakan arus; dan rancang sama ada untuk penggantian berus atau untuk naik taraf tanpa berus di mana-mana waktu berjalan. Lakukan itu, dan motor berus menjadi salah satu komponen yang paling boleh diramal pada bil bahan.


++86 13524608688












