Tại sao các dụng cụ điện (như máy khoan cầm tay, máy mài góc, v.v.) thường sử dụng động cơ chổi than thay vì động cơ không chổi than? Nếu bạn muốn hiểu, điều này thực sự không rõ ràng trong một hoặc hai câu.
Động cơ DC được chia thành động cơ chổi than và động cơ không chổi than. "Bàn chải" được đề cập ở đây đề cập đến bàn chải carbon. Bàn chải carbon trông như thế nào?
Tại sao động cơ DC cần chổi than? Sự khác biệt giữa việc có chổi than và không có chổi than là gì? Tiếp tục nào!
Nguyên lý động cơ chổi than DC
Như trong hình 1, đây là sơ đồ mô hình cấu trúc của động cơ chổi than DC. Hai nam châm dị tính cố định, ở giữa đặt một cuộn dây, hai đầu cuộn dây lần lượt được nối với hai vòng đồng hình bán nguyệt. Hai đầu của vòng đồng tiếp xúc với chổi than cố định, sau đó hai đầu của chổi than được kết nối tương ứng với nguồn điện một chiều.
Sau khi nối với nguồn điện, dòng điện được chỉ ra bằng mũi tên trong Hình 1. Theo quy tắc bàn tay trái, cuộn dây màu vàng chịu lực điện từ hướng lên theo phương thẳng đứng; cuộn dây màu xanh chịu tác dụng của lực điện từ có phương thẳng đứng hướng xuống. Rôto động cơ bắt đầu quay theo chiều kim đồng hồ, sau khi quay 90 độ, như trong Hình 2:
Lúc này, chổi than nằm ngay trong khe hở giữa hai vòng đồng và toàn bộ vòng cuộn dây không có dòng điện. Tuy nhiên, dưới tác động của quán tính, cánh quạt vẫn tiếp tục quay.
Khi rôto quay đến vị trí trên dưới tác dụng của quán tính, dòng điện trong cuộn dây như hình 3. Theo quy tắc bàn tay trái, cuộn dây màu xanh chịu tác dụng của lực điện từ hướng lên theo phương thẳng đứng; cuộn dây màu vàng chịu tác dụng của lực điện từ có phương thẳng đứng hướng xuống. Rôto động cơ tiếp tục quay theo chiều kim đồng hồ, sau khi quay 90 độ, như trong Hình 4:
Lúc này, chổi than nằm ngay trong khe hở giữa hai vòng đồng và toàn bộ vòng cuộn dây không có dòng điện. Tuy nhiên, dưới tác động của quán tính, cánh quạt vẫn tiếp tục quay. Sau đó lặp lại các bước trên và chu kỳ tiếp tục.
Động cơ không chổi than DC
Như trong hình 5, đây là sơ đồ mô hình cấu trúc của động cơ không chổi than DC. Nó bao gồm một stato và một rôto, trong đó có một cặp cực từ trên rôto; có nhiều bộ cuộn dây quấn trên stato, và có 6 bộ cuộn dây trong hình.
Khi chúng ta truyền dòng điện vào cuộn dây stato 2 và 5, cuộn dây 2 và 5 sẽ tạo ra từ trường và stato tương đương với một thanh nam châm, trong đó 2 là cực S (nam) và 5 là cực N (bắc) cây sào. Do các cực từ cùng giới hút nhau nên cực N của rôto sẽ quay về vị trí của cuộn 2, cực S của rôto sẽ quay về vị trí của cuộn 5, như hình 6.
Sau đó, chúng tôi loại bỏ dòng điện qua cuộn dây stato 2,5, rồi truyền dòng điện sang cuộn dây stato 3,6. Lúc này, cuộn dây 3 và 6 sẽ tạo ra từ trường, và stato tương đương với một thanh nam châm, trong đó 3 là cực S (nam) và 6 là cực N (bắc). Do các cực từ cùng giới hút nhau nên cực N của rôto sẽ quay về vị trí của cuộn 3, cực S của rôto sẽ quay về vị trí của cuộn 6, như hình 7.
Theo cách tương tự, dòng điện của cuộn dây stato 3 và 6 được loại bỏ, sau đó cuộn dây stato 4 và 1 được cung cấp dòng điện. Lúc này, cuộn dây 4 và 1 sẽ tạo ra từ trường, và stato tương đương với một thanh nam châm, trong đó 4 là cực S (nam) và 1 là cực N (bắc). Vì các cực từ trái dấu hút nhau nên cực N của rôto sẽ quay về vị trí cuộn dây 4 và cực S của rôto sẽ quay về vị trí cuộn dây 1.
Cho đến nay, động cơ đã quay được nửa vòng...nửa vòng thứ hai cũng giống như nguyên tắc trước đó, vì vậy tôi sẽ không nhắc lại ở đây. Ta có thể hiểu đơn giản động cơ DC không chổi than giống như câu củ cà rốt trước con lừa, để con lừa luôn tiến về phía củ cà rốt.
Vậy làm thế nào chúng ta có thể cung cấp dòng điện chính xác cho các cuộn dây khác nhau tại các thời điểm khác nhau? Điều này đòi hỏi một mạch chuyển mạch hiện tại... Tôi sẽ không đi vào chi tiết ở đây.
So sánh ưu điểm và nhược điểm
Động cơ chổi than DC: khởi động nhanh, phanh kịp thời, điều chỉnh tốc độ trơn tru, điều khiển đơn giản, cấu trúc đơn giản và giá rẻ. Vấn đề là giá rẻ! giá rẻ! giá rẻ! Hơn nữa, nó có dòng khởi động lớn, mô-men xoắn (lực quay) lớn ở tốc độ thấp và có thể mang tải nặng.
Tuy nhiên, do ma sát giữa chổi than và cổ góp nên động cơ DC chổi than dễ sinh ra tia lửa điện, nóng, ồn, nhiễu điện từ ra môi trường bên ngoài, hiệu suất thấp, tuổi thọ ngắn. Vì chổi than là vật tư tiêu hao nên chúng dễ bị hỏng và cần được thay thế sau một thời gian.
Động cơ không chổi than DC: Do động cơ không chổi than DC loại bỏ chổi than nên có độ ồn thấp, không cần bảo trì, tỷ lệ hỏng hóc thấp, tuổi thọ cao, thời gian chạy và điện áp tương đối ổn định, nhiễu đến thiết bị vô tuyến nhỏ. Nhưng nó đắt! Đắt! Đắt!
Dụng cụ điện là dụng cụ được sử dụng rất phổ biến trong cuộc sống hàng ngày. Có nhiều loại thương hiệu và cạnh tranh khốc liệt. Mọi người đều rất nhạy cảm với giá cả. Hơn nữa, các dụng cụ điện cần chịu tải nặng và phải có mô-men xoắn khởi động lớn, chẳng hạn như máy khoan cầm tay điện và máy khoan va đập. Nếu không, khi khoan, động cơ rất dễ không chạy được do mũi khoan bị kẹt.
Chỉ cần tưởng tượng, một động cơ DC chổi than rẻ tiền, có mô-men xoắn khởi động lớn và có thể mang tải nặng; mặc dù động cơ không chổi than có tỷ lệ hỏng hóc thấp và tuổi thọ cao, nhưng nó đắt tiền và mô-men xoắn khởi động kém hơn nhiều so với động cơ chổi than. Nếu được chọn, bạn sẽ chọn như thế nào? Tôi nghĩ rằng câu trả lời là hiển nhiên.
