في عالم الهندسة الكهربائية ، تلعب محركات التيار المباشر (DC) دورًا محوريًا في مجموعة واسعة من التطبيقات. بين محركات التيار المستمر ، يتم استخدام تلك المجهزة بالفرش بشكل شائع. ومع ذلك ، يبدو أن هناك بعض الالتباس فيما يتعلق بمحركات فرشاة الكربون DC ومحركات الفرشاة DC. في هذه المقالة ، سنقوم بتشريح الاختلافات بينهما واستكشاف سيناريوهات التطبيق الخاصة بهم.
توضيح المصطلحات
أولاً ، من الضروري أن نلاحظ أن محركات Carbon Brush DC هي في الواقع مجموعة فرعية من محركات DC Brush. مصطلح "Brush DC Motor" هو تصنيف أكثر عمومية ، بينما يشير "Carbon Brush DC Motor" على وجه التحديد إلى محرك DC الفرشاة حيث تصنع الفرش في المقام الأول من مواد تعتمد على الكربون.
الاختلافات الهيكلية والمادية
فرشاة المواد
- محركات فرشاة الكربون العاصمة: كما يوحي الاسم ، فإن الفرش في هذه المحركات مصنوعة في الغالب من الكربون. يتمتع الكربون بخصائص تزييت ذاتية ممتازة ، والتي تقلل من الاحتكاك بين الفرشاة والركاب. يؤدي هذا إلى أقل تآكله ، ويمتد عمر الفرش. بالإضافة إلى ذلك ، يعد الكربون موصلًا كهربائيًا جيدًا ، على الرغم من أن الموصلية ليست عالية مثل بعض المعادن. على سبيل المثال ، في المحركات الهواة الصغيرة ، غالبًا ما يتم استخدام فرش الكربون بسبب تكلفتها - فعاليتها وموثوقيتها.
- محركات الفرشاة العاصمة (بالمعنى الأوسع): فرش في محركات الفرشاة غير الكربونية - يمكن تصنيعها من مواد مختلفة. تجمع فرش الجرافيت ، على سبيل المثال ، بين الموصلية الكهربائية العالية للمعادن (مثل النحاس) مع تشحيم ذاتي وارتداء - خصائص مقاومة للجرافيت. عادة ما تستخدم هذه الفرش في التطبيقات التي يلزم وجود قدرة أعلى - الحمل.
تفاعل ركاب
- محركات فرشاة الكربون العاصمة: تنزلق فرش الكربون بسلاسة فوق سطح المتسابق. تساعد طبيعة التشحيم الذاتية للكربون في الحفاظ على قوة اتصال متسقة ، وهو أمر بالغ الأهمية للاتصال الكهربائي المستقر. في بعض الحالات ، قد تنتج فرش الكربون أيضًا ضوضاء كهربائية أقل أثناء التشغيل ، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات حساسة للتداخل الكهرومغناطيسي.
- فرشاة محركات العاصمة مع فرش مختلفة: معدن - فرش الجرافيت ، بسبب خصائصها الفيزيائية المختلفة ، قد تتطلب تصميمًا مختلفًا للركاب. قد تؤدي الموصلية العالية للجزء المعدني إلى أنماط توزيع مختلفة على سطح المتسابق ، وبالتالي ، قد يحتاج المتسابق إلى تصميم هذا بشكل أكثر كفاءة.
اختلافات الأداء
الطاقة والكفاءة
- محركات فرشاة الكربون العاصمة: بشكل عام ، تعتبر محركات Carbon Brush DC بشكل جيد - مناسبة لتطبيقات الطاقة المتوسطة المنخفضة إلى المتوسطة. قد تؤدي الموصلية المنخفضة نسبيًا مقارنة ببعض الفرش المعدنية إلى مقاومة كهربائية أعلى قليلاً ، والتي يمكن أن تؤدي إلى بعض فقدان الطاقة في شكل حرارة. ومع ذلك ، فإن ممتلكات تزييتهم الذاتي يقلل من الخسائر الميكانيكية بسبب الاحتكاك ، مما يساعد في الحفاظ على الكفاءة الإجمالية المعقولة. على سبيل المثال ، في الأجهزة المنزلية الصغيرة مثل المعجبين الكهربائي ، يتم استخدام محركات Carbon Brush DC بشكل شائع ، مما يوفر طاقة كافية مع بقاء الطاقة - فعالة بما يكفي للاستخدام المنزلي.
- فرشاة محركات العاصمة مع فرش مختلفة: غالبًا ما تستخدم المحركات ذات فرش الجرافيت في تطبيقات الطاقة العالية. تتيح الموصلية الكهربائية العالية للمكون المعدني نقلًا أكبر لكميات كبيرة من التيار ، مما يؤدي إلى ارتفاع إنتاج الطاقة. غالبًا ما تستخدم الآلات الصناعية ، مثل أنظمة النقل الكبيرة ، هذه الأنواع من المحركات لدفع الأحمال الثقيلة.
التحكم في السرعة
- محركات فرشاة الكربون العاصمة: يمكن تحقيق التحكم في سرعة محركات فرشاة الكربون DC من خلال طرق مختلفة ، مثل ضبط جهد الإدخال. ومع ذلك ، نظرًا لخصائصها المتأصلة ، قد لا تقدم نفس المستوى من التحكم الدقيق للسرعة مثل بعض أنواع المحركات الأخرى. في التطبيقات التي لا يكون فيها استقرار السرعة ذا أهمية قصوى ، كما هو الحال في بعض مراوح التهوية البسيطة ، يمكن لمحركات Carbon Brush DC أداءها بشكل كاف.
- فرشاة محركات العاصمة مع فرش مختلفة: في بعض الحالات ، خاصة مع مواد وتصميمات الفرشاة الأكثر تقدماً ، يمكن تحقيق التحكم في السرعة بشكل أفضل. يمكن أن تتيح القدرة على التعامل مع التيارات العليا والاتصالات الكهربائية الأكثر استقرارًا سرعة أكثر تطوراً - تقنيات التحكم ، مثل استخدام تعديل عرض النبض (PWM) بشكل أكثر فعالية. قد تستخدم محركات المؤازرة عالية الأداء ، والتي تتطلب التحكم في السرعة الدقيقة للتطبيقات مثل الروبوتات ، الفرش مع مواد متخصصة لهذا الغرض.
سيناريوهات التطبيق
محركات فرشاة الكربون العاصمة
- إلكترونيات المستهلك: يتم استخدامها على نطاق واسع في الإلكترونيات الاستهلاكية الصغيرة مثل فرشاة الأسنان الكهربائية ومجففات الشعر والمراوح المحمولة. يفي بحجمها المدمج ، والتكلفة المنخفضة نسبيًا ، والأداء الكافي لمتطلبات هذه الأجهزة.
- ملحقات السيارات: في السيارات ، يتم استخدام محركات Carbon Brush DC في تطبيقات مثل ماسحات الزجاج الأمامي ونوافذ الطاقة ومسؤولات المقاعد. تحتاج هذه المحركات إلى أن تكون موثوقة وفعالة ، وتناسب محركات فرشاة الكربون DC الفاتورة.
فرشاة DC Motorsمع فرش مختلفة
- الآلات الصناعية: كما ذكرنا سابقًا ، في الإعدادات الصناعية ، يتم استخدام المحركات ذات الفرش العالية الموصلية لقيادة المعدات ذات الحجم الكبير. في مصنع التصنيع ، غالبًا ما تتطلب المحركات التي تعمل على تشغيل مضخات كبيرة - الضواغط ، وآلات الطحن ، إخراج الطاقة العالي والتحكم الدقيق ، والتي يمكن توفيرها بواسطة محركات DC Brush مع مواد الفرشاة المناسبة.
- الطيران والدفاع: في بعض تطبيقات الفضاء الجوي ، مثل مشغلات الطائرات ، يتم استخدام محركات الفرشاة DC مع فرش متخصصة. تحتاج هذه المحركات إلى العمل في ظل الظروف القاسية ، بما في ذلك درجات الحرارة المرتفعة وبيئات الاهتزاز العالية. يعد اختيار مواد الفرشاة أمرًا بالغ الأهمية لضمان أداء موثوق به في مثل هذه المواقف الصعبة.
في الختام ، في حين أن محركات Carbon Brush DC هي نوع من محرك الفرشاة DC ، فإن الاختلافات في مواد الفرشاة وخصائص الأداء تؤدي إلى سيناريوهات تطبيق مميزة. يعد فهم هذه الاختلافات مفتاح المهندسين والمصممين عند اختيار محرك DC الأنسب لتطبيق معين.
أنت تحب كل شيء
اقرأ المزيد من الأخبار
وقت النشر: 16 يناير 2015