¿Por qué las herramientas eléctricas (como taladros manuales, amoladoras angulares, etc.) generalmente usan motores con escobillas en lugar de motores sin escobillas? Si quieres entender, esto realmente no está claro en una o dos oraciones.
Los motores de CC se dividen en motores con escobillas y motores sin escobillas. El "cepillo" mencionado aquí se refiere a los cepillos de carbón. ¿Cómo es la escobilla de carbón?
¿Por qué los motores de CC necesitan escobillas de carbón? ¿Cuál es la diferencia entre tener escobillas de carbón y no tener escobillas de carbón? ¡Vamonos!
Principio del motor de escobillas de CC
Como se muestra en la Figura 1, este es un diagrama de modelo estructural de un motor DC con escobillas. Dos imanes heterosexuales fijos, se coloca una bobina en el medio y los dos extremos de la bobina están conectados respectivamente a dos anillos de cobre semicirculares. Los dos extremos del anillo de cobre están en contacto con las escobillas de carbón fijas, y luego los dos extremos de las escobillas de carbón están respectivamente conectados a la fuente de alimentación de CC.
Después de conectarse a la fuente de alimentación, la corriente se muestra con la flecha en la Figura 1. De acuerdo con la regla de la mano izquierda, la bobina amarilla está sujeta a una fuerza electromagnética verticalmente hacia arriba; la bobina azul está sujeta a una fuerza electromagnética verticalmente hacia abajo. El rotor del motor comienza a girar en el sentido de las agujas del reloj, después de girar 90 grados, como se muestra en la Figura 2:
En este momento, la escobilla de carbón está justo en el espacio entre los dos anillos de cobre y todo el bucle de la bobina no tiene corriente. Sin embargo, bajo la acción de la inercia, el rotor continúa girando.
Cuando el rotor gira a la posición anterior bajo la acción de la inercia, la corriente de la bobina se muestra en la Figura 3. De acuerdo con la regla de la mano izquierda, la bobina azul está sujeta a una fuerza electromagnética verticalmente hacia arriba; la bobina amarilla está sujeta a una fuerza electromagnética verticalmente hacia abajo. El rotor del motor sigue girando en el sentido de las agujas del reloj, después de girar 90 grados, como se muestra en la Figura 4:
En este momento, la escobilla de carbón está justo en el espacio entre los dos anillos de cobre y todo el bucle de la bobina no tiene corriente. Sin embargo, bajo la acción de la inercia, el rotor continúa girando. Luego repita los pasos anteriores y el ciclo continúa.
Motor sin escobillas de CC
Como se muestra en la Figura 5, este es un diagrama de modelo estructural de un motor sin escobillas de CC. Está compuesto por un estator y un rotor, en el que hay un par de polos magnéticos en el rotor; hay muchos juegos de bobinas enrolladas en el estator y hay 6 juegos de bobinas en la figura.
Cuando pasamos corriente a las bobinas del estator 2 y 5, las bobinas 2 y 5 generarán un campo magnético, y el estator es equivalente a una barra magnética, donde 2 es el polo S (sur) y 5 es el N (norte) polo. Debido a que los polos magnéticos del mismo sexo se atraen, el polo N del rotor girará a la posición de la bobina 2 y el polo S del rotor girará a la posición de la bobina 5, como se muestra en la Figura 6.
Luego eliminamos la corriente de la bobina del estator 2,5 y luego pasamos la corriente a la bobina del estator 3,6. En este momento, las bobinas 3 y 6 generarán un campo magnético, y el estator es equivalente a un imán de barra, en el que 3 es el polo S (sur) y 6 es el polo N (norte). Debido a que los polos magnéticos del mismo sexo se atraen, el polo N del rotor girará a la posición de la bobina 3 y el polo S del rotor girará a la posición de la bobina 6, como se muestra en la Figura 7.
De la misma manera, la corriente de las bobinas del estator 3 y 6 se elimina, y luego las bobinas del estator 4 y 1 se alimentan con corriente. En este momento, las bobinas 4 y 1 generarán un campo magnético, y el estator es equivalente a un imán de barra, donde 4 es el polo S (sur) y 1 es el polo N (norte). Dado que los polos magnéticos opuestos se atraen entre sí, el polo N del rotor girará a la posición de la bobina 4 y el polo S del rotor girará a la posición de la bobina 1.
Hasta ahora, el motor ha girado medio círculo... el segundo medio círculo es igual al principio anterior, así que no lo repetiré aquí. Simplemente podemos entender el motor de CC sin escobillas como pescar una zanahoria frente a un burro, de modo que el burro siempre se moverá hacia la zanahoria.
Entonces, ¿cómo podemos alimentar corrientes precisas a diferentes bobinas en diferentes momentos? Esto requiere un circuito de conmutación de corriente... No entraré en detalles aquí.
Comparación de ventajas y desventajas.
Motor cepillado de CC: arranque rápido, frenado oportuno, regulación de velocidad suave, control simple, estructura simple y precio económico. El punto es barato! ¡precio barato! ¡precio barato! Además, tiene una gran corriente de arranque, un gran par (fuerza de rotación) a bajas velocidades y puede transportar una carga pesada.
Sin embargo, debido a la fricción entre la escobilla de carbón y el conmutador, el motor de CC con escobillas es propenso a chispas, calor, ruido, interferencias electromagnéticas en el entorno externo y tiene una baja eficiencia y una vida útil corta. Debido a que las escobillas de carbón son consumibles, son propensas a fallar y deben reemplazarse después de un período de tiempo.
Motor sin escobillas de CC: dado que el motor sin escobillas de CC elimina la escobilla de carbón, tiene poco ruido, no requiere mantenimiento, tiene una tasa de fallas baja, tiene una larga vida útil y el tiempo de funcionamiento y el voltaje son relativamente estables, y la interferencia con el equipo de radio es pequeña. ¡Pero es costoso! ¡Caro! ¡Caro!
Las herramientas eléctricas son herramientas muy utilizadas en la vida diaria. Hay muchos tipos de marcas y una competencia feroz. Todo el mundo es muy sensible al precio. Además, las herramientas eléctricas deben transportar una carga pesada y deben tener un gran par de arranque, como los taladros manuales eléctricos y los taladros de impacto. De lo contrario, al perforar, el motor no puede funcionar fácilmente porque la broca está atascada.
Imagínese, un motor de CC con escobillas es barato, tiene un gran par de arranque y puede transportar cargas pesadas; aunque un motor sin escobillas tiene una baja tasa de fallas y una larga vida útil, es costoso y su par de arranque es muy inferior al de un motor con escobillas. Si pudieras elegir, ¿cómo elegirías? Creo que la respuesta es evidente.
