Por que ferramentas elétricas (como furadeiras manuais, rebarbadoras, etc.) geralmente usam motores com escovas em vez de motores sem escovas? Se você quiser entender, isso realmente não está claro em uma ou duas frases.
Os motores DC são divididos em motores com escovas e motores sem escovas. A "escova" mencionada aqui refere-se a escovas de carvão. Como é a escova de carvão?
Por que os motores DC precisam de escovas de carvão? Qual é a diferença entre ter escovas de carvão e não ter escovas de carvão? Vamos continuar!
Princípio do motor de escova DC
Conforme mostrado na Figura 1, este é um diagrama de modelo estrutural de um motor de escovas CC. Dois ímãs heterossexuais fixos, uma bobina é colocada no meio e as duas extremidades da bobina são conectadas respectivamente a dois anéis de cobre semicirculares. As duas extremidades do anel de cobre estão em contato com as escovas de carvão fixas e, em seguida, as duas extremidades das escovas de carvão são conectadas respectivamente à fonte de alimentação CC.
Após conectar à fonte de alimentação, a corrente é indicada pela seta na Figura 1. De acordo com a regra da mão esquerda, a bobina amarela é submetida a uma força eletromagnética verticalmente ascendente; a bobina azul está sujeita a uma força eletromagnética verticalmente descendente. O rotor do motor começa a girar no sentido horário, após girar 90 graus, conforme a Figura 2:
Neste momento, a escova de carvão está apenas no espaço entre os dois anéis de cobre e todo o loop da bobina não tem corrente. No entanto, sob a ação da inércia, o rotor ainda continua a girar.
Quando o rotor gira para a posição acima sob a ação da inércia, a corrente da bobina é mostrada na Figura 3. De acordo com a regra da mão esquerda, a bobina azul está sujeita a uma força eletromagnética verticalmente ascendente; a bobina amarela está sujeita a uma força eletromagnética verticalmente descendente. O rotor do motor continua girando no sentido horário, após girar 90 graus, conforme mostra a Figura 4:
Neste momento, a escova de carvão está apenas no espaço entre os dois anéis de cobre e todo o loop da bobina não tem corrente. No entanto, sob a ação da inércia, o rotor ainda continua a girar. Em seguida, repita as etapas acima e o ciclo continua.
motor DC sem escova
Conforme mostrado na Figura 5, este é um diagrama de modelo estrutural de um motor DC brushless. É composto por um estator e um rotor, no qual existe um par de polos magnéticos no rotor; existem muitos conjuntos de bobinas enroladas no estator e existem 6 conjuntos de bobinas na figura.
Quando passamos corrente para as bobinas do estator 2 e 5, as bobinas 2 e 5 vão gerar um campo magnético, e o estator é equivalente a uma barra magnética, onde 2 é o pólo S (sul) e 5 é o N (norte) pólo. Como os polos magnéticos do mesmo sexo se atraem, o polo N do rotor girará para a posição da bobina 2 e o polo S do rotor girará para a posição da bobina 5, conforme mostrado na Figura 6.
Em seguida, removemos a corrente da bobina do estator 2,5 e passamos a corrente para a bobina do estator 3,6. Neste momento, as bobinas 3 e 6 irão gerar um campo magnético, e o estator equivale a uma barra magnética, na qual 3 é o pólo S (sul) e 6 é o pólo N (norte). Como os polos magnéticos do mesmo sexo se atraem, o polo N do rotor girará para a posição da bobina 3 e o polo S do rotor girará para a posição da bobina 6, conforme mostrado na Figura 7.
Da mesma forma, a corrente das bobinas do estator 3 e 6 é removida e, em seguida, as bobinas do estator 4 e 1 são alimentadas com corrente. Neste momento, as bobinas 4 e 1 vão gerar um campo magnético, e o estator é equivalente a uma barra magnética, onde 4 é o polo S (sul) e 1 é o polo N (norte). Como os pólos magnéticos opostos se atraem, o pólo N do rotor girará para a posição 4 da bobina e o pólo S do rotor girará para a posição 1 da bobina.
Até agora, o motor girou meio círculo... o segundo meio círculo é o mesmo que o princípio anterior, então não vou repetir aqui. Podemos simplesmente entender o motor DC sem escova como pescar uma cenoura na frente de um burro, de modo que o burro sempre se mova em direção à cenoura.
Então, como podemos alimentar correntes precisas para bobinas diferentes em momentos diferentes? Isso requer um circuito de comutação de corrente... Não vou entrar em detalhes aqui.
Comparação de vantagens e desvantagens
Motor DC escovado: início rápido, frenagem oportuna, regulação de velocidade suave, controle simples, estrutura simples e preço barato. O ponto é barato! preço barato! preço barato! Além disso, possui uma grande corrente de partida, um grande torque (força rotacional) em baixas velocidades e pode suportar cargas pesadas.
No entanto, devido ao atrito entre a escova de carvão e o comutador, o motor CC com escovas está sujeito a faíscas, calor, ruído, interferência eletromagnética no ambiente externo e tem baixa eficiência e vida útil curta. Como as escovas de carvão são consumíveis, elas são propensas a falhas e precisam ser substituídas após um período de tempo.
Motor sem escova DC: Como o motor sem escova DC elimina a escova de carvão, tem baixo ruído, sem manutenção, baixa taxa de falhas, longa vida útil e o tempo de funcionamento e a tensão são relativamente estáveis, e a interferência no equipamento de rádio é pequena. Mas é caro! Caro! Caro!
As ferramentas elétricas são ferramentas muito utilizadas na vida diária. Existem muitos tipos de marcas e uma concorrência acirrada. Todo mundo é muito sensível ao preço. Além disso, as ferramentas elétricas precisam suportar uma carga pesada e devem ter um grande torque de partida, como furadeiras manuais elétricas e furadeiras de impacto. Caso contrário, ao perfurar, o motor não consegue funcionar facilmente porque a broca está presa.
Imagine só, um motor CC com escovas é barato, tem um grande torque de partida e pode suportar cargas pesadas; embora um motor sem escovas tenha uma baixa taxa de falhas e uma vida longa, é caro e seu torque de partida é muito inferior ao de um motor com escovas. Se você pudesse escolher, como você escolheria? Acho que a resposta é auto-evidente.
