V oblasti elektrotechniky hrají stejnosměrné (DC) motory klíčovou roli v široké škále aplikací. Mezi stejnosměrnými motory se běžně používají ty, které jsou vybaveny kartáči. Zdá se však, že panuje určitý zmatek ohledně stejnosměrných motorů s uhlíkovými kartáči a kartáčových stejnosměrných motorů. V tomto článku si rozebereme rozdíly mezi nimi a prozkoumáme jejich příslušné scénáře použití.
Vysvětlení terminologie
Zaprvé je důležité poznamenat, že stejnosměrné motory s uhlíkovými kartáči jsou ve skutečnosti podmnožinou kartáčových stejnosměrných motorů. Termín „kartáčový stejnosměrný motor“ je obecnější klasifikace, zatímco „stejnosměrný motor s uhlíkovými kartáči“ se konkrétně vztahuje na kartáčový stejnosměrný motor, kde jsou kartáče vyrobeny převážně z materiálů na bázi uhlíku.
Strukturální a materiálové rozdíly
Materiál štětce
- Stejnosměrné motory s uhlíkovými kartáčiJak název napovídá, kartáče v těchto motorech jsou vyrobeny převážně z uhlíku. Uhlík má vynikající samomazací vlastnosti, které snižují tření mezi kartáčem a komutátorem. To má za následek menší opotřebení a prodloužení životnosti kartáčů. Uhlík je navíc dobrým elektrickým vodičem, i když jeho vodivost není tak vysoká jako u některých kovů. Například v malých hobby motorech se uhlíkové kartáče často používají kvůli jejich cenové efektivitě a spolehlivosti.
- Kartáčové stejnosměrné motory (v širším smyslu)Kartáče v stejnosměrných motorech bez uhlíkových kartáčů mohou být vyrobeny z různých materiálů. Například kovovo-grafitové kartáče kombinují vysokou elektrickou vodivost kovů (jako je měď) se samomaznými a otěruvzdornými vlastnostmi grafitu. Tyto kartáče se obvykle používají v aplikacích, kde je vyžadována vyšší proudová únosnost.
Interakce komutátoru
- Stejnosměrné motory s uhlíkovými kartáčiUhlíkové kartáče se hladce kloužou po povrchu komutátoru. Samomazná povaha uhlíku pomáhá udržovat konzistentní kontaktní sílu, což je klíčové pro stabilní elektrické spojení. V některých případech mohou uhlíkové kartáče během provozu produkovat také méně elektrického šumu, což je činí vhodnými pro aplikace citlivé na elektromagnetické rušení.
- Kartáčové stejnosměrné motory s různými kartáčiKovové grafitové kartáče mohou vzhledem k jejich odlišným fyzikálním vlastnostem vyžadovat odlišnou konstrukci komutátoru. Vyšší vodivost kovové části může vést k odlišným vzorcům rozložení proudu na povrchu komutátoru, a proto může být nutné komutátor navrhnout tak, aby s tím efektivněji zacházel.
Rozdíly ve výkonu
Výkon a účinnost
- Stejnosměrné motory s uhlíkovými kartáčiObecně se stejnosměrné motory s uhlíkovými kartáči dobře hodí pro aplikace s nízkým až středním výkonem. Jejich relativně nižší vodivost ve srovnání s některými kartáči na bázi kovu může vést k mírně vyššímu elektrickému odporu, což může vést k určitým ztrátám výkonu ve formě tepla. Jejich samomazná vlastnost však snižuje mechanické ztráty v důsledku tření, což pomáhá udržovat rozumnou celkovou účinnost. Například v malých domácích spotřebičích, jako jsou elektrické ventilátory, se běžně používají stejnosměrné motory s uhlíkovými kartáči, které poskytují dostatečný výkon a zároveň zůstávají dostatečně energeticky účinné pro použití v domácnosti.
- Kartáčové stejnosměrné motory s různými kartáčiMotory s kovovo-grafitovými kartáči se často používají ve vysoce výkonných aplikacích. Vysoká elektrická vodivost kovové součásti umožňuje efektivnější přenos velkého množství proudu, což vede k vyššímu výkonu. Průmyslové stroje, jako jsou rozsáhlé dopravníkové systémy, často používají tyto typy motorů k pohonu těžkých břemen.
Řízení rychlosti
- Stejnosměrné motory s uhlíkovými kartáčiŘízení otáček stejnosměrných motorů s uhlíkovými kartáči lze dosáhnout různými metodami, například úpravou vstupního napětí. Vzhledem k jejich inherentním vlastnostem však nemusí nabízet stejnou úroveň přesné regulace otáček jako některé jiné typy motorů. V aplikacích, kde stabilita otáček není prvořadá, jako například u některých jednoduchých ventilátorů, mohou stejnosměrné motory s uhlíkovými kartáči fungovat dostatečně.
- Kartáčové stejnosměrné motory s různými kartáčiV některých případech, zejména s pokročilejšími materiály a konstrukcemi kartáčů, lze dosáhnout lepší regulace otáček. Schopnost zvládat vyšší proudy a stabilnější elektrická spojení může umožnit sofistikovanější techniky regulace otáček, jako je efektivnější využití pulzně šířkové modulace (PWM). Vysoce výkonné servomotory, které vyžadují přesnou regulaci otáček pro aplikace, jako je robotika, mohou pro tento účel používat kartáče se specializovanými materiály.
Scénáře aplikací
Stejnosměrné motory s uhlíkovými kartáči
- Spotřební elektronikaJsou široce používány v malé spotřební elektronice, jako jsou elektrické zubní kartáčky, fény a přenosné ventilátory. Jejich kompaktní velikost, relativně nízká cena a dostatečný výkon splňují požadavky těchto zařízení.
- Automobilové příslušenstvíV automobilech se stejnosměrné motory s uhlíkovými kartáči používají v aplikacích, jako jsou stěrače čelního skla, elektricky ovládaná okna a seřizovače sedadel. Tyto motory musí být spolehlivé a cenově dostupné a stejnosměrné motory s uhlíkovými kartáči se k tomu hodí.
Kartáčové stejnosměrné motorys různými štětci
- Průmyslové strojeJak již bylo zmíněno, v průmyslovém prostředí se k pohonu velkých zařízení používají motory s kartáči s vysokou vodivostí. Ve výrobním závodě motory pohánějící velkokapacitní čerpadla, kompresory a frézky často vyžadují vysoký výkon a přesné ovládání, což mohou zajistit kartáčové stejnosměrné motory s vhodnými materiály kartáčů.
- Letectví a obranaV některých leteckých a kosmických aplikacích, jako jsou například pohony letadel, se používají kartáčové stejnosměrné motory se specializovanými kartáči. Tyto motory musí pracovat v extrémních podmínkách, včetně vysokých teplot a prostředí s vysokými vibracemi. Volba materiálu kartáčů je klíčová pro zajištění spolehlivého výkonu v takových náročných situacích.
Závěrem lze říci, že ačkoliv jsou stejnosměrné motory s uhlíkovými kartáči typem kartáčového stejnosměrného motoru, rozdíly v materiálech kartáčů a výsledných výkonnostních charakteristikách vedou k odlišným scénářům použití. Pochopení těchto rozdílů je pro inženýry a konstruktéry klíčové při výběru nejvhodnějšího stejnosměrného motoru pro danou aplikaci.
taky se ti všechno líbí
Čas zveřejnění: 16. ledna 2025