در حوزه مهندسی برق، موتورهای جریان مستقیم (DC) نقش محوری در طیف وسیعی از کاربردها ایفا می‌کنند. در میان موتورهای DC، موتورهای مجهز به جاروبک معمولاً مورد استفاده قرار می‌گیرند. با این حال، به نظر می‌رسد در مورد موتورهای DC جاروبک کربنی و موتورهای DC جاروبک‌دار، سردرگمی‌هایی وجود دارد. در این مقاله، تفاوت‌های بین آنها را بررسی کرده و سناریوهای کاربردی مربوط به آنها را بررسی خواهیم کرد.
شفاف‌سازی اصطلاحات
اول از همه، لازم به ذکر است که موتورهای DC با جاروبک کربنی در واقع زیرمجموعه‌ای از موتورهای DC با جاروبک هستند. اصطلاح "موتور DC با جاروبک" یک طبقه‌بندی کلی‌تر است، در حالی که "موتور DC با جاروبک کربنی" به طور خاص به موتور DC با جاروبک اشاره دارد که جاروبک‌های آن عمدتاً از مواد مبتنی بر کربن ساخته شده‌اند.
تفاوت‌های ساختاری و مادی
جنس برس
- موتورهای جریان مستقیم کربنیهمانطور که از نامش پیداست، جاروبک‌های این موتورها عمدتاً از کربن ساخته شده‌اند. کربن خاصیت خودروان‌کنندگی عالی دارد که اصطکاک بین جاروبک و کموتاتور را کاهش می‌دهد. این امر منجر به کاهش سایش و پارگی و افزایش طول عمر جاروبک‌ها می‌شود. علاوه بر این، کربن یک رسانای الکتریکی خوب است، اگرچه رسانایی آن به اندازه برخی از فلزات بالا نیست. به عنوان مثال، در موتورهای کوچک، جاروبک‌های کربنی اغلب به دلیل مقرون به صرفه بودن و قابلیت اطمینان آنها مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- موتورهای جریان مستقیم جاروبک‌دار (به معنای وسیع‌تر)جاروبک‌ها در موتورهای جریان مستقیم بدون جاروبک کربنی می‌توانند از مواد مختلفی ساخته شوند. به عنوان مثال، جاروبک‌های فلزی-گرافیتی، رسانایی الکتریکی بالای فلزات (مانند مس) را با خواص خود روانکاری و مقاومت در برابر سایش گرافیت ترکیب می‌کنند. این جاروبک‌ها معمولاً در کاربردهایی استفاده می‌شوند که ظرفیت حمل جریان بالاتری مورد نیاز است.
برهمکنش کموتاتور
- موتورهای جریان مستقیم کربنیبرس‌های کربنی به نرمی روی سطح کموتاتور می‌لغزند. خاصیت خود روانکاری کربن به حفظ نیروی تماسی ثابت کمک می‌کند که برای اتصال الکتریکی پایدار بسیار مهم است. در برخی موارد، برس‌های کربنی ممکن است در حین کار نویز الکتریکی کمتری نیز تولید کنند که آنها را برای کاربردهای حساس به تداخل الکترومغناطیسی مناسب می‌کند.
- موتورهای DC جاروبک‌دار با جاروبک‌های مختلفجاروبک‌های فلزی-گرافیتی، به دلیل خواص فیزیکی متفاوتشان، ممکن است به طراحی متفاوتی از کموتاتور نیاز داشته باشند. رسانایی بالاتر قسمت فلزی ممکن است منجر به الگوهای توزیع جریان متفاوت روی سطح کموتاتور شود و بنابراین، ممکن است لازم باشد کموتاتور طوری طراحی شود که این مشکل را به طور مؤثرتری حل کند.
تفاوت‌های عملکرد
قدرت و کارایی
- موتورهای جریان مستقیم کربنیبه طور کلی، موتورهای جریان مستقیم جاروبک کربنی برای کاربردهای توان کم تا متوسط مناسب هستند. رسانایی نسبتاً پایین‌تر آنها در مقایسه با برخی از جاروبک‌های فلزی ممکن است منجر به مقاومت الکتریکی کمی بالاتر شود که می‌تواند منجر به مقداری تلفات توان به صورت گرما شود. با این حال، خاصیت خود روانکاری آنها تلفات مکانیکی ناشی از اصطکاک را کاهش می‌دهد که به حفظ راندمان کلی معقول کمک می‌کند. به عنوان مثال، در لوازم خانگی کوچک مانند پنکه‌های برقی، موتورهای جریان مستقیم جاروبک کربنی معمولاً مورد استفاده قرار می‌گیرند و در عین حال که توان کافی را فراهم می‌کنند، از نظر انرژی نیز به اندازه کافی برای مصارف خانگی کارآمد هستند.
- موتورهای DC جاروبک‌دار با جاروبک‌های مختلفموتورهای دارای جاروبک‌های فلزی-گرافیتی اغلب در کاربردهای توان بالا استفاده می‌شوند. رسانایی الکتریکی بالای قطعه فلزی، انتقال کارآمدتر مقادیر زیاد جریان را امکان‌پذیر می‌کند و در نتیجه توان خروجی بالاتری حاصل می‌شود. ماشین‌آلات صنعتی، مانند سیستم‌های نقاله در مقیاس بزرگ، اغلب از این نوع موتورها برای به حرکت درآوردن بارهای سنگین استفاده می‌کنند.
کنترل سرعت
- موتورهای جریان مستقیم کربنیکنترل سرعت موتورهای جریان مستقیم جاروبک کربنی را می‌توان از طریق روش‌های مختلفی مانند تنظیم ولتاژ ورودی انجام داد. با این حال، به دلیل ویژگی‌های ذاتی آنها، ممکن است سطح کنترل سرعت دقیقی مانند برخی از انواع دیگر موتورها ارائه ندهند. در کاربردهایی که پایداری سرعت از اهمیت بالایی برخوردار نیست، مانند برخی از فن‌های تهویه ساده، موتورهای جریان مستقیم جاروبک کربنی می‌توانند عملکرد مناسبی داشته باشند.
- موتورهای DC جاروبک‌دار با جاروبک‌های مختلفدر برخی موارد، به ویژه با مواد و طرح‌های پیشرفته‌تر برای جاروبک‌ها، می‌توان به کنترل سرعت بهتری دست یافت. توانایی مدیریت جریان‌های بالاتر و اتصالات الکتریکی پایدارتر می‌تواند تکنیک‌های کنترل سرعت پیچیده‌تری مانند استفاده مؤثرتر از مدولاسیون پهنای پالس (PWM) را امکان‌پذیر کند. سروو موتورهای با کارایی بالا که برای کاربردهایی مانند رباتیک به کنترل سرعت دقیق نیاز دارند، ممکن است برای این منظور از جاروبک‌هایی با مواد تخصصی استفاده کنند.
سناریوهای کاربردی
موتورهای جریان مستقیم کربنی
- لوازم الکترونیکی مصرفیآنها به طور گسترده در لوازم الکترونیکی مصرفی در مقیاس کوچک مانند مسواک برقی، سشوار و پنکه‌های قابل حمل استفاده می‌شوند. اندازه جمع و جور، هزینه نسبتاً کم و عملکرد کافی آنها، الزامات این دستگاه‌ها را برآورده می‌کند.
- لوازم جانبی خودرودر خودروها، موتورهای جریان مستقیم زغالی در کاربردهایی مانند برف پاک کن، شیشه بالابر برقی و تنظیم کننده‌های صندلی استفاده می‌شوند. این موتورها باید قابل اعتماد و مقرون به صرفه باشند و موتورهای جریان مستقیم زغالی برای این منظور مناسب هستند.
موتورهای دی سی براش داربا قلم‌موهای مختلف
- ماشین آلات صنعتیهمانطور که قبلاً ذکر شد، در محیط‌های صنعتی، موتورهایی با جاروبک‌های با رسانایی بالا برای راه‌اندازی تجهیزات در مقیاس بزرگ استفاده می‌شوند. در یک کارخانه تولیدی، موتورهایی که پمپ‌ها، کمپرسورها و ماشین‌های فرز با ظرفیت بالا را تغذیه می‌کنند، اغلب به خروجی توان بالا و کنترل دقیق نیاز دارند که می‌توان آن را توسط موتورهای جریان مستقیم جاروبک‌دار با مواد جاروبک مناسب تأمین کرد.
- هوافضا و دفاعدر برخی از کاربردهای هوافضا، مانند محرک‌های هواپیما، از موتورهای جریان مستقیم جاروبک‌دار با جاروبک‌های مخصوص استفاده می‌شود. این موتورها باید در شرایط سخت، از جمله دماهای بالا و محیط‌های با ارتعاش بالا، کار کنند. انتخاب جنس جاروبک برای تضمین عملکرد قابل اعتماد در چنین شرایط دشواری بسیار مهم است.
در نتیجه، اگرچه موتورهای DC با جاروبک کربنی نوعی موتور DC با جاروبک هستند، اما تفاوت در مواد جاروبک و ویژگی‌های عملکردی حاصل از آن منجر به سناریوهای کاربردی متمایزی می‌شود. درک این تفاوت‌ها برای مهندسان و طراحان هنگام انتخاب مناسب‌ترین موتور DC برای یک کاربرد خاص، کلیدی است.
تو هم همه را دوست داری
ادامه مطلب اخبار
زمان ارسال: ۱۶ ژانویه ۲۰۲۵