מנועים עם מברשות ומנועים ללא מברשות: מה ההבדל?

במשך מספר שנים, אנו רואים מנועים ללא מברשות מתחילים לשלוט בהנעת כלי עבודה אלחוטיים בתעשיית הכלים המקצועית. זה נהדר, אבל מה העניין הגדול? האם זה באמת חשוב כל עוד אני יכול להניע את בורג העץ הזה? אממ, כן. ישנם הבדלים והשפעות משמעותיות כשמדובר במנועים עם מברשות ומנועים ללא מברשות.
לפני שנתעמק במנועים עם מברשות באורך של כ-60 ס"מ וללא מברשות, הבה נבין תחילה את עקרון הפעולה הבסיסי של מנועי DC. כשמדובר בהנעת מנועים, הכל קשור למגנטים. מגנטים בעלי מטען הפוך מושכים זה את זה. הרעיון הבסיסי של מנוע DC הוא לשמור על המטען החשמלי ההפוך של החלק המסתובב (הרוטור) נמשך למגנט הנייח (סטטור) שלפניו, ובכך למשוך קדימה ללא הרף. זה קצת כמו לשים סופגניית חמאת בוסטון על מקל מולי כשאני רץ - אני אמשיך לנסות לתפוס אותה!
השאלה היא איך לשמור על הסופגניות בתנועה. אין דרך קלה לעשות זאת. זה מתחיל עם סט של מגנטים קבועים (permanent magnets). סט של אלקטרומגנטים משנה מטען (קוטביות הופכת) כשהם מסתובבים, כך שתמיד יש מגנט קבוע עם מטען הפוך שיכול לנוע. בנוסף, המטען הדומה שחווה הסליל האלקטרומגנטי כשהוא משתנה ידחוף את הסליל הרחק. כשאנחנו בוחנים מנועים עם מברשות ומנועים ללא מברשות, האופן שבו האלקטרומגנט משנה קוטביות הוא המפתח.
במנוע עם מברשות, ישנם ארבעה רכיבים בסיסיים: מגנטים קבועים, ארמטורות, טבעות קומוטציה ומברשות. המגנט הקבוע מהווה את החלק החיצוני של המנגנון ואינו זז (סטטור). אחד טעון באופן חיובי והשני טעון באופן שלילי, ויוצר שדה מגנטי קבוע.
הארמטורה היא סליל או סדרה של סלילים שהופכים לאלקטרומגנט כאשר הם מופעלים. זהו גם החלק המסתובב (רוטור), העשוי בדרך כלל מנחושת, אך ניתן להשתמש גם באלומיניום.
טבעת הקומוטטור קבועה לסליל הארמטורה בשני רכיבים (תצורת 2 קטבים), ארבעה רכיבים (תצורת 4 קטבים) או יותר. הם מסתובבים עם הארמטורה. לבסוף, מברשות הפחמן נשארות במקומן ומעבירות את המטען לכל קומוטטור.
ברגע שהארמטורה מקבלת אנרגיה, הסליל הטעון יימשך לעבר המגנט הקבוע בעל הטעינה הנגדית. כאשר טבעת הקומוטטור שמעליה מסתובבת גם היא, היא נעה מחיבור מברשת פחמן אחת לאחרת. כאשר היא מגיעה למברשת הבאה, היא מקבלת היפוך קוטביות וכעת נמשכת למגנט קבוע אחר תוך כדי שהיא נדחתה על ידי אותו סוג של מטען חשמלי. באופן מוחשי, כאשר הקומוטטור מגיע למברשת השלילית, הוא נמשך כעת למגנט הקבוע החיובי. הקומוטטור מגיע בזמן כדי ליצור חיבור עם מברשת האלקטרודה החיובית וללכת בעקבות המגנט הקבוע השלילי. המברשות נמצאות בזוגות, כך שהסליל החיובי ימשוך לעבר המגנט השלילי, והסליל השלילי ימשוך לעבר המגנט החיובי בו זמנית.
זה כאילו אני סליל ארמטורה שרודף אחרי סופגניית בוסטון חמאה. התקרבתי, אבל אז שיניתי את דעתי ורדפתי אחרי שייק בריא יותר (הקוטביות או הרצון שלי השתנו). אחרי הכל, סופגניות עשירות בקלוריות ובשומן. עכשיו אני רודפת אחרי שייקים בזמן שאני נדחקת משחת בוסטון. כשהגעתי לשם, הבנתי שסופגניות הרבה יותר טובות משייקים. כל עוד אני לוחצת על ההדק, בכל פעם שאני מגיעה למברשת הבאה, אשנה את דעתי ובו זמנית רודפת אחרי החפצים שאני אוהבת במעגל קדחתני. זהו היישום האולטימטיבי להפרעות קשב וריכוז. בנוסף, אנחנו שם שניים, כך שסופגניות בוסטון חמאה ושייקים תמיד נרדפות בהתלהבות על ידי אחד מאיתנו, אבל מהסס.
במנוע ללא מברשות, מאבדים את הקומוטטור והמברשות ומקבלים בקר אלקטרוני. המגנט הקבוע פועל כעת כרוטור ומסתובב בתוכו, בעוד שהסטטור מורכב כעת מסליל אלקטרומגנטי חיצוני קבוע. הבקר מספק חשמל לכל סליל בהתבסס על המטען הנדרש כדי למשוך את המגנט הקבוע.
בנוסף להזזת מטענים באופן אלקטרוני, הבקר יכול גם לספק מטענים דומים כדי לנטרל מגנטים קבועים. מכיוון שהמטענים מאותו סוג מנוגדים זה לזה, זה דוחף את המגנט הקבוע. כעת הרוטור נע עקב כוחות המשיכה והדחיפה.
במקרה הזה, המגנטים הקבועים זזים, אז עכשיו הם אני ושותפי לריצה. אנחנו כבר לא משנים את הרעיון של מה שאנחנו רוצים. במקום זאת, ידענו שאני רוצה סופגניות חמאה של בוסטון, ובן זוגי רוצה שייקים.
בקרי בקרה אלקטרוניים מאפשרים לנו להנאות ארוחת הבוקר לנוע קדימה, ואנחנו כל הזמן רודפים אחר אותם דברים. הבקר גם שם מאחור דברים שאנחנו לא רוצים כדי לספק דחיפה.
מנועי DC עם מברשות הם פשוטים יחסית וזולים לייצור חלקים (אם כי נחושת לא הפכה זולה יותר). מכיוון שמנוע ללא מברשות דורש מתקשר אלקטרוני, למעשה מתחילים לבנות מחשב בכלי אלחוטי. זוהי הסיבה לעליית עלות המנועים ללא מברשות.
מסיבות עיצוביות, למנועים ללא מברשות יש יתרונות רבים על פני מנועים עם מברשות. רובם קשורים לאובדן מברשות וקומוטטורים. מכיוון שהמברשת צריכה להיות במגע עם הקומוטטור כדי להעביר את המטען, היא גם גורמת לחיכוך. חיכוך מפחית את המהירות המושגת ובמקביל מייצר חום. זה כמו לרכוב על אופניים עם בלמים קלים. אם הרגליים שלך מפעילות את אותו כוח, המהירות שלך תאט. לעומת זאת, אם אתה רוצה לשמור על מהירות, אתה צריך להפיק יותר אנרגיה מהרגליים שלך. תחמם גם את החישוקים עקב חום חיכוך. משמעות הדבר היא שבהשוואה למנועים עם מברשות, מנועים ללא מברשות פועלים בטמפרטורה נמוכה יותר. זה נותן להם יעילות גבוהה יותר, ולכן הם ממירים יותר אנרגיה חשמלית לאנרגיה חשמלית.
מברשות פחמן גם נשחקות עם הזמן. זה מה שגורם לניצוצות בתוך כלים מסוימים. כדי שהכלי ימשיך לפעול, יש להחליף את המברשת מעת לעת. מנועים ללא מברשות אינם דורשים תחזוקה מסוג זה.
למרות שמנועים ללא מברשות דורשים בקרים אלקטרוניים, שילוב הרוטור/סטטור קומפקטי יותר. זה מוביל להזדמנויות למשקל קל יותר וגודל קומפקטי יותר. זו הסיבה שאנו רואים כלים רבים כמו מברגת האימפקט Makita XDT16 עם עיצוב אולטרה-קומפקטי ועוצמה עוצמתית.
נראה שיש אי הבנה לגבי מנועים ללא מברשות ומומנט. תכנון המנוע, האם הוא מברשות או ללא מברשות, אינו באמת מעיד על גודל המומנט. לדוגמה, המומנט בפועל של מקדחת הפטיש הראשונה של Milwaukee M18 עם דלק היה קטן יותר מהדגם הקודם עם המברשות.
עם זאת, בסופו של דבר היצרן הבין כמה דברים קריטיים מאוד. האלקטרוניקה המשמשת במנועים ללא מברשות יכולה לספק יותר כוח למנועים אלה בעת הצורך.
מאחר שמנועים ללא מברשות משתמשים כיום בבקרה אלקטרונית מתקדמת, הם יכולים לחוש מתי הם מתחילים להאט תחת עומס. כל עוד הסוללה והמנוע נמצאים בטווח הטמפרטורות המותאם, האלקטרוניקה של המנוע ללא מברשות יכולה לבקש ולקבל זרם רב יותר מחבילת הסוללות. זה מאפשר לכלים כמו מקדחות ומסורים ללא מברשות לשמור על מהירויות גבוהות יותר תחת עומס. זה הופך אותם למהירים יותר. בדרך כלל זה הרבה יותר מהיר. כמה דוגמאות לכך כוללות את Milwaukee RedLink Plus, Makita LXT Advantage ו-DeWalt Perform and Protect.
טכנולוגיות אלו משלבות בצורה חלקה את המנועים, הסוללות והאלקטרוניקה של הכלי למערכת מגובשת כדי להשיג ביצועים וזמן ריצה אופטימליים.
קומוטציה - שינוי הקוטביות של המטען - הפעל את המנוע ללא מברשות ושמור אותו מסתובב. לאחר מכן, עליך לשלוט במהירות ובמומנט. ניתן לשלוט במהירות על ידי שינוי המתח של סטטור מנוע BLDC. ויסות המתח בתדר גבוה יותר מאפשר לך לשלוט במהירות המנוע במידה רבה יותר.
על מנת לשלוט במומנט, כאשר עומס המומנט של המנוע עולה מעל רמה מסוימת, ניתן להפחית את מתח הסטטור. כמובן, זה מציג דרישות מפתח: ניטור מנוע וחיישנים.
חיישני אפקט הול מספקים דרך זולה לזיהוי מיקום הרוטור. הם יכולים גם לזהות את המהירות לפי הזמן והתדירות של מיתוג חיישן התזמון.
הערת העורך: עיינו במאמר שלנו "מהו מנוע ללא מברשות ללא חיישנים" כדי ללמוד כיצד טכנולוגיית מנוע BLDC מתקדמת משנה כלי עבודה חשמליים.
לשילוב של יתרונות אלה יש השפעה נוספת - אורך חיים ארוך יותר. למרות שהאחריות למנועים (וכלי עבודה) עם מברשות וללא מברשות בתוך המותג היא בדרך כלל זהה, ניתן לצפות לחיים ארוכים יותר עבור הדגמים ללא מברשות. בדרך כלל זה יכול להיות מספר שנים מעבר לתקופת האחריות.
זוכרים שאמרתי שבקרים אלקטרוניים הם בעצם בניית מחשבים בכלים שלכם? מנועים ללא מברשות הם גם נקודת הפריצה עבור כלים חכמים שישפיעו על התעשייה. ללא ההסתמכות של מנועים ללא מברשות על תקשורת אלקטרונית, טכנולוגיית הכפתור היחיד של מילווקי לא הייתה עובדת.
על השעון, קני בוחן לעומק את המגבלות המעשיות של כלים שונים ומשווה את ההבדלים. לאחר סיום העבודה, אמונתו ואהבתו למשפחתו הן בראש סדר העדיפויות שלו. בדרך כלל תהיו במטבח, תרכבו על אופניים (הוא טריאתלון) או תוציאו אנשים ליום דיג במפרץ טמפה.
עדיין קיים מחסור בעובדים מיומנים בארצות הברית כולה. יש המכנים זאת "פער המיומנויות". למרות שקבלת תואר אקדמי בן 4 שנים עשויה להיראות "מגושם", תוצאות הסקר האחרונות של הלשכה לסטטיסטיקה של העבודה מראות שתעשיות מיומנות כמו רתכים וחשמלאים מדורגות שוב [...]
כבר בשנת 2010 כתבנו על סוללות טובות יותר באמצעות ננוטכנולוגיה של גרפן. זהו שיתוף פעולה בין משרד האנרגיה לבין חומרי וורבק. מדענים משתמשים בגרפן כדי לאפשר טעינה של סוללות ליתיום-יון תוך דקות במקום שעות. עבר זמן מה. למרות שגרפן טרם יושם, חזרנו עם כמה מסוללות הליתיום-יון החדישות ביותר […]
תליית ציור כבד על קיר גבס אינה קשה במיוחד. עם זאת, חשוב לוודא שעושים זאת היטב. אחרת, תקנו מסגרת חדשה! רק הברגת הבורג לקיר לא מספיקה. צריך לדעת איך לא להסתמך על [...]
לא נדיר לרצות להניח חוטי חשמל של 120 וולט מתחת לאדמה. ייתכן שתרצו להפעיל את הסככה, הסדנה או המוסך שלכם. שימוש נפוץ נוסף הוא להפעיל עמודי תאורה או מנועים חשמליים לדלתות. בכל מקרה, עליכם להבין כמה דרישות חיווט תת-קרקעיות כדי לעמוד [...]
תודה על ההסבר. זה משהו שאני תוהה עליו כבר הרבה זמן, בהתחשב בכך שרוב האנשים בעד מברשות (לפחות משמש כטיעון בעד כלי עבודה חשמליים ורחפנים יקרים יותר).
אני רוצה לדעת: האם הבקר גם חש את המהירות? האם לא צריך לעשות זאת כדי לסנכרן? האם יש לו אלמנטים של הול שחשים (מסובבים) מגנטים?
לא כל המנועים ללא מברשות טובים יותר מכל המנועים עם מברשות. אני רוצה לראות איך חיי הסוללה של הדור 5X משתווים לקודמו X4 תחת עומסים בינוניים עד כבדים. בכל מקרה, מברשות כמעט אף פעם לא מהוות גורם מגביל חיים. מהירות המנוע המקורית של כלים אלחוטיים היא כ-20,000 עד 25,000. ובאמצעות מערכת גלגלי שיניים פלנטריים משומנים, ההפחתה היא כ-12:1 בהילוך גבוה וכ-48:1 בהילוך נמוך. מנגנון ההדק ומיסבי הרוטור של המנוע התומכים ברוטור של 25,000 סל"ד בזרם האוויר המאובק הם בדרך כלל נקודות תורפה.
כשותפים של אמזון, אנו עשויים לקבל הכנסות כאשר תלחצו על קישור של אמזון. תודה לכם על העזרה שלכם לעשות את מה שאנחנו אוהבים לעשות.
Pro Tool Reviews הוא פרסום מקוון מצליח המספק ביקורות כלים וחדשות בתעשייה מאז 2008. בעולם של ימינו של חדשות אינטרנט ותוכן מקוון, אנו מגלים שיותר ויותר אנשי מקצוע חוקרים באינטרנט את רוב כלי העבודה החשמליים העיקריים שהם קונים. זה עורר את סקרנותנו.
יש דבר אחד חשוב לציין לגבי ביקורות על Pro Tool: אנחנו עוסקים במשתמשי כלים מקצועיים ואנשי עסקים!
אתר אינטרנט זה משתמש בקובצי Cookie כדי שנוכל לספק לך את חוויית המשתמש הטובה ביותר. מידע על קובצי Cookie מאוחסן בדפדפן שלך ומבצע מספר פונקציות, כגון זיהויך כשאתה חוזר לאתר שלנו וסיוע לצוות שלנו להבין את החלקים באתר שאתה מוצא הכי מעניינים ושימושיים. אל תהסס לקרוא את מדיניות הפרטיות המלאה שלנו.
יש להפעיל תמיד קובצי Cookie הכרחיים כדי שנוכל לשמור את העדפותיך להגדרות קובצי Cookie.
אם תשביתו את קובץ ה-cookie הזה, לא נוכל לשמור את ההעדפות שלכם. משמעות הדבר היא שעליכם להפעיל או להשבית קובצי Cookie שוב בכל פעם שאתם מבקרים באתר זה.
Gleam.io - זה מאפשר לנו לספק מתנות שאוספות מידע אנונימי על משתמשים, כגון מספר המבקרים באתר. אלא אם כן מידע אישי מוגש מרצונו לצורך הזנת מתנות באופן ידני, לא ייאסף מידע אישי.