แปรงมอเตอร์คืออะไร?

แปรงมอเตอร์คืออะไร?

1. แปรงมอเตอร์

แปรงมอเตอร์ ใช้ในคอมมิวเตเตอร์หรือสลิปริงของมอเตอร์, เป็นหน้าสัมผัสแบบเลื่อนเพื่อส่งออกการแนะนำกระแส. บทบาทหลักคือการเสียดสีโลหะขณะนำไฟฟ้า, ใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า AC และ DC หลากหลายชนิด, มอเตอร์ซิงโครนัส, แบตเตอรี่ มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง, แหวนสะสมมอเตอร์เครน, เครื่องเชื่อมชนิดต่างๆ และอื่นๆ.

แปรงที่ใช้ในเครื่องจักรในยุคแรกๆ โดยทั่วไปจะทำจากลวดทองแดงหลายเส้น. แปรงที่ทำจากลวดทองแดงที่มีความแข็งสูงจะทำให้เกิดรอยขีดข่วนบนชิ้นส่วนสับเปลี่ยนเรียบและร่องบนมัน, ดังนั้น, จำเป็นต้องรักษาพื้นผิวสับเปลี่ยนบ่อยครั้ง. และในขณะที่แปรงทองแดงสึกหรอ, ฝุ่นแปรงและเศษขยะสามารถเกาะอยู่ระหว่างใบมีดสับเปลี่ยนได้, ลัดวงจรและลดประสิทธิภาพของอุปกรณ์. การใช้แปรงทองแดง, ดังนั้น, คือแรงเสียดทานระหว่างโลหะกับโลหะ, การสูญเสียสูง, และค่าบำรุงรักษาสูง.

ในขณะที่แปรงถ่าน, โดยทั่วไปทำจากคาร์บอนบริสุทธิ์บวกกับสารทำให้แข็งตัว, ประสิทธิภาพการหล่อลื่นและประสิทธิภาพการรวบรวมกระแสไฟฟ้าที่ดี, และแปรงคาร์บอนและแรงเสียดทานของโลหะ, มีการสูญเสียคือแปรงคาร์บอน, การสึกหรอสม่ำเสมอมากกว่าแปรงทองแดง, และคาร์บอนอ่อนบนใบมีดสับเปลี่ยนนั้นมีขนาดเล็กกว่ามาก, การเกิดประกายไฟก็น้อยลงเช่นกัน, ในกระบวนการใช้งาน, สามารถแทนที่แปรงคาร์บอนได้, โลหะไม่ต้องการการบำรุงรักษา, ค่าบำรุงรักษาต่ำและสะดวก.

ดังนั้น, ได้พัฒนาว่ามอเตอร์โรตารีสมัยใหม่พร้อมตัวสับเปลี่ยนกระแสใช้แปรงคาร์บอนเกือบทั้งหมด, ส่วนหนึ่งอาจผสมกับผงทองแดงเพื่อปรับปรุงการนำไฟฟ้า. แปรงโลหะทองแดงยังคงใช้ในของเล่นหรือมอเตอร์ขนาดเล็กมาก, เช่นเดียวกับมอเตอร์บางตัวที่ทำงานเป็นระยะ ๆ เท่านั้น, เช่น มอเตอร์สตาร์ทรถยนต์.

มอเตอร์ไฟฟ้าและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าต้องทนทุกข์ทรมานจากปรากฏการณ์ที่เรียกว่า “ปฏิกิริยากระดอง”, ผลกระทบประการหนึ่งคือการเปลี่ยนตำแหน่งในอุดมคติของการกลับกระแสผ่านขดลวดเมื่อโหลดเปลี่ยนแปลง. เครื่องจักรในยุคแรกมีแปรงติดอยู่บนวงแหวนพร้อมที่จับ. ระหว่างดำเนินการ, จำเป็นต้องปรับตำแหน่งของวงแหวนแปรงเพื่อปรับการกลับด้านเพื่อลดประกายไฟจากแปรง. กระบวนการนี้ถูกเรียกว่า “เขย่าแปรง”.

ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยี, “แปรงที่มีความต้านทานสูง” ถูกประดิษฐ์ขึ้น, เช่น. แปรงที่ผลิตจากส่วนผสมของผงทองแดงและ คาร์บอน. แปรงเหล่านี้สามารถทำให้กระบวนการสับเปลี่ยนอัตโนมัติและลดประกายไฟจากแปรงได้. แม้ว่าแปรงเหล่านี้จะถูกอธิบายว่าเป็นแปรงที่มีความต้านทานสูง, ค่าความต้านทานที่แน่นอนของแปรงเหล่านี้ขึ้นอยู่กับขนาดและการทำงานของเครื่อง. นอกจากนี้, แปรงที่มีความต้านทานสูงไม่ได้ถูกสร้างขึ้นเหมือนแปรง, แต่อยู่ในรูปของบล็อกคาร์บอนที่มีพื้นผิวโค้งรับกับรูปร่างของคอมมิวเตเตอร์.

ขนาดของแปรงคาร์บอนความต้านทานสูงนั้นกว้างกว่าส่วนของฉนวนที่แปรงอยู่มาก (และมักจะอาจขยายส่วนฉนวนสองส่วนบนเครื่องจักรขนาดใหญ่). ดังนั้น, เมื่อส่วนสับเปลี่ยนผ่านใต้แปรง, กระแสที่ไหลเข้าไปจะนุ่มนวลกว่าถ้าหน้าสัมผัสของแปรงทองแดงบริสุทธิ์ขาดกระทันหัน. ในทำนองเดียวกัน, ส่วนที่สัมผัสกับแปรงมีความชันเพิ่มขึ้นคล้าย ๆ กันในปัจจุบัน. ดังนั้น, แม้ว่ากระแสที่ไหลผ่านแปรงจะคงที่มากหรือน้อยก็ตาม, กระแสไฟฟ้าชั่วขณะผ่านชิ้นส่วนสับเปลี่ยนทั้งสองชิ้นจะเป็นสัดส่วนกับพื้นที่สัมพัทธ์ที่สัมผัสกับแปรง.

อัตราส่วนของทองแดงต่อคาร์บอนสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตามวัตถุประสงค์เฉพาะ. แปรงที่มีปริมาณทองแดงสูงกว่าจะทำงานได้ดีกว่าที่แรงดันไฟฟ้าและกระแสสูงต่ำมาก, ในขณะที่แปรงที่มีปริมาณคาร์บอนสูงกว่าจะทำงานได้ดีกว่าที่แรงดันไฟฟ้าสูงและกระแสต่ำ.

สปริงมักใช้กับแปรงเพื่อรักษาการสัมผัสกับตัวสับเปลี่ยนอย่างต่อเนื่อง. เนื่องจากแปรงและตัวสับเปลี่ยนสึกหรอ, สปริงดันแปรงลงไปทางตัวสับเปลี่ยนอย่างต่อเนื่อง. ในท้ายที่สุด, แปรงมีขนาดเล็กและบางพอที่จะทำให้ไม่สามารถสัมผัสได้อย่างมั่นคงอีกต่อไปหรือยึดกับที่ยึดแปรงไม่แน่นอีกต่อไป, เมื่อถึงจุดนี้จำเป็นต้องเปลี่ยนแปรง.

สายไฟอ่อนมักเชื่อมต่อโดยตรงกับแปรง, แต่เนื่องจากกระแสที่ไหลผ่านสปริงรองรับทำให้เกิดความร้อน, สิ่งนี้สามารถนำไปสู่การแบ่งเบาบรรเทาโลหะและการสูญเสียแรงตึงของสปริง.

เมื่อมอเตอร์สับเปลี่ยนหรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าใช้พลังงานมากกว่าแปรงเดี่ยวที่สามารถทำได้, ชุดตัวยึดแปรงหลายชิ้นถูกติดตั้งแบบขนานที่ด้านหน้าของตัวสับเปลี่ยนขนาดใหญ่มาก. การติดตั้งแบบขนานนี้กระจายกระแสอย่างเท่าเทียมกันทั่วทั้งแปรงทั้งหมด, ช่วยให้สามารถถอดแปรงที่ไม่ดีออกและเปลี่ยนแปรงใหม่ได้แม้ว่าเครื่องจะยังคงหมุนต่อไปด้วยกำลังและโหลดเต็มที่ก็ตาม.

กำลังสูง, อุปกรณ์สับเปลี่ยนกระแสไฟฟ้าสูงไม่เหมือนกันในปัจจุบันเนื่องจากการออกแบบเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับมีความซับซ้อนน้อยกว่า, ทำให้กระแสไฟต่ำได้, ขดลวดสนามหมุนไฟฟ้าแรงสูงเพื่อจ่ายพลังงานให้กับขดลวดสเตเตอร์ตำแหน่งคงที่กระแสสูง. ซึ่งช่วยให้สามารถใช้แปรงแต่ละอันที่มีขนาดเล็กมากในการออกแบบไดชาร์จได้. ในกรณีนี้, หน้าสัมผัสที่หมุนได้นั้นเป็นวงแหวนต่อเนื่อง, เรียกว่าสลิปริง, ที่ไม่เปลี่ยน.

อุปกรณ์สมัยใหม่ที่ใช้แปรงถ่านมักได้รับการออกแบบมาให้ไม่ต้องบำรุงรักษา, ไม่จำเป็นต้องปรับแต่งตลอดอายุการใช้งานของอุปกรณ์, โดยใช้ช่องที่วางแปรงในตำแหน่งคงที่และสปริงแปรงแบบรวม ประกอบสายเคเบิล ที่พอดีกับช่อง. ดึงแปรงที่ชำรุดออกแล้วใส่แปรงใหม่.

2. มุมสัมผัสของแปรง

มุมสัมผัสของแปรงคือวิธีที่แปรงสัมผัสกับตัวสับเปลี่ยน. แปรงประเภทต่างๆ จะติดต่อกับตัวสับเปลี่ยนในลักษณะที่แตกต่างกัน. เนื่องจากความแข็งของแปรงทองแดงมีค่าเท่ากับความแข็งของตัวสับเปลี่ยน, โรเตอร์ไม่สามารถหมุนไปข้างหลังกับปลายแปรงทองแดงได้ โดยที่ทองแดงไม่เจาะลึกเข้าไปในตัวสับเปลี่ยนและทำให้เกิดความเสียหายร้ายแรง.

ดังนั้น, แปรงทองแดงแบบแถบ/แบบเรียงซ้อนจะสัมผัสกันในแนวสัมผัสกับตัวสับเปลี่ยนกระแสไฟฟ้าเท่านั้น, ในขณะที่ตาข่ายทองแดงและแปรงลวดใช้มุมสัมผัสเพื่อสัมผัสขอบผ่านแถบสับเปลี่ยนที่สามารถหมุนได้ในทิศทางเดียวเท่านั้น. ความนุ่มนวลของแปรงถ่านทำให้ปลายรัศมีสัมผัสกับตัวสับเปลี่ยนได้โดยตรง โดยไม่ทำให้พัดลมเสียหาย, ช่วยให้สามารถพลิกกลับทิศทางของโรเตอร์ได้ง่ายโดยไม่ต้องปรับที่ยึดแปรงให้หมุนไปในทิศทางตรงกันข้าม.

แม้จะไม่เคยกลับตัวก็ตาม, มอเตอร์เครื่องใช้ไฟฟ้าทั่วไปที่ใช้โรเตอร์แบบพันแผล, สับเปลี่ยนและแปรงมีแปรงสัมผัสแบบรัศมี. ในกรณีของที่วางแปรงแบบปฏิกิริยา, แปรงถ่านอาจเอียงไปในทิศทางตรงกันข้ามจากตัวสับเปลี่ยนเพื่อให้ตัวสับเปลี่ยนมีแนวโน้มที่จะดันกับคาร์บอนเพื่อให้เกิดการสัมผัสที่มั่นคง.

3, เครื่องบินสับเปลี่ยน

ระนาบสับเปลี่ยนคือจุดสัมผัสที่แปรงสัมผัสกับตัวสับเปลี่ยน. เพื่อให้กระแสไฟฟ้าเข้าหรือออกจากเครื่องสับเปลี่ยนได้อย่างเพียงพอ, บริเวณหน้าสัมผัสของแปรงไม่เป็นเส้นบางๆ, แต่เป็นแผ่นสี่เหลี่ยมตัดขวาง. โดยทั่วไป, แปรงกว้างพอที่จะขยายได้ 2.5 ส่วนสับเปลี่ยน. ซึ่งหมายความว่าสองส่วนที่อยู่ติดกันเชื่อมต่อกันทางไฟฟ้าด้วยแปรงขณะที่พวกมันสัมผัสกัน.