עִברִית
מנוע DC מוברש הוא אחד מסוגי המנועים החשמליים הבסיסיים והנפוצים ביותר. מנוע ה-DC המוברש, הידוע בעיצוב הפשוט שלו , התפעול , הקל והחסכוני שלו , נמצא באינספור יישומים, ממכשירי חשמל ביתיים ועד למכונות תעשייתיות. להבין איך א מנוע DC מוברש חיונית עבודת לכל מי שעוסק בהנדסה, אוטומציה, רובוטיקה או אלקטרוניקה כללית.
מנוע DC מוברש פועל על עיקרון הכוח האלקטרומגנטי (כוח לורנץ) . כאשר זרם חשמלי עובר דרך חוט המונח בשדה מגנטי, מופעל כוח על החוט. במנוע, הכוח הזה משמש ליצירת תנועה סיבובית , או מומנט.
המנוע מחובר למקור מתח זרם ישר (DC) . כאשר מתח מופעל, זרם זורם דרך המעגל החיצוני, לתוך המנוע מברשות .
המברשות , עשויות בדרך כלל מפחמן או גרפיט, נמצאות במגע מתמיד עם הקומוטטור המסתובב . הם מעבירים את הזרם מהחלק הנייח של המנוע (סטטור) לחלק המסתובב (אבזור/רוטור).
הקומוטטור הוא מבנה גלילי מפולח המחובר לרוטור. הוא מחובר לפיתולי האבזור , שהם סלילי תיל הכרוכים סביב ליבת הברזל של הרוטור.
כשהקומוטטור מסתובב עם הרוטור, הוא משנה את כיוון הזרם דרך סלילים שונים של האבזור ברגע הנכון. מיתוג זה הוא קריטי לשמירה על סיבוב רציף בכיוון אחד.
הסלילים נושאי הזרם על האבזור ממוקמים בתוך השדה המגנטי המיוצר על ידי מגנטים קבועים או סלילי שדה אלקטרומגנטי המורכבים על הסטטור.
האינטראקציה בין השדה המגנטי לזרם בסלילים יוצרת כוח (כוח לורנץ) . על פי כלל יד ימין , כוח זה פועל בניצב הן לשדה המגנטי והן לכיוון הזרם, וגורם לסיבוב של הרוטור.
כאשר הרוטור מסתובב, מקטעי הקומוטטור משנים ללא הרף את המגע עם המברשות. זה מחליף את כיוון הזרם בכל סליל בדיוק כשהוא עובר דרך האזור הנייטרלי, שומר על סיבוב רציף וחלק.
| רכיב | בתנועה |
|---|---|
| מברשות | ספק זרם לקומוטטור ממקור מתח חיצוני. |
| קוֹמוּטָטוֹר | מחליף את כיוון הזרם בפיתולי הרוטור כדי לשמור על כיוון המומנט. |
| עוֹגֶן | פיתולי בתים; מייצר מומנט כאשר הוא מופעל וממוקם בשדה מגנטי. |
| שדה מגנטי | מקיים אינטראקציה עם זרם באבזור כדי לייצר כוח סיבובי. |
| פִּיר | מעביר מומנט לעומס החיצוני (למשל, גלגלי שיניים, גלגלים). |
כיוון הסיבוב ב-a מנוע DC מוברש על ידי ניתן לשנות בקלות היפוך הקוטביות של מתח DC המופעל. זה הופך את זרימת הזרם בפיתולי האבזור, ובכך הופך את כיוון המומנט.
המהירות במנוע DC מוברש פרופורציונלית למתח המופעל . הגדלת המתח מגבירה את הזרם, וכתוצאה מכך:
חוזק שדה מגנטי גבוה יותר
מומנט מוגבר
סיבוב מהיר יותר
ניתן לשלוט במהירות גם באמצעות אפנון רוחב דופק (PWM) או אספקת מתח משתנה.
עלות נמוכה: זול בהשוואה למנועי ללא מברשות או AC.
בקרת מהירות קלה: פרופורציונלי ישיר לכניסת המתח.
תגובת מומנט מהירה: אידיאלי לפעולות התחלה-עצירה.
בלאי מברשת : מברשות הן נקודת מגע מבוססת חיכוך ומתבלות עם הזמן.
ניצוץ : מגע בין מברשות לקומוטטור עלול ליצור רעש חשמלי וחום.
דרושה תחזוקה : מברשות ומקומוטור דורשים בדיקה והחלפה קבועה.
בשל הרבגוניות והעלות הנמוכה שלהם, מנועי DC מוברש משמשים במגוון רחב של יישומים:
מכשירי חשמל ביתיים - בלנדרים, מייבשי שיער, שואבי אבק.
צעצועים ותחביבים - מכוניות בשליטה מרחוק, רובוטים, מזל'טים.
מערכות רכב - מנועי חלונות, מגבי שמשות, מכווני מושבים.
ציוד תעשייתי - מסועים, מכונות קטנות, מערכות אוטומציה.
כלי עבודה חשמליים - מקדחים, מברגים, מסורים.
החלק המכריע ביותר של א מנוע DC מוברש הוא מערכת הקומוטטור-מברשת , השומרת על מיתוג זרם קבוע . בלעדיו, המנוע יפסיק ברגע שהכוח המגנטי הופך לנייטרלי כשהרוטור מסתובב. מבטיח היפוך הזרם האוטומטי :
אינטראקציה מגנטית ללא הפרעה
מומנט חד-כיווני עקבי
סיבוב חלק
הפעולה של א מנוע DC מוברש הוא הדגמה יפה של המרת אנרגיה אלקטרו-מכאנית . על ידי רתימת האינטראקציה בין חשמל ומגנטיות, ושימוש בקומוטטור כדי להחליף זרם באופן רציף, מנועים אלה יכולים לייצר כוח סיבובי בצורה מהימנה ויעילה . הפשטות שלהם, גמישות השליטה והמחיר סביר מבטיחים את חשיבותם המתמשכת הן במכשירים יומיומיים והן ביישומים תעשייתיים.
