في الوقت الذي تتحرك فيه المحركات نحو كفاءة الطاقة العالية ، تتحول المحركات المصقولة إلى محركات بدون فرش. الفرق بين المحركات بدون فرش وفرشاة هو أن المحركات بدون فرش لا تحتوي على فرش أو ركاب. الفرش ، وهو جهاز مميز للغاية وغالبًا ما يتم انتقاده من المحركات المصقولة.
يتم استخدام فرش المحرك بين الأجزاء الثابتة والدورة من آلة الدوارة مثل المحرك أو المولد ، وتستخدم في الخاتم أو حلقة الانزلاق للمحرك كجهة انزلاقية للتصدير واستيراد التيار الكهربائي ، وهي المكون الأساسي من محرك الفرشاة.
أنواع فرش المحرك ومزاياها وعيوبها
في التاريخ الطويل لتطوير محرك الفرشاة ، مرّت الفرش بتكرار طويل ، في التحقق من السوق على المدى الطويل والتحقق الفني ، يتم الآن استخدام الغالبية العظمى من محركات الفرش مختلطة مع نسب مختلفة من مسحوق المعادن لتحسين الأداء.
سيتم تصنيع محركات الفرشاة المبكرة من فرش الأسلاك النحاسية ، وهذا صلابة الفرشاة ، والاستخدام على المدى الطويل سوف تنتج تآكلًا خطيرًا على الفرشاة والركاب ، مع مرور الوقت ستجعل كفاءة المحرك تقل ، وحتى تنتج الشرر والمشاكل الخفية الأخرى. وعملية الخسارة هذه سريعة للغاية ، فإن تكلفة الصيانة ليست منخفضة ، وبالتالي يتم التخلص من فرش المعادن النقية.
على الرغم من أن فرش الكربون تلبس أيضًا ، إلا أن التآكل يحدث فقط على الفرش ، ودرجة التآكل منخفضة نسبيًا ، ولن يضر بالركاب. علاوة على ذلك ، غالبًا ما تستخدم تصاميم المحركات اليوم فتحات حامل الفرشاة الثابتة وتجميعات كابلات نابض الفرشاة المدمجة التي تتناسب مع الفتحات ، ويمكن استبدال الفرش البالية بسهولة.
الأنواع الرئيسية من فرش الكربون المتوفرة اليوم هي فرش الكربون الجرافيت الطبيعية ، وفرش الكربون الكهروكيميائية ، وفرش الكربون الجرافيت المعدني. فرش الجرافيت الطبيعية منخفضة في الصلابة ، ولكن لديها تزييت أفضل وأداء جمع الحالي ممتاز. يتم استخدام معظمها في محركات DC الصغيرة والمتوسطة الحجم مع تشغيل سلس وسرعة معتدلة ، ويمكن استخدام بعضها في حلقة جامع المولدات التوربينية عالية السرعة ، معظمها في سلسلة S3 و S6.
فرش الجرافيت الكهروكيميائية أقرب إلى فرش الجرافيت الطبيعية من حيث الأداء والصلابة الأعلى نسبيًا من فرش الجرافيت الطبيعية ، مع انطلاق الممتاز والأداء الذاتي. بشكل عام ، يكون معامل مقاومة الفرشاة وانخفاض جهد الفرشاة كبيرًا ، وأداء التآكل ممتاز في الاستخدام ، وارتداء المتسابق صغير جدًا.
نظرًا لأدائها الممتاز للغاية ، فإن فرش الجرافيت الكهروكيميائية التي تمثلها D374 و D479 لديها عدد كبير من التطبيقات في محركات DC عالية السرعة مع تخفيف صعب.
فرش الكربون الجرافيت المعدنية ، تختلف عن الفرشين أعلاه ، خصائصها المعدنية أكثر بروزًا ، لذا فإن أداء أفضل في الموصلية الكهربائية ، على الرغم من أن مع الأخذ في الاعتبار جزء من خصائص الاحتكاك للجرافيت ، ولكن ليس جيدًا مثل نوعين أعلاه من فرش الجرافيت في مقاومة التآكل ، بالطبع ، يعد اختيار فرش الكربون الجرافيت المعدنية بشكل طبيعي لخصائص الموصلية الكهربائية.
تحدد فرش الكربون الجرافيت المعدنية في محتوى النحاس من الفرق معامل المقاومة وحجم كثافة التيار المسموح بها. يحتوي المحتوى المعدني العالي لـ J102 وغيرها من فرش الكربون الجرافيت المعدنية على معامل مقاومة صغير جدًا ويسمح لكثافة تيار عالية جدًا بالمرور ، مما يعني أن هذه الفرش لها قدرة زائدة عالية.
بشكل عام ، تعد فرش الكربون الجرافيت المعدنية مناسبة للجهد المنخفض ، والمحركات التيار العالي ذات الأحمال العالية ومتطلبات تخفيف منخفضة.
اعتبارات المحرك المصنوعة للفرش
بالمقارنة مع المحركات بدون فرش ، فإن المحركات المصقولة ناضجة نسبيًا في عملية التصنيع ، وبسيطة في الهيكل ، وأسهل نسبيًا للتحكم ، خاصةً أنها أقل في التكلفة ، ولا يزال يتم اختيار المحركات المصقولة للعديد من السيناريوهات. سبب مهم آخر هو أن المحركات المصقولة لها عزم دوران كبير أثناء بدء التشغيل ، والذي يمكن أن يبدأ بسرعة والوصول إلى السرعة المقدرة ، وهو مناسب جدًا لسيناريو التطبيق لتوليد عزم دوران كبير في فترة زمنية قصيرة.
بالنسبة لهذا الجزء من السيناريو ، يعد اختيار الفرش مهمًا جدًا للمحرك. في الوقت الحاضر ، فإن الشرط الأول للمحرك هو أن الفرش يجب أن يكون لها ضوضاء منخفضة ولا ينبغي أن يكون للخطر المحتمل للضرب. لا سيما في بعض سيناريوهات درجة الحرارة العالية ، فإن انخفاض جهد التلامس على السطح المبدع كبير جدًا ويتم إنشاء الشرر بسهولة. في هذه الحالة ، يجب استخدام الفرش الصلبة أو الفرش الكاشطة الخاصة لتقليل الخطر المخفي.
علاوة على ذلك ، فإن هذا هو متطلبات المحرك لارتداء المسيل للدموع. على الرغم من أن التآكل والدموع أمر لا مفر منه ، إلا أنه من المهم استخدام الفرش لأطول فترة ممكنة ، مع القليل من البلى على حلقة متنقل أو جامع.
بالإضافة إلى ذلك ، على الرغم من أنه من غير الممكن إنشاء محركات الفرشاة لتحقيق كفاءة عالية في الطاقة ، إلا أن التطبيق الحالي يحتاج إلى فقدان الطاقة الكهربائي والفقدان الميكانيكي بأكبر قدر ممكن ، بعد كل شيء ، على تطوير كفاءة الطاقة العالية.
ملخص
في المحرك لتطوير كفاءة الطاقة العالية ، تسارع العديد من تطبيقات محرك الفرشاة إلى التحول المحرك بدون فرش ، مثل تطبيقات مفتاح الربط الكهربائي بشكل أساسي ، تدريبات كهربائية بدون فرش ، وتطبيقات محرك الحدائق العالية ومحرك الحديقة أيضًا تسريع عملية التحويل. في تطوير بدون فرش الآن ، لا تزال المحركات المصقولة في بعض التطبيقات تحتفظ ببعض مزاياها المتأصلة ، فإن هذه التطبيقات حول اختيار الفرش أمر بالغ الأهمية.
