Motore a spazzole CC

Cos'è il motore DC con spazzole?

 

 

Un motore DC con spazzole è un motore elettrico a commutazione interna progettato per essere alimentato da una fonte di alimentazione a corrente continua e che utilizza una spazzola elettrica per il contatto. Un motore DC con spazzole ha magneti permanenti all'interno del suo corpo esterno con un'armatura rotante all'interno. I magneti permanenti sono stazionari e sono chiamati "statore". L'armatura rotante contiene un elettromagnete ed è chiamata "rotore". In un motore DC con spazzole, il rotore gira di 180 gradi quando viene applicata una corrente elettrica all'armatura. Per viaggiare oltre i 180 gradi iniziali, i poli dell'elettromagnete devono invertirsi. Le spazzole di carbone entrano in contatto con lo statore mentre il rotore gira, invertendo il campo magnetico e consentendo al rotore di ruotare di 360 gradi. La velocità dei motori CC con spazzole può essere variata modificando la tensione operativa o l'intensità del campo magnetico. A seconda dei collegamenti del campo all'alimentazione, le caratteristiche di velocità e coppia di un motore a spazzole CC possono essere modificate per fornire una velocità costante o una velocità inversamente proporzionale al carico meccanico. I motori DC con spazzole continuano ad essere utilizzati per la propulsione elettrica, le gru, le macchine per la carta e i laminatoi per l'acciaio.

 

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Vantaggi del motore DC con spazzole
 

Il motore DC Brushed presenta molti vantaggi rispetto all'alimentazione CA, che lo rendono ideale per varie applicazioni come data center, strutture di telecomunicazione inclusi siti cellulari, ospedali, aeroporti, stazioni ferroviarie e strutture industriali. Il motore DC con spazzole sta diventando sempre più popolare a causa dell'aumento delle fonti di energia rinnovabile, dei veicoli elettrici e dei dispositivi di telecomunicazione. Ecco alcuni vantaggi del motore DC con spazzole:

 

Affidabilità:L'uso del motore DC con spazzole nei sistemi di telecomunicazioni aiuta a ridurre i rischi di interruzione di corrente e aumenta l'affidabilità della rete.

 

Efficienza:Il motore DC Brushed è più efficiente dell'alimentazione AC perché non spreca energia sotto forma di calore. Ciò lo rende ideale per applicazioni ad alta-potenza come data center, veicoli elettrici o macchinari pesanti.

 

Stabilità:Il motore DC con spazzole fornisce tensioni stabili e prevedibili, fondamentali per apparecchiature sensibili come microprocessori e azionamenti di macchine.

 

Scalabilità:Il motore DC Brushed può essere facilmente ampliato o ridotto per soddisfare le esigenze specifiche di una particolare applicazione. Ciò lo rende adatto sia a progetti su larga-scala che su piccola-scala.

 

Stoccaggio energetico:Il motore DC Brushed può essere conservato per un uso futuro nella sua forma attuale direttamente nelle batterie di riserva senza la necessità di alcun tipo di conversione, il che lo rende una fonte di energia ideale per applicazioni critiche che richiedono alimentazione ininterrotta come siti cellulari e data center, nonché sistemi off-grid come pannelli solari e turbine eoliche. Il motore DC Brushed sta diventando sempre più popolare anche nei veicoli elettrici poiché consente tempi di ricarica più rapidi, maggiore efficienza e maggiore durata della batteria.

 

Quali sono i fondamenti del motore DC con spazzole?
 
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Il motore DC Brushed fa ciò attraverso l'interazione tra magneti, uno dei quali viene generalmente creato facendo passare una corrente attraverso un filo legato attorno a un nucleo di ferrite. La corrente che scorre attraverso il filo genera il secondo campo magnetico. Questo interagisce con il campo magnetico primario per creare una forza opposta che muove una parte del motore a spazzole CC, solitamente facendolo ruotare attorno a un asse.

I motori DC con spazzole sono costituiti da quattro componenti chiave; il magnete stazionario (chiamato statore), il rotore, il commutatore e le spazzole. Il rotore è costituito da uno o più avvolgimenti di filo avvolto attorno ad un nucleo costituito da un metallo ferroso, solitamente ferro, e collegato all'alimentazione tramite una "spazzola" metallica. Quando inviamo corrente attraverso gli avvolgimenti del rotore, il campo generato interagisce con il campo dello statore e crea la forza che fa girare il rotore. Lo statore può essere un magnete permanente o un elettromagnete, a seconda dei requisiti di una particolare applicazione.

Va tutto molto bene, ma se usassimo solo cavi normali per collegare gli avvolgimenti del rotore all'alimentazione, una volta che il rotore ha girato abbastanza lontano, la sua forza magnetica invertirebbe effettivamente la direzione, quindi il rotore si muoverebbe semplicemente avanti e indietro, invece di ruotare in una direzione.

Per risolvere questo problema utilizziamo il commutatore, che è un manicotto di rame conduttivo attorno all'asse del rotore, diviso fisicamente ed elettricamente in segmenti. Mentre il commutatore ruota, collega e scollega questi segmenti attraverso le spazzole, applicando energia a diverse coppie di segmenti. Ciò fa sì che la polarità del campo magnetico venga invertita ogni volta che il motore DC con spazzole ruota di 180º, determinando una rotazione fluida e continua.

 

Applicazioni del motore DC con spazzole
 

Le applicazioni dei diversi tipi di motori DC con spazzole sono elencate di seguito:

 
Motori DC spazzolati in derivazione

A causa della velocità abbastanza costante e della coppia di avviamento media dei motori DC con spazzole shunt, vengono utilizzati nelle seguenti applicazioni:
• Pompe centrifughe e alternative
• Torni
• Soffianti e ventilatori
• Perforatrici
• Fresatrici
• Macchine utensili

 
Motori DC con spazzole serie

Grazie all'elevata coppia di avviamento e alla velocità variabile dei motori DC con spazzole della serie, vengono utilizzati nelle seguenti applicazioni:
• Trasportatori
• Montacarichi, ascensori
• Gru
• Locomotive elettriche

 
Motori a spazzole CC composti cumulativi

A causa dell'elevata coppia di avviamento dei motori a spazzole CC composti cumulativi, vengono utilizzati nelle seguenti applicazioni:
• Cesoie
• Pialle pesanti
• Laminatoi
• Ascensori

 

 

Tipi di motori DC con spazzole
 

Sono disponibili 3 tipi principali di motori CC con spazzole: serie, shunt e composto. Questi termini si riferiscono al tipo di connessione degli avvolgimenti di campo rispetto al circuito di armatura.


1. Motori serie CC
Un motore in serie CC avrà i suoi avvolgimenti di campo collegati in serie con l'armatura. L'avvolgimento in serie avrà relativamente poche spire di filo più grande o di striscia di rame in grado di trasportare la corrente a pieno carico del motore. All'avviamento, poiché gli avvolgimenti hanno una bassa resistenza, è possibile assorbire una grande corrente producendo un'elevata coppia di avviamento.
Questo è un vantaggio per carichi iniziali elevati come trazione, gru e altre applicazioni pesanti. La velocità di un motore in serie dipende dal carico, quindi quando la corrente a pieno carico che scorre attraverso il circuito si riduce, la velocità aumenterà.
In alcuni casi, la velocità dei motori CC con spazzole potrebbe potenzialmente aumentare fino a un livello superiore al massimo consigliato. Per questo motivo un motore di serie non deve essere collegato al suo carico tramite una cinghia.

 

2. Motori in derivazione CC
In un motore DC Shunt l'avvolgimento di campo è collegato in parallelo (shunt) con l'armatura. L'avvolgimento in derivazione è avvolto da molte spire di piccolo filo di rame e poiché è collegato attraverso l'alimentazione di campo CC, la sua corrente di campo sarà costante.
Il motore DC con spazzole funzionerà fino alla velocità nominale e questa non sarà influenzata in modo significativo da una variazione di carico. La coppia di avviamento sarà inferiore a quella di un motore in serie di dimensioni simili, ma se ciò non è richiesto, per l'applicazione potrebbe essere preferibile un motore shunt a velocità costante.
I motori shunt CC possono essere utilizzati per molte applicazioni come la plastica o l'estrusione di fili.

 

3. Motori composti CC
Con un motore composto CC, la maggior parte del campo è avvolto per un campo shunt ma con alcuni giri di avvolgimento in serie sulla parte superiore. Lo shunt è collegato attraverso l'alimentazione di campo e le spire in serie sono collegate in serie con l'armatura. Ciò fornisce un motore con una combinazione delle caratteristiche dello shunt e della serie.
La coppia di avviamento sarà superiore a quella di un motore shunt ma non così elevata come quella di un motore in serie. La velocità cambierà con il carico e l'importo dipenderà dalla percentuale di spazio di campo assegnato all'avvolgimento in serie. Il campo della serie può essere organizzato per aumentare o diminuire la velocità con il carico. Le applicazioni per questi motori a spazzole CC variano, ma spesso riguardano applicazioni più grandi come generatori di freni di svolgimento, trasportatori, miscelatori ecc.
È possibile utilizzare anche una forma di motore composto CC in cui l'alimentazione proviene da batterie con un'ampia gamma di volt. In questo caso sia al campo che all'armatura viene applicata la stessa tensione e l'utilizzo dell'avvolgimento composto aiuta a mantenere la velocità entro un intervallo accettabile.

 

Circuiti di azionamento per motori CC con spazzole
 

Un motore DC con spazzole non richiede un controller esterno, poiché il cambio di polarità del campo magnetico viene implementato attraverso le spazzole che creano e interrompono il percorso elettrico attraverso gli avvolgimenti, ottenendo una rotazione continua in una direzione.

Per alcune applicazioni, è abbastanza buono. Ma se vogliamo poter cambiare la velocità del motore DC Brushed, o invertire il senso di rotazione, abbiamo bisogno di un circuito di azionamento. Questo può essere semplice come invertire la direzione del flusso di corrente per far girare il motore DC con spazzole nella direzione opposta.

Per cambiare velocità potremmo alterare la tensione, utilizzando un divisore di potenziale, con la velocità proporzionale alla tensione. Tuttavia, ridurre la tensione in questo modo è inefficiente, poiché un partitore di tensione non riduce la corrente totale che scorre. Per superare questo problema, viene spesso utilizzata la modulazione di larghezza di impulso (PWM), che comporta la rapida accensione e spegnimento della corrente per ridurre la tensione "media" attraverso il motore a spazzole CC.

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Costruzione del motore a spazzole CC?
 
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Solitamente è costituito da una coppia di magneti permanenti denominata statore e una bobina del motore a spazzole CC denominata rotore collegata a un commutatore. In questo motore DC con spazzole, l'avvolgimento dell'armatura è sul rotore e i magneti permanenti sono sempre sullo statore. I conduttori-che trasportano corrente si trovano sempre sulla parte rotante. in pratica questi conduttori ricevono energia da una fonte di alimentazione in corrente continua. Utilizza spazzole metalliche (che ruotano insieme al rotore) per trasferire la corrente alla bobina. Sebbene questi motori DC con spazzole siano abbastanza efficienti, richiedono una manutenzione periodica delle spazzole.

 

Come scegliere il motore DC con spazzole?
 
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Diametro del motore:Il dimensionamento di un motore DC con spazzole per un'applicazione specifica inizia con l'adattamento del diametro del motore allo spazio disponibile. In generale, i motori DC con spazzole di dimensioni maggiori forniscono una coppia maggiore. Il diametro del motore DC Brushed varia da 8 mm a 35 mm.

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Lunghezza:Sono disponibili varie lunghezze, da 16,6 mm a 67,2 mm, per soddisfare al meglio i requisiti del pacchetto applicativo.
3. Tipo di commutazione

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Tipo di commutazione:I motori CC con spazzole sono ben adattati alle applicazioni a bassa densità di corrente, fornendo basso attrito ed elevata efficienza, mentre le applicazioni con corrente continua o di picco elevata richiederanno spazzole in grafite-rame.

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Tipo di cuscinetto:Sono state progettate diverse combinazioni di cuscinetti, dalla semplice struttura con cuscinetti a manicotto ai sistemi con cuscinetti a sfere precaricati per applicazioni con carichi assiali o radiali elevati.

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Magnete e tipo di commutazione:Adatta la selezione del tuo motore a spazzole CC alla potenza e alle esigenze attuali della tua applicazione. I magneti forniscono una coppia di uscita più elevata rispetto all'Alnico, a un costo maggiore. In questa codifica si riflette anche il sistema di commutazione (tipo e dimensione dei commutatori).

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Avvolgimento:Sono proposte varie opzioni di avvolgimento per adattarsi al meglio ai requisiti dell'applicazione: tensione, resistenza e costante di coppia sono i parametri di base per la selezione.

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Codice di esecuzione:Utilizzato per specificare standard e personalizzazioni.

 

La nostra fabbrica
 

Zhejiang Sanrong Electric Motor Co., Ltd. è stata fondata nel 1986 e da oltre 30 anni è profondamente coinvolta nel settore dei motori CC. È un produttore professionale di motori CC e un autorevole centro tecnologico certificato di ingegneria dei micromotori. Per soddisfare le esigenze dei clienti e del mercato, nel 2000 l'azienda ha investito 20 milioni di yuan per costruire un moderno stabilimento a Ningbo con un'area di 22.000 metri quadrati. Abbiamo creato un team di produzione, ricerca e sviluppo e gestione di 160 persone. Il nostro maturo team di ricerca e sviluppo e le attrezzature professionali per test e ricerca e sviluppo ci consentono di progettare e sviluppare in modo indipendente prodotti in base alle esigenze dei clienti. Le apparecchiature di automazione professionale migliorano notevolmente la nostra capacità produttiva per soddisfare le esigenze di ordine dei clienti nazionali ed esteri.

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Guida definitiva alle domande frequenti sui motori CC
 

 

D: Quali sono i criteri per la selezione del motore DC con spazzole?

R: Le tre specifiche principali che dovrai conoscere per qualsiasi applicazione di motori CC sono tensione, velocità e coppia. Una volta determinati questi aspetti, sei pronto per iniziare il tuo viaggio per selezionare la soluzione motore ideale. La chiave è utilizzare un motore che funzioni alla massima efficienza o quasi.

D: Come si controlla la velocità di un motore DC con spazzole?

R: I motori CC con spazzole generalmente funzionano a bassa velocità e possono essere azionati da un semplice controller PWM (modulazione di larghezza di impulso) per variare la tensione fornita al motore per controllare la velocità in una direzione e fornire la coppia per l'azionamento del motore. Se è necessario un azionamento del motore bidirezionale, ad esempio per il finestrino di un'auto elettrica o come servo in un'applicazione di automazione industriale, è possibile utilizzare un ponte H- insieme al controller PWM.

D: Qual è la differenza tra un motore DC con spazzole e un motore DC?

R: I motori CC con spazzole hanno bobine al centro che ruotano attorno a magneti permanenti mentre i motori CC senza spazzole hanno un magnete permanente al centro che ruota attorno alle bobine. Il design del motore brushless è più adatto per applicazioni che sfruttano la sua maggiore durata e una maggiore efficienza energetica.

D: Come faccio a sapere quale motore DC con spazzole utilizzare?

R: Tensione, velocità e coppia sono le tre caratteristiche più importanti da comprendere per qualsiasi applicazione di motori CC. Una volta identificati questi fattori, sei pronto per iniziare la ricerca per trovare la migliore opzione di motore. Il trucco sta nell'utilizzare un motore che sia pari o vicino alla sua massima efficienza.

D: Qual è l'aspettativa di vita di un motore DC con spazzole?

R: 1000-3000 ore.
I motori DC con spazzole raggiungono in media una durata di servizio di 1.000-3.000 ore, mentre i motori brushless dovrebbero essere in grado di raggiungere 20.000 ore a condizione che vengano utilizzati secondo le specifiche. Anche la velocità di uscita è un fattore chiave nella scelta di un motore con spazzole o senza spazzole.

D: Quali sono i fondamenti del motore DC con spazzole?

R: I motori DC con spazzole sono costituiti da quattro componenti chiave; il magnete stazionario (chiamato statore), il rotore, il commutatore e le spazzole. Il rotore è costituito da uno o più avvolgimenti di filo avvolto attorno ad un nucleo costituito da un metallo ferroso, solitamente ferro, e collegato all'alimentazione tramite una "spazzola" metallica. Quando inviamo corrente attraverso gli avvolgimenti del rotore, il campo generato interagisce con il campo dello statore e crea la forza che fa girare il rotore. Lo statore può essere un magnete permanente o un elettromagnete, a seconda dei requisiti di una particolare applicazione.

D: Come scegliere il motore DC con spazzole?

A: Criteri di selezione:
• Diametro del motore.
• Lunghezza.
• Tipo di commutazione.
• Tipo di cuscinetto.
• Tipo di magnete e commutazione.
• Avvolgimento.
• Codice di esecuzione.

D: Cosa succede se si utilizza il motore CC con spazzole a una tensione inferiore?

R: La velocità di un motore DC con spazzole è direttamente proporzionale alla tensione di ingresso. Maggiore è la tensione di ingresso, maggiore è la velocità di uscita. Minore è la tensione di ingresso, minore è la velocità di uscita. Possiamo controllare la velocità indipendentemente dalla coppia manipolando la tensione di alimentazione utilizzando un'unità di controllo del motore DC Brushed.

D: Perché i motori DC con spazzole sono migliori?

R: I vantaggi dei motori DC Brushed sono la loro semplice configurazione e la capacità di funzionare senza un circuito di azionamento elettronico in applicazioni in cui non è necessario il controllo della velocità. Il loro svantaggio è che le spazzole e il commutatore sono parti soggette a consumo che richiedono una sostituzione regolare. Le spazzole generano anche rumore elettrico e acustico.

D: I motori CC con spazzole durano più a lungo dei motori CA?

R: Affidabilità e manutenzione:
• I motori CC con spazzole richiedono solitamente molta più manutenzione e hanno una durata inferiore rispetto ai motori CA. Questo perché le spazzole che premono contro il commutatore in rotazione sono soggette a usura e richiedono manutenzione e sostituzione regolari.
• I motori DC con spazzole e i motori AC a induzione, invece, non hanno parti che sfregano l'una contro l'altra, il che significa che sono più silenziosi e richiedono meno manutenzione.

D: È possibile utilizzare un motore CC con spazzole come generatore?

R: Potrebbe sorprendere gli ingegneri progettisti che sia i motori DC con spazzole che quelli DC senza spazzole (BLDC) possano funzionare come generatori. Un motore CC con spazzole è adatto per applicazioni con generatori che richiedono un'uscita di tensione CC, mentre un motore CC con spazzole è adatto per applicazioni con tensione CA. Se si utilizza un BLDC per l'uscita di tensione CC, è necessario un circuito di rettifica della tensione. Se si utilizza un motore CC con spazzole per l'uscita CA, sono necessari componenti elettronici da CC a CA.

D: È possibile controllare il numero di giri di un motore DC con spazzole?

A: Controllo della velocità del motore DC con spazzole con dispositivi manuali e automatici. Possiamo controllare la velocità del motore DC Brushed manualmente o tramite un dispositivo di controllo automatico. Questo è diverso dalla regolazione della velocità, dove la velocità può essere regolata rispetto alla variazione naturale della velocità dovuta a una variazione del carico sull'albero. N=K (V – IaRa)/ ø Dove K è una costante.

D: I motori CC con spazzole richiedono più manutenzione rispetto ai motori CA?

R: Necessità di manutenzione ridotte: il vantaggio del motore CA. Un vantaggio significativo dei motori CA rispetto a quelli CC è la ridotta necessità di manutenzione. Mentre i motori CC con spazzole richiedono la sostituzione regolare di componenti come le spazzole di carbone, i motori CA eliminano tali esigenze.

D: Cosa significano AC e DC?

R: Fondamentalmente, la differenza tra i motori a spazzole CA e CC è che i motori CA funzionano con corrente alternata (CA) mentre i motori CC con spazzole funzionano con corrente continua (CC). La corrente alternata inverte periodicamente la direzione (alternando positivo e negativo). Ecco come l'elettricità viene distribuita attraverso la rete elettrica alle case e alle aziende. CC D'altra parte, la corrente scorre in una sola direzione e questo è il tipo di alimentazione disponibile dalle batterie. È possibile convertire tra alimentazione CA e CC con efficienza variabile a seconda del metodo utilizzato.

D: Costruzione del motore DC con spazzole?

R: Solitamente è costituito da una coppia di magneti permanenti denominati statore e una bobina del motore denominata rotore collegata a un commutatore. In questo motore, l'avvolgimento dell'indotto è sul rotore e i magneti permanenti sono sempre sullo statore. I conduttori-che trasportano corrente si trovano sempre sulla parte rotante. in pratica questi conduttori ricevono energia da una fonte di alimentazione in corrente continua. Utilizza spazzole metalliche (che ruotano insieme al rotore) per trasferire la corrente alla bobina. Sebbene questi motori siano abbastanza efficienti, richiedono una manutenzione periodica delle spazzole.

D: I motori CC possono essere trifase?

R: Tutti i motori CC sono monofase, ma i motori CA possono essere monofase o trifase. I motori CA e CC utilizzano lo stesso principio di utilizzo di un avvolgimento di armatura e di un campo magnetico, tranne che con i motori CC, l'armatura ruota mentre il campo magnetico non ruota.

D: Dove vengono utilizzati i motori DC con spazzole?

A: Applicazioni del motore DC con spazzole. Questi motori vengono ancora utilizzati per scopi industriali per azionamenti elettrici sia a bassa che ad alta potenza, a velocità fissa e variabile. Vengono ancora utilizzati per macchine per la carta, gru, propulsione elettrica, macchine per cucire, utensili elettrici e laminatoi per l'acciaio.

D: Quanto è efficiente un motore DC con spazzole?

R: I motori brushless hanno in genere un'efficienza dell'85-90%, mentre i motori DC con spazzole hanno un'efficienza del 75-80% circa. Questa differenza di efficienza significa che una quota maggiore della potenza totale utilizzata dal motore viene trasformata in forza di rotazione e una minore quantità viene dispersa sotto forma di calore.

D: Come si calcola la potenza di un motore DC con spazzole?

R: Il metodo più rapido per stimare con precisione la potenza del motore consiste nell'utilizzare una pinza amperometrica digitale per misurare la corrente e la tensione al motore, quindi eseguire un semplice calcolo. Utilizzare questa formula per stimare la potenza del motore. Potenza (CV)= Voltaggio x Amperaggio x % EFF x fattore di potenza x 1,73/746.

D: Cos'è il motore DC con spazzole?

R: I motori CC con spazzole sono uno dei tipi più semplici di motore CC. Utilizza spazzole per fornire corrente agli avvolgimenti del motore attraverso la commutazione meccanica. Il numero di bobine avvolte attorno al motore e la densità delle bobine determinano le proprietà del motore. L'armatura o il rotore è un elettromagnete. Il campo magnetico è un magnete permanente. Questo motore non richiede alcun controller per funzionare o variare la velocità.

Zhejiang Sanrong Electric Motor Co., Ltd. è uno dei produttori e fornitori di motori a spazzole DC più professionali in Cina, fornendo un servizio personalizzato di alta qualità a un prezzo ragionevole. Vi diamo un cordiale benvenuto per l'acquisto di un motore con spazzole CC in vendita qui e ottenere un preventivo dalla nostra fabbrica.

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