موتور براش چیست و چطور کار میکند؟

انتخاب موتوری با کیفیت پایین ممکن است در کاهش هزینه های اولیه موثر باشد اما پس از مدتی استفاده منجر به خرابی زودرس خواهد شد. پس لازم است با توجه به بودجه و نیاز کاری خود محصولاتی را تهیه نمایید که مهمترین مؤلفه در آن یعنی موتور، از کیفیت بالایی برخوردار باشد. اصلی ترین تصمیم در هنگام انتخاب موتورهای برقی، مربوط به نوع براش یا براشلس است. در ادامه این مقاله شما را با موتور براش، مزایا، معایب و تفاوت آن با موتور براشلس آشنا خواهیم کرد.

موتور براش

موتور براش از سری موتورهای الکتریکی DC محسوب می شود. به این نوع موتور، موتور معمولی نیز می گویند که ساختار ساده ای دارد. موتور براش از آرمیچر، قسمت ثابت و برس تشکیل شده است. کلمه Brush که در واقع به دو صورت برس و براش تلفظ می شود، به معنای این است که در ساختار موتورهای معمولی برس ها و ذغال هایی تعبیه شده که باعث انتقال جریان الکتریکی به کلکتور می شود؛ در نتیجه با انتقال این جریان آرمیچر شروع به چرخش کرده و انرژی مورد نیاز برای حرکت دستگاه تامین می شود.

موتور براش در صنعت خودرو الکتریکی به موتور برس با سرعت بالا و سرعت پایین تقسیم بندی می شود. در موتورهای براش همانطور که از نامشان نیز مشخص است، دارای برس کربن می باشند.

برس چیست؟

برس ها پارامتر اصلی در ساختار یک موتور هستند. از برس ها برای تولید یک قطب متضاد بین روتور و استاتور به جهت تولید گشتاور استفاده می شود. یک برس یا براش موتور الکتریکی تشکیل شده از مواد رسانا با اصطکاک کم نظیر گرافیت می باشد. مکان قرارگیری برس در موتور بر روی یک سوئیچ الکتریکی دوار یا کم فشار است که جریان را از منبع انرژی به آرماتور منتقل می کند. این فرآیند باعث شده تا آرماتور به عنوان یک الکترومغناطیس عمل کند.

نحوه کارکرد موتور براش

همانطور که گفته شد یک موتور براش از برس، سیم پیچی به نام آرماتور که در اطراف روتور قرار دارد و یک آهنربای ثابت تشکیل شده است که این آهنربا به عنوان استاتور عمل می کند و میدان مغناطیسی ثابتی را ایجاد می کند. سیم پیچ های موتور براش چند قطبی هستند و تماس برس ها با آرمیچر به صورتی است که در هر لحظه برق به یکی از قطب های سیم پیچ وارد شود و باعث ایجاد یک آهنربای الکتریکی شود.

آهنربای ایجاد شده توسط آهنربای ناهمنام دائمی جذب می شود و به وسیله آهنربای همنام دائمی دفع می شود. در این زمان است که قطبیت سیم پیچ عوض می شود و قطب دیگر در مقابل آهنربا قرار می گیرد. ادامه این فرآیند موجب چرخش آرمیچر به صورت پیوسته و دائم می شود. البته این چرخش تا زمانی است که جریان برق وجود داشته باشد.

اجزای موتور براش

موتور براش در ساختار خود اجزای زیر را شامل می شود که هر کدام وظیفه خاصی را بر عهده دارند.

• جاروبک یا براش: این قسمت نیرو را به وسیله اتصالات و به کمک جابه جا گر به آرمیچر منتقل می کند.
• اتصالات: انتقال نیرو از کنترل کننده ها به جاروبک ها از طریق اتصالات صورت می گیرد.
• جا به جاگرها: در زمان چرخش آرمیچر، جابه جاگرها نیرو را به مجموعه مناسب سیم پیچ ها انتقال می دهند.
• سیم پیچ ها: به کمک سیم پیچ ها، الکتریسیته به میدان مغناطیسی محرک محور تبدیل می شود.
• محور: انتقال نیروی مکانیکی موتور برای استفاده مورد نظر از طریق محور انجام می شود.
• آهنرباها: این جزء، یک میدان مغناطیسی برای جذب و دفع سیم پیچ ها به وجود می آورد.
• بوش: این قطعه باعث به حداقل رسیدن اصطکاک محور می شود.
• محفظه: پوشش مکانیکی مورد نیاز برای موتور به وسیله محفظه فراهم می شود. 
•  

موتورهای معمولی یا موتور براش می توانند جریانی پایدار را تولید کنند و به دلیل توانایی بالایی که در تغییر نرخ سرعت و گشتاور به عنوان باسابقه ترین موتورها در صنایع گوناگون کاربرد دارند.
قسمت آرمیچر یا متحرک موتور براش از یک سیم پیچ تشکیل شده که بر روی محور فولادی می چرخد. در بخش انتهایی آن قسمتی برای اتصال برس ها تعبیه شده که جریان برق توسط برس ها به این قسمت رسیده و سپس وارد سیم پیچ می شود. قسمت ثابت این نوع موتور تشکیل شده از دو آهنربای دائمی با قطبیت مخالف می باشد.

قسمت بعدی برس ها هستند که با اتصال تماسی با انتهای آرمیچر باعث انتقال برق به آن می شوند. جهت راه اندازی موتورهای براش تنها کافی است که برق را به برس ها متصل نمایید. سپس برق توسط ایجاد تماس با آرمیچر وارد سیم پیچ آن می شود. سیم پیچ ها مجهز به چند قطب هستند و همانطور که در بخش نحوه عملکرد موتور براش نیز گفته شد، این برس ها به گونه ای با آرمیچر تماس پیدا می کنند که در هر لحظه برق به یکی از قطب های سیم پیچ وارد شده و باعث ایجاد یک آهنربای موقتی می شود.

این آهنربا از طریق یکی از آهنرباهای دائمی جذب و توسط دیگری دفع می شود. در این لحظه قطبیت سیم پیچ عوض شده و یک قطب دیگر در مقابل آهنرباها قرار می گیرد. با ادامه این کار چرخش آرمیچر به صورت دائم ایجاد می شود.

زمان استفاده از موتور براش یا موتور براشلس

موتور براشلس به دلیل مزایای متعددی که دارد، کاربرد گسترده تری دارد. نداشتن برس در این نوع موتورها باعث افزایش طول عمر آن ها شده و نگهداری از آن را آسان می کند. موتورهای بدون برس یا براشلس اگرچه دارای مزیت های بسیاری همانند عدم اصطکاک، راندمان و گشتاور بالایی هستند، اما قیمت بالایی دارند.

به دلیل ادغام سنسور الکترونیکی و کنترل کننده، قیمت موتورهای براشلس معمولا بیشتر از یک موتور براش است. موتورهای معمولی به صورت مستقیم به منبع تغذیه DC وصل می شوند و تنها با یک سوئیچ ساده قابلیت کنترل دارند. این امر باعث کاهش هزینه های موتورهای براش شده است و در برخی موارد این امکان را می دهند تا در شرایط محیطی سخت تری کار کنند.

مزیت موتور براش

همانطور که اشاره شد از مزیت های موتور براش ساده بودن آن می باشد. این موتورها یک کنترل ساده دو سیمه را ایجاد می کنند. این ویژگی باعث شده تا برای افراد مبتدی و تازه کار در دنیای سیستم های آرسی بسیار ایده آل باشد. در عین سادگی، این موتور قدرت مانور بیشتری را برای محصولاتی همانند ماشین کنترلی فراهم می کند.

در کنار کنترل ساده، موتورهای معمولی یا براش برای افراد مبتدی و تازه کار به دلیل برخورداری از قیمت پایین تر نسبت به موتورهای براشلس مناسب تر هستند. از دیگر مزیت های این موتور این است که می توان آن را از طریق ولتاژ ورودی متناسب با سرعت مورد نیار کنترل کرد.

معایب موتور براش

از اصلی ترین معایب موتورهای براش راندمان انرژی پایین آن ها می باشد. به طور کلی می توان گفت راندمان موتورهای براش بین 75 تا 80 درصد است که این کمیت در موتورهای براشلس بین 85 تا 90 درصد می باشد. طراحی موتور براش به گونه ای است که در آن محدودیت مکانیکی برس ها باعث محدوده سرعت پایین تر در این موتور می شود.

همچنین به دلیل سوئیچ مداوم کموتاتور، برس و شفت در موتور براش باعث تولید نویز الکتریکی و الکترومغناطیسی زیادی می شوند. از طرف دیگر در اثر تماس اجزای داخلی موتور، اتلاف گرمایی بالا رفته و در نتیجه باعث پایین آمدن نیروی چرخشی می شود. نکته منفی دیگری که در موتورهای براش وجود دارد، فرسوده شدن برس در آن هاست که باعث شده پس از مدتی آن را تعویض نمایید.

به طور خلاصه می توان گفت:

• برس های موجود در ساختار موتور براش و محل تماس آن ها در طول زمان دچار ساییدگی می شوند.
• برس ها و محل تماس آن ها نیاز به تمیزکاری خواهند داشت.
• اصطکاک ایجاد شده توسط برس ها موجب کند شدن چرخش موتور می شود.
• اصطکاک به وجود آمده با اتلاف انرژی همراه خواهد بود و در نتیجه موجب کم شدن زمان فعالیت می شود.
•  

مقایسه موتور براش با موتور براشلس

استفاده از موتورهای براش جریان مستقیم به سال 1886 برمی گردد و تا سال 1962 موتورهای براشلس مورد استفاده تجاری قرار نگرفته بودند. موتورهای براش گشتاور ماکزیمم را در لحظه سکون فراهم می کنند که این گشتاور با افزایش سرعت کاهش می یابد.

با اختراع موتورهای براشلس برخی از محدودیت های موتور براش برطرف شد؛ چرا که این موتورها کارایی بالاتری داشته و همچنین حساسیت کمتری به سایش مکانیکی داشتند. این مورد باعث شد تا اتلاف گرمایی کاهش یابد و عمر مفید موتور بالاتر رود. اما برخورداری از این ویژگی ها و فواید در برابر کاهش نیرو، کنترل الکترونیکی و پیچیدگی بیشتر به هزینه بالاتری برای تولید نیاز دارد.

از دیگر تفاوت های این دو موتور این است که در موتور براشلس آهنرباهایی دائمی وجود دارد که می چرخند و آرمیچر در آن ثابت است. این ویژگی باعث شده تا مشکلات موجود به دلیل ارتباط مستقیم جریان با آرمیچر از بین برود. در موتورهای براشلس کنترل کننده الکترونیکی جایگزین جاروبک شده است که به صورت دائم فاز سیم پیچ ها را سوئیچ می کند تا موتور به گردش درآید.

سؤالات متداول

1- موتور براش چیست؟
موتور براش از سری موتورهای الکتریکی DC محسوب می شود که ساختار ساده ای دارد و از آرمیچر، قسمت ثابت و برس تشکیل شده است.

2- موتور براش نسبت به موتور براشلس چه مزیتی دارد؟
ساختار ساده و کاهش هزینه در موتور براش مزیتی است که برای کاربران تازه کار مناسب تر می باشد.

3- موتور براش از چه قسمت هایی تشکیل شده است؟
قسمت متحرک یا آرمیچر، قسمت ثابت شامل دو آهنربای دائمی و برس ها

جمع بندی

همانطور که در این مقاله اشاره شد موتورهای براش از سری موتورهای الکتریکی جریان مستقیم می باشند که از قدرت نسبتا خوبی برخوردار می باشند. به طور خلاصه می توان گفت هر دو موتور جوانب مثبت و منفی خود را دارند. هزینه کمتر، ساختار ساده و خروجی رضایت بخش در موتورهای براش باعث شده تا درساختار وسایل آرسی متعددی از این سری موتورها استفاده شود. اما دقت و طول عمر موتورهای براشلس بیشتر می باشد.