你会发现当你买了电动工具后,有的产品包装盒里会送2个小配件,有人知道它是碳刷,有人既不知道叫什么也不知道怎么用。
而现在不管是海报宣传还是销售介绍,都将电动工具是无刷电机作为一大卖点,你要是问有什么区别,很多人只知道区别就是有无碳刷,那么碳刷到底是什么,它有什么作用,有刷电机与无刷电机之间有什么区别嘞?
碳刷人们也将它叫做电刷,主要在电气设备上广泛使用,是在一些电动机或者发电机的固定部分与旋转部分做信号或能量的传递,外形为长方形,还有金属线安装在弹簧内,碳刷是一种滑动接触件,所以容易磨损需要定期更换和清理磨损掉的积碳。
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碳刷的主要成分是碳,工作时通过弹簧施压就像刷子一样在旋转件上工作,所以叫做碳刷,主要材料是石墨。
先了解一下碳刷的主要材料石墨,石墨属于自然元素,其主要成分是碳,颜色为黑色,不透明,具有半金属光泽,硬度不高,用指甲都能抠动,石墨与钻石的成分都是碳,但性质却有很大的区别,这是由于碳原子的排列结构不同造成的。
石墨虽然成分为碳,但它是一种耐高温的材料,它的熔点到达3652℃,利用这种耐高温的特性,可以将石墨加工成耐高温的化学器具坩埚。
石墨的导电性能非常好,超过很多金属,是非金属的上百倍,所以制造成电极,碳刷等导电零部件;石墨的内部结构决定了其有很好的润滑性,我们常在生锈的门锁里放入铅笔灰或石墨,这样开门就容易多了,这应该就是石墨起到的润滑作用吧。
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不要以为石墨只能做铅笔芯这些基础的产品,现在从石墨中提炼出来的新材料石墨烯,你一定听说过吧,它已经成为全世界最炙手可热的新技术材料,现在的很多高科技产品都要用到它。
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碳刷一般在直流电器上使用,像我们家中使用的冰箱,洗衣机及空调等都没有电刷,这是因为交流电机不需要恒磁场,所以就不需要换向器,也就无需碳刷。
要了解碳刷的作用和意义,就要先了解有刷电机与无刷电机工作原理和区别。
有刷电机所有电机都由定子和转子组成,在直流电机中,为了让转子转起来,需要不断改变电流方向,否则转子只能转半圈,这就好像用脚蹬自行车踏板,单脚只能蹬半圈,所以直流电机就需要改变转子中的电流,也就是把通电导体的方向在需要换向的时候换向。
换向器的换向是,当在电磁场中放入一个通电导体切断磁场,导体会被力推出静止的磁场,这是因为磁场的磁力线被导体周围的电磁场压变形了,磁力线试图反弹回直线的形状,这就相当于会产生吸引力和排斥力,让电机转起来。
换向器由两个半圆段构成,连接处由绝缘材料隔开,两段换向器转动分别与碳刷连接,碳刷会重复连接到符合推动力的那段换向器,这样重复电机就转动起来了。
无刷电机
无刷直流电机是采用电子换向,没有换向器和碳刷,而是使用的位置传感器,主要由永磁体转子,多极绕组定子和位置传感器等组成,位置传感器根据转子的位置磁极,给向邻的定子线圈通电,让定子产生与转子向吸的磁极,就能吸引转子转动,这样重复就能推动电机转动。
有刷电机是采用机械换向,外部磁极不动内部线圈动,电机工作时,换向器和线圈一起旋转,碳刷与磁钢都不动,于是换向器和碳刷产生摩擦,完成电流方向切换。
在有刷电机中,将各组线圈排成一个圆环形,相互之间又用绝缘材料隔开,形成一个圆柱形与电机轴连成一体,电源通过两个碳刷,在弹簧的压力下压在线圈上,每组线圈转动到碳刷下面就能给这组线圈通电。
随着电机转动,给不同线圈或同一线圈不同两级通电,使线圈产生磁场两极与靠近永磁铁定子的两极有一个角度,通过同极相斥和异极相吸产生力量,推动电机转动。
有刷电机与无刷电机的区别除了碳刷外,有刷电机是利用齿轮来进行控制,这就会让电机的返修率增加了;而无刷电机就不需要用齿轮,不会经常维修,使用寿命就会高一些,可靠性也比较高,不过无刷电机的控制系统成本也会相对有刷电机高;此外有刷电机的噪音比较大,而无刷电机声音小得多,工作效率也会高一些。
碳刷在直流电机中起到了非常重要的作用,碳刷在电机的运动部件之间传导电流,这种传导是一种滑动传导,能够将电流从固定端传递到发电机或电动机的旋转部分,由几个碳刷组成一个碳架,所以这种传导方式也就造成了碳刷容易磨损,碳刷还有改变电流方向,也就是换向的作用。
碳刷在交流电设备上也有使用,交流电机碳刷与直流电机碳刷形状和材质是一样的,交流电机中是绕线转子而且需要变速的,才需要碳刷,如我们常用的手电钻,抛光机也需要常换碳刷,它的作用也非常重要。
由于无刷电机有着诸多的优点,特别是一些电动工具及电动自行车等,现在市场上用无刷电机的产品越来越多,都在讨论碳刷的时代就要结束了,有刷电机也将被淘汰掉,对此观点你怎么看?
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碳刷是什么干什么用的
碳刷的作用如下:
(1)在整流子电机中,电刷还起着换向作用,可以改变电流方向;
(2)接地碳刷,可以输出电流,将大轴上的静电荷经过碳刷引入大地;
(3)将外部电流(励磁电流)通过碳刷而加到转动的转子上(输入电流)电机碳刷;
(4)将大轴(地)引至保护装置,供转子接地保护及测量转子正负,对地电压换向器由电刷和换向环组成,碳刷就是电刷的一种。
碳刷的工作原理
碳刷在发电机中是旋转机械的动、静之间传递电能的装置。碳刷工作原理是:确保经整流器整流后的直流电压经碳刷送给转子上旋转的滑环,来给发电机的转子连续不断产生磁极,让发电机的定子线圈与磁场切割磁力线。
电动机的碳刷和发电机的碳刷又统称电机碳刷或电机电刷,电机碳刷的样子有点像擦铅笔的橡皮条那样,顶上有导线引出,体积有大有小。在电机中的作用就是改变电流方向分直流电机和交流电机,直流电机是来改变转子的导电线圈,从而改变转子磁极,从而改变电机的运动。
碳刷有什么作用?
碳刷(Carbon brush)也叫电刷,作为一种滑动接触件,在许多电气设备中得到广泛的应用。碳刷在产品应用材质主要有石墨,浸脂石墨,金属(含铜,银)石墨。碳刷是电动机或发电机或其他旋转机械的固定部分和转动部分之间传递能量或信号的装置,它一般是纯碳加凝固剂制成,外型一般是方块,卡在金属支架上,里面有弹簧把它紧压在转轴上,电机转动的时候,将电能通过换相器输送给线圈,由于其主要成分是碳,称为碳刷,它是易磨损的。应定期维护更换,并清理积碳。是电动机或发电机或其他旋转机械的固定部分和转动部分之间传递能量或信号的装置,它一般是纯碳加凝固剂制成,外型一般是方块,卡在金属支架上,里面有弹簧把它紧压在转轴上,比如石油钻井完成后,需要进行检测,就要从井筒放仪器下去,就是通过碳刷将信号从旋转部分(外包钢丝的电缆滚筒)送到地面仪器的。碳刷的样子有点像擦铅笔的橡皮条那样,顶上有导线引出。体积有大有小。碳刷作为一种滑动接触件,在许多电气设备中得到广泛的应用。产品材质主要有电化石墨,浸脂石墨,金属(含铜,银)石墨。
碳刷它的作用主要是对金属磨擦的同时导电;它不象金属对金属磨擦导电时一样;金属对金属磨擦导电时;磨擦力可能会增大;同时交接的地方可能会烧结在一起;而碳刷则不会;因为碳和金属是两种不同的元素;它的用途多半都用在电动机上;型状是多种多样的;有方的有圆的等等。
碳刷适用于各种电动机、发电机、轮轴机。具有较好的换向性能,使用寿命长。碳刷是用于电机的换向器或滑环上,作为导出导入电流的滑动接触体,它的导电,导热以及润滑性能良好,并具有一定的机械强度和换向性火花的本能。几乎所有的电机都使用碳刷,它是电机的重要组成部件。广泛适用于各种交直流发电机,同步电动机,电瓶直流电动机,吊车电机集电环,各型电焊机等等。 随着科学技术的发展,电机的种类和使用的工况条件越来越多样化。
具体作用:
1.将外部电流(励磁电流)通过碳刷而加到转动的转子上(输入电流)。
2.将大轴上的静电荷经过碳刷引入大地(接地碳刷)(输出电流)。
3.将大轴(地)引至保护装置供转子接地保护及测量转子正负对地电压。
4.改变电流方向(在整流子电机中,电刷还起着换向作用)。
除了感应式交流异步电动机没有外。其他的电机都有,只要转子有换向环的都有。
发电的原理,是磁场切割导线后,在导线产生电流。发电机是采用让磁场旋转的方法切割导线的。旋转磁场是转子,被切割的导线是定子。