جاروبک و کموتاتور
منظور از جاروبک و کموتاتور چیست؟
واژه جاروبک و کموتاتور شاید برای بسیاری از افراد مبهم باشد و اطلاعاتی درباره آن نداشته باشند، شاید هم شما که الان در حال خواندن این مقاله هستید، اطلاعاتی در مورد این دو داشته باشید. به هر حال در این مقاله از پارسیان صنعت ایساتیس کویر می‌خواهیم درباره جاروبک و کموتاتور با شما صحبت کنیم که اصلا چه هستند، چه کاربردی دارند و اطلاعات دیگری که می‌تواند برای شما سودمند باشد.
کموتاتور چیست؟
کموتاتور یا جابه‌جاگر ، به سوئیچی الکتریکی در برخی از موتورها یا ژنراتورهای الکتریکی می‌گویند که مدام در حال تغییر جهت جریان بین روتور و مدار خارجی است.
کموتاتور یک حلقۀ رسانای استوانه‌ای لغزان برخوردار از شکاف هست که به صورت معمول با استفاده از مس درست می‌شود و هر بخش حلقه، به آخر هر کدام از سیم‌پیچ‌های آرمیچر وصل هست.
درصورتی‌که آرمیچر از چندین سیم‌پیچ برخوردار باشد، کموتاتور هم دارای چندین بخش خواهد بود که هر یک از آنها با یک قسمت یا بخش از سیم‌پیچ متناظر است.
در دو سمت حلقه لغزان کموتاتور، دو جاروبک (Brush) یا به اصطلاح زغال وجود دارد که بر روی پایه‌های فنری سوار شده‌اند و با چرخیدن کموتاتور، تماس فیزیکی با آن دارند. حاصل این تماس این است که جریان سیم‌پیچ متناظر با هر قسمت از کموتاتور برقرار می‌گردد.
کموتاتور در موتورها برای منتقل کردن توان الکتریکی به روتور و در ژنراتورها جهت جمع کردن توان به روشی مشابه به کار برده می‌شود.
جابه‌جاگر یا همان کموتاتور به عنوان یک کلید و با توجه به تعداد کلیدزنی‌هایی که در عمر مفید خود دارد (انجام می‌دهد)، از عمر خیلی طولانی برخوردار است.
کموتاتور یک ویژگی از ماشین‌های گردانی است که با جریان مستقیم فعالیت می‌کنند. این سوئیچ با عوض کردن جهت جریان در سیم‌پیچ آرمیچر یک موتوری که الکتریکی است، باعث به وجود آمدن یک نیروی چرخشی یا گشتاور چرخشی می‌گردد.
با چرخیدن روتور، جریان توی سیم‌پیچ بعد از هر نیم‌دور چرخش جابه‌جاگر، معکوس می‌گردد. این عوض شدن جهت جریان که در سیم‌پیچ اتفاق می‌افتد، با تغییر جهت میدان ثابت نسبت به سیم‌پیچ، همراه هست.
جریان درون سیم‌پیچ باعث اعمال نیرو از سمت میدان ثابت به سیم‌پیچ شده و آن را به چرخیدن مجبور می‌کند. با چرخیدن روتور، رفته رفته میدان روتور با میدان استاتور همسو می‌گردد و در این زمان، جهت میدان در روتور توسط کموتاتور معکوس می‌شود؛ بنابراین موتور مدام در کوشش است تا به حالت سکون دست پیدا کند.
جاروبک چیست؟
جاروبک (زغال)، ابزاری جهت هدایت جریان الکتریکی بین سیم‌های چرخان و ثابت است. برای نمونه، مولد الکتریکی و مولد همزمان، در موتور الکتریکی کارایی دارند.
جاروبک یا زغال، ابزاری برای منتقل کردن جریان الکتریکی از شین‌ها به کابل است. اصلی‌ترین ویژگی آنها، انتقال دادن برق در حال حرکت است.
جاروبک‌ها از چهار شاخه لولایی یا کفشک مسی درست شده‌اند و هر کدام از شاخه‌ها یکی از رشته‌های برق را به کابل منتقل می‌کند و شمار زیادی از آنها (جرثقیل) می‌توانند از خطی شین که در طول سالن قرار دارد تغذیه کنند. حال که فهمیدید جاروبک چیست بهتر است بدانید جاروبک‌ها (زغال‌ها) از نظر کاربرد، به دو بخش دسته‌بندی می‌شوند که عبارتند از:
- جاروبک شینه بسته
- جاروبک شینه باز
در ادامه، درباره جاروبک‌های شینه بسته و شینه باز، توضیحاتی در اختیار شما قرار می‌دهیم.
جاروبک شینه بسته:
در اینگونه جاروبک‌ها، شین بسته به کار برده می‌شود. این نوع جاروبک، متشکل از 4 زغال کربنی است. این جاروبک‌ها با متصل شدن به ریل‌های مسی داخل شین، به انتقال جریان برق می‌پردازند.
جاروبک شینه باز:
این نوع جاروبک‌ها، در شینه باز برای انتقال دادن برق با ولتاژ‌های زیاد مورد استفاده قرار می‌گیرند. اساس کار جاروبک شینه باز، حرکت بر روی شین برای انتقال دادن نیروی برق است.
از شناخته شده‌ترین و پرفروش‌ترین شرکت‌های سازنده جاروبک (زغال)، می‌توانیم مجموعه‌های دماگ (Demag)، ومفلر (Wampfler)، فاله (Vahle) و موبیلیس (Mobilis) را نام ببریم.
در ادامه این مقاله می‌خواهیم درباره موتورهای DC دارای جاروبک هم توضیحاتی را در اختیار شما قرار دهیم.
موتور DC دارای جاروبک چیست؟
موتورهای DC جاروبک دار متداول، به صورت کلی از دو قسمت تشکیل می‌گردند. یک قسمت، بدنه ثابت موتور بوده و به آن استاتور می‌گویند و قسمت بعدی، بخش داخلی موتور است که نام آن روتور یا آرمیچر است و مدام در گردش هست. بخش روتور در نهایت موجب ایجاد حرکت شفت موتور می‌شود.
سیم‌پیچی‌های استاتور در موتور، یک مدار الکترومغناطیسی به حساب می‌آیند. این مدار متشکل از سیم‌پیچ‌های الکتریکی است که با آرایش دایره‌ای به یکدیگر اتصال پیدا کرده‌اند.
سیم‌پیچ‌های الکتریکی به شکل متوالی به ایجاد قطب شمال و پس از آن قطب جنوب مغناطیسی می‌پردازند.در نتیجه، یک سیستم میدان مغناطیسی ثابت برای گردش ایجاد می‌شود که این قضیه، درست عکس موتورهای AC است که میدان استاتور در آنها، از طریق فرکانس اعمالی، به شکل پیوسته در چرخش است.
به جریانی که از این سیم‌پیچی‌های میدان عبور می‌کند، جریان میدان موتور یا به انگلیسی Motor Field Current می‌گویند.
سیم‌پیچ‌های الکتریکی که باعث ایجاد میدان استاتور می‌شوند، قادر هستند به شکل سری، موازی و یا مخلوطی از هر دو (سری و موازی)، به آرمیچر موتور متصل گردند. درصورتی‌که سیم‌پیچ‌ها با آرایش ترکیب موازی و سری به آرمیچر اتصال پیدا کنند، به آن کمپوند یا به انگلیسی Compound گفته می‌شود.
در موتورهای DC با سیم‌پیچی سری، سیم‌پیچی‌های میدان استاتور به شکل سری به آرمیچر موتور وصل گردیده است.
به طریق مشابه، یک موتور DC با سیم‌پیچ میدان موازی، موتوری هست که سیم‌پیچ‌های میدان در آن به شکل موازی به آرمیچر موتور وصل شده باشند.
محدودیت‌های کموتاتورها و جاروبک‌ها
در این مقاله با کموتاتور و جاروبک آشنا شدید و نقش آنها را در موتور فهمیدید. حال در پایان می‌خواهیم در ارتباط با محدودیت‌های کموتاتورها و جاروبک‌ها (زغال‌ها) هم اطلاعاتی به شما بدهیم:
- به خاطر نیاز به تعویض جاروبک‌ها و بررسی کموتاتور و حتی تعمیر آنها اگر مشکلی به وجود بیاید، اینگونه فناوری، برای سرویس‌های طولانی مثل تجهیزات هوا و فضا که امکان نگهداری و تعمیر نیست، مناسب نخواهد بود.
- چگالی جریان در جاروبک محدود بوده و نهایت ولتاژ در هر بخش از کموتاتور هم محدود می‌شود، ماشین‌های خیلی بزرگ جریان مستیم برای مثال بیش از چند مگاوات، نمی‌توانند با کموتاتور ایجاد یا ساخته شوند. بزرگترین ژنراتورها و موتورها، همگی جزو ماشین‌های جریان متناوب هستند.
کاربرد جاروبک در جرثقیل سقفی
جاروبک‌ها با توجه به نوع جرثقیل و میزان آمپر برق انتقال دهنده، می‌توانند در موارد خاص و متعددی مورد استفاده قرار بگیرند. بعضی از مهمترین موارد استفاده جاروبک تجهیزات برقی و خصوصا جرثقیل سقفی به شرح زیر هستند:
- استفاده از جاروبک در موتورهای جریان مستقیم Direct current or DC motor) ) .موتور مستقیم موتور الکتریکی است که برق جریان مستقیم را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند.
- استفاده از جاروبک به عنوان مولد همزمان
- استفاده از جاروبک برای خط ریکلایمر
- استفاده از جاروبک به عنوان خط برق رسان جرثقیل سقفی
- استفاده از جاروبک برای موتورهای اسلیپ رینگ. موتور اسپرینگ ریل یک وسیله الکترومکانیکی است که امکان انتقال سیگنال‌های برق و انرژی را از یک ساختار ایستا به چرخشی فراهم می کند.
- استفاده از جاروبک در خط برق واگن
مهمترین ویژگی‌ها و مشخصات جاروبک جرثقیل
از مهمترین مشخصات جاروبک جرثقیل سقفی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
مقاومت الکتریکی
مقاومت الکتریکی جاروبک جرثقیل سقفی باید به شکلی باشد که برق بدون مشکل و به صورت مداوم از کلکتور به جرثقیل منتقل شود.
حرکت درجه‌ای
جاروبک جرثقیل سقفی باید به طور دائمی و بدون مشکل کار کند تا هنگام حرکت جرثقیل، برق را به طور مداوم انتقال دهد.
مقاومت در برابر حرارت
جاروبک جرثقیل سقفی با داشتن مقاومت مناسب در برابر حرارت می‌تواند در محیط‌های با دمای بالا و عملکرد شدید هم به صورت بهینه کار کند.
تعداد حلقه‌های تماس
تعداد حلقه‌های تماس روی جاروبک جرثقیل سقفی مشخص می‌کند که چند خط برق را می‌توان از طریق کلکتور انتقال داد. این مقدار باید با تعداد خطوط برقی موجود در سیستم جرثقیل سقفی در هماهنگی باشد.
قطر حلقه‌های تماس
قطر حلقه‌های تماس روی جاروبک، باید در هماهنگی با اندازه سیستم برقی جرثقیل سقفی باشد.
عمر مفید جاروبک جرثقیل
عمر مفید کلکتور جرثقیل سقفی باید به اندازه‌ای باشد که احتمال تعویض آن در کوتاه مدت به حداقل برسد. در صورت عمر بالای جاروبک هزینه نگهداری و تعمیر این وسیله کاهش خواهد یافت.
منبع: آسمان ایکس، فیروز کرین