اصل کار ابزار برقی: تبدیل انرژی مکانیکی و تحقق عملکردی ناشی از انرژی الکتریکی

هسته ابزارهای برقی در تبدیل کارآمد بین انرژی الکتریکی و مکانیکی، تبدیل ورودی الکتریکی به حرکت چرخشی، رفت و برگشتی یا ضربه ای قابل کنترل برای انجام کارهای مختلف مانند حفاری، برش، سنگ زنی و بست است. اصل کار آن را می توان از طریق سه مرحله توضیح داد: تولید برق، تبدیل انتقال، و اجرای عملکرد، که منعکس کننده ادغام دقیق طراحی مکاترونیک است.

اول، مرحله تولید برق. ابزارهای برقی دارای یک موتور الکتریکی داخلی-به عنوان جزء اصلی برای تبدیل انرژی هستند. بر اساس نوع منبع تغذیه، آنها به موتورهای ناهمزمان AC، موتورهای آهنربای دائم DC و موتورهای DC بدون جاروبک طبقه بندی می شوند. ابزارهای برق AC مستقیماً به برق اصلی متصل می شوند. سیم‌پیچ‌های استاتور یک میدان مغناطیسی دوار ایجاد می‌کنند و روتور را به چرخش پیوسته و خروجی توان پایدار هدایت می‌کنند، که برای عملیات‌های طولانی‌مدت- بار بالا مناسب است. ابزارهای برق DC برای تامین برق DC به باتری های قابل شارژ متکی هستند. جریان، روتور را به چرخش از طریق یک جاروبک-(موتور برس دار) یا یک کنترل کننده الکترونیکی (موتور بدون جاروبک) هدایت می کند. در این میان، موتورهای DC بدون جاروبک، که جایگزین برس‌های مکانیکی با کموتاسیون الکترونیکی می‌شوند، دارای مزایایی مانند راندمان بالا، طول عمر طولانی، و دامنه سرعت وسیع هستند و به طور فزاینده‌ای در ابزارهای پیشرفته مدرن استفاده می‌شوند.

در مرحله دوم، مرحله تبدیل انتقال وجود دارد. خروجی حرکت دوار با سرعت بالا توسط موتور الکتریکی باید کاهش یابد یا شکل آن تغییر کند تا نیازهای عملیاتی مختلف را برآورده کند. گیربکس‌ها مکانیزم‌های کاهش متداول هستند که از شبکه‌بندی چند مرحله‌ای برای کاهش سرعت و افزایش گشتاور استفاده می‌کنند و خروجی پایدار را از ابزار تحت بار تضمین می‌کنند. ابزار ضربه‌ای (مانند مته‌های ضربه‌ای) دارای مکانیسم‌های ضربه‌ای داخلی هستند که به طور متناوب حرکت دورانی پیوسته را به نیروی ضربه محوری تبدیل می‌کنند و امکان شکستن و سوراخ کردن مواد سخت مانند بتن و آجر را فراهم می‌کنند. ابزارهای رفت و برگشتی (مانند اره های رفت و برگشتی) از میل لنگ{6} یا مکانیزم چرخ های غیرمرکز برای تبدیل حرکت چرخشی به حرکت رفت و برگشتی خطی برای تکمیل اقدامات برش یا سنگ زنی استفاده می کنند.

در نهایت مرحله اجرای تابع وجود دارد. حرکت منتقل شده از طریق شفت خروجی یا سر کار روی قطعه کار عمل می کند تا به هدف تکنولوژیکی خاص دست یابد. به عنوان مثال، چاک مته برقی، مته را نگه می دارد و نیروی چرخشی را به نوک مته منتقل می کند تا از طریق عمل برش، سوراخ ایجاد کند. چرخ سنگ زنی یک آسیاب زاویه ای، که با سرعت بالا می چرخد، از نیروی گریز از مرکز و ذرات ساینده برای برش یا آسیاب سطح قطعه استفاده می کند. یک پیچ گوشتی برقی از یک کلاچ برای کنترل گشتاور خروجی استفاده می‌کند که با رسیدن به یک مقدار از پیش تعیین‌شده برای جلوگیری از سفت شدن بیش از حد پیچ ​​یا جدا شدن آن، می‌لغزد.

ابزارهای قدرت مدرن معمولاً سیستم های کنترل الکترونیکی مانند تنظیم سرعت الکترونیکی، کنترل توان ثابت، نظارت بر دما و جریان، و حفاظت از اضافه بار را یکپارچه می کنند. این سیستم ها می توانند وضعیت عملکرد موتور را در زمان واقعی تنظیم کنند، از توقف، گرمای بیش از حد و آسیب جریان بیش از حد جلوگیری می کنند و در نتیجه ایمنی و دوام را بهبود می بخشند.

به طور کلی، اصل کار ابزارهای برقی فرآیند کامل تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی از طریق یک موتور الکتریکی و سپس استفاده از مکانیزم انتقال و لوازم جانبی کاربردی برای دستیابی به اقدامات تکنولوژیکی خاص است. راندمان بالا، کنترل پذیری و سازگاری با سناریوهای مختلف آنها را به تجهیزات فنی ضروری در ساخت و عملیات ساخت و ساز مدرن تبدیل می کند.