עיקרון עבודה של כלי חשמל: המרת אנרגיה מכנית ומימוש פונקציונלי המונע על ידי אנרגיה חשמלית

הליבה של כלי עבודה חשמליים טמונה בהמרה יעילה בין אנרגיה חשמלית למכנית, הפיכת קלט חשמלי לתנועה סיבובית, הדדית או פגיעה ניתנת לשליטה לביצוע משימות מגוונות כגון קידוח, חיתוך, שחיקה והידוק. ניתן להסביר את עקרון העבודה שלו באמצעות שלושה שלבים: ייצור חשמל, המרת תמסורת וביצוע פונקציונלי, המשקפים את השילוב המדויק של תכנון מכטרוניקה.

ראשית, שלב ייצור החשמל. לכלים חשמליים יש מנוע חשמלי-מובנה כמרכיב הליבה להמרת אנרגיה. בהתבסס על סוג ספק הכוח, הם מסווגים למנועי AC אסינכרוניים, מנועי מגנט קבוע DC ומנועי DC ללא מברשות. כלי חשמל AC מחוברים ישירות לחשמל; פיתולי הסטטור מייצרים שדה מגנטי מסתובב, דוחף את הרוטור להסתובב ברציפות ומוציא כוח יציב, מתאים לפעולות עומס-ארוכות טווח-גבוהות. כלים חשמליים DC מסתמכים על סוללות נטענות כדי לספק כוח DC. הזרם מניע את הרוטור להסתובב דרך-קומוטטור מברשת (מנוע מוברש) או בקר אלקטרוני (מנוע ללא מברשות). בין אלה, למנועי DC חסרי מברשות, שמחליפים מברשות מכאניות במעבר אלקטרוני, יש יתרונות כמו יעילות גבוהה, תוחלת חיים ארוכה וטווח מהירויות רחב, והם נמצאים בשימוש נרחב יותר ויותר בכלים מודרניים{10}.

שנית, יש את שלב המרת השידור. יש להפחית את תפוקת התנועה הסיבובית המהירה- של המנוע החשמלי או לשנות את צורתו כדי לעמוד בדרישות תפעוליות שונות. תיבות הילוכים הן מנגנוני הפחתה נפוצים, המשתמשים בשילוב הילוכים רב-שלבי כדי להפחית מהירות ולהגדיל את המומנט, מה שמבטיח תפוקה יציבה מהכלי תחת עומס. לכלי פגיעה (כגון מקדחי פגיעה) יש מנגנוני פגיעה פנימיים הממירים לסירוגין תנועה סיבובית מתמשכת לכוח פגיעה צירית, המאפשרים שבירה וקידוח של חומרים קשים כמו בטון ולבנים. כלים הדדיים (כגון מסורים הדדיים) משתמשים במוטות חיבור- בארכובה או במנגנוני גלגלים אקסצנטריים כדי להמיר תנועה סיבובית לתנועה הדדית ליניארית לפעולות חיתוך או השחזה שלמות.

לבסוף, יש את שלב ביצוע הפונקציה. התנועה המשודרת פועלת על חומר העבודה דרך פיר הפלט או ראש העבודה כדי להשיג את המטרה הטכנולוגית הספציפית. לדוגמה, הצ'אק של מקדחה חשמלית מחזיק את המקדחה, ומעביר כוח סיבובי לקצה המקדחה כדי ליצור חור באמצעות פעולת חיתוך; גלגל השחזה של מטחנת זווית, מסתובב במהירות גבוהה, משתמש בכוח צנטריפוגלי וחלקיקים שוחקים כדי לחתוך או לטחון את משטח העבודה; מברג חשמלי משתמש במצמד כדי לשלוט במומנט הפלט, מחליק כאשר מגיעים לערך מוגדר מראש כדי למנוע הידוק יתר או הפשטה של ​​הבורג.

כלי חשמל מודרניים משלבים בדרך כלל גם מערכות בקרה אלקטרוניות, כגון ויסות מהירות אלקטרוני, בקרת הספק קבוע, ניטור טמפרטורה וזרם, והגנת עומס יתר. מערכות אלו יכולות להתאים את מצב הפעולה של המנוע בזמן אמת, למנוע עצירה, התחממות יתר ונזקי זרם יתר, ובכך לשפר את הבטיחות והעמידות.

באופן כללי, עקרון העבודה של כלי עבודה חשמליים הוא התהליך המלא של המרת אנרגיה חשמלית לאנרגיה מכנית באמצעות מנוע חשמלי, ולאחר מכן שימוש במנגנון הולכה ואביזרים פונקציונליים כדי להשיג פעולות טכנולוגיות ספציפיות. היעילות הגבוהה שלהם, יכולת השליטה וההתאמה לתרחישים שונים הופכים אותם לציוד טכני חיוני בפעולות ייצור ובנייה מודרניות.