Home-theater-designers
Электродвигатели постоянного тока являются одними из самых важных изобретений, на которые в значительной степени опирается современный мир. Эти двигатели используются в бытовой технике, электроинструментах, дронах, системах охлаждения ПК, робототехнике и электромобилях.
Двумя наиболее распространенными электродвигателями постоянного тока, используемыми сегодня, являются щеточные и бесщеточные двигатели постоянного тока. Оба двигателя имеют одинаковую фундаментальную идею использования электромагнетизма для обеспечения механического вращения. Но с разными концепциями конструкции щеточные и бесщеточные двигатели неизбежно будут иметь свои различия в производительности, стоимости и обслуживании.
СДЕЛАТЬ ВИДЕО ДНЯ
Так какая конструкция двигателя лучше — щеточная или бесщеточная?
Как работает электродвигатель постоянного тока?
Электродвигатели преобразуют электричество в механическую энергию. Они делают это, позволяя электричеству проходить через медные обмотки, создавая электромагнитное поле, которое возбуждает постоянные магниты внутри двигателя, заставляя ротор двигаться и производить механическую энергию.
Windows 10 ключ Windows не работает
Хотя и коллекторные, и бесщеточные двигатели имеют одну и ту же цель преобразования электроэнергии в механическую энергию, их конструкции различаются. Чтобы понять их разницу, давайте поговорим о конструкции двигателя, начиная с коллекторного двигателя.
Коллекторный двигатель
Коллекторные двигатели производятся уже более века. Известно, что они имеют упрощенную конструкцию, в которой используется пара угольных щеток для подачи мощности на двигатель. Коллекторные двигатели всегда будут состоять из четырех основных частей:
- Статор: Неподвижная часть двигателя. Он содержит постоянные магниты, которые заставляют ротор двигаться.
- Ротор: Вращающаяся часть двигателя. Он содержит медную катушку, которая при подаче питания делает медную катушку электромагнитной.
- Коммутатор: Металлическое кольцо, обеспечивающее вращение ротора путем изменения полярности на каждые пол-оборота ротора.
- Кисти: Стационарная часть из углерода, напрямую подключенная к клеммам источника питания. Они передают мощность на кольцо коммутатора, которое затем активирует ротор.
Коллекторный двигатель использует щетки для электрического питания двигателя, позволяя вращаться как ротору, так и коллектору. Ротор состоит из медных обмоток, которые при подаче питания в основном становятся электромагнитом.
Так что же произойдет, если два магнита сблизятся?
Что ж, в зависимости от расположения магнитных полюсов они будут либо притягиваться, либо отталкиваться друг от друга. Цель щеточного двигателя - использовать притяжение и отталкивание для вращения двигателя. Вот где коммутатор становится полезным.
Коммутатор представляет собой металлическое кольцо в центре ротора, которое переключает магнитный полюс ротора каждые 180 градусов. Это эффективно гарантирует, что магнитный полюс ротора всегда совпадает с одним и тем же магнитным полюсом статора, вызывая отталкивание.
Исход? Непрерывный механические вращения имеют достаточную силу для питания вашего блендера (или чего-либо, что использует коллекторный двигатель).
Бесщеточный двигатель
Бесщеточные двигатели начали набирать популярность в 1980-х годах, когда транзисторы стали более распространенными в электронике. Имея в наличии твердотельные компоненты сыграли большую роль в создании бесщеточных двигателей для электроинструментов, бытовой техники и электроники. Их сложная, но эффективная конструкция дает бесщеточным двигателям больший крутящий момент, чем их щеточные аналоги.
В конструкции бесщеточного двигателя используется несколько основных частей. Они будут включать:
- Статор: Неподвижная часть двигателя. Он содержит несколько медных катушек, которые при включении питания становятся активным магнитом.
- Ротор: Вращающаяся часть двигателя. Он содержит постоянные магниты, которые вращаются из-за электромагнитного поля между статором и ротором.
- Датчик Холла: Датчик, который определяет, какие катушки находятся под напряжением, а какие нет.
- Цепь управления: Электронная схема, предназначенная для определения того, на какие катушки внутри статора подавать питание.
Как следует из названия, бесщеточные двигатели не используют щетки для питания двигателя. Бесщеточные двигатели также не имеют токоведущих коллекторов. Вместо этого он использует датчик Холла и схему управления, чтобы обеспечить постоянное выравнивание противоположных магнитных полюсов статора и ротора. Еще одна особенность, которую вы обнаружите, заключается в том, что в статоре находятся медные обмотки, а в роторе - постоянные магниты.
как взламывают аккаунты facebook
Бесщеточный двигатель в основном работает так же, как щеточный двигатель: использует разницу в магнитных полюсах для перемещения ротора, создавая вращение и крутящий момент.
Но без щеток и коммутаторов, как медные обмотки могут получить питание?
Просто, вы делаете медные обмотки стационарными. Щетки больше не нужны со стационарными медными обмотками, так как вы можете напрямую питать катушки через провода.
Что касается коммутаторов, то в бесколлекторном двигателе используется датчик Холла и схема управления. Датчик Холла представляет собой плоский круглый датчик, расположенный рядом с медными обмотками статора. Поскольку в статоре находится несколько катушек, датчик Холла может определить, находится ли одна из этих катушек под напряжением или нет.
Сделано с помощью Sketchup
Затем датчик передает показания в схему управления и решает, на какие катушки подавать питание. Таким образом, если постоянные магниты ротора приближаются к притягивающим магнитным полюсам, схема управления перестанет подавать питание на эти катушки и подаст питание на следующую катушку, которая притягивает постоянные магниты ротора. Схема управления также подает питание на катушки перед постоянными магнитами, вызывая отталкивание и добавляя еще больший крутящий момент к вращению.
Плюсы и минусы щеточных и бесщеточных двигателей
Из-за различий в конструкции двигателей как щеточные, так и бесщеточные двигатели будут иметь свои плюсы и минусы. Вот таблица, которая поможет вам понять их сильные и слабые стороны:
| Срок жизни | короткий | Длинная |
| Ускорение | Середина | Высокая |
| Эффективность | Середина | Высокая |
| Крутящий момент | Середина | Высокая |
| Акустика | Шумный | Тихо |
| Расходы | Недорогой | Дорого (со схемой управления) |
Стоит ли покупать оборудование с щеточным или бесщеточным двигателем?
Как видно из таблицы, бесщеточные двигатели лучше по всем параметрам (кроме стоимости), чем их щеточные аналоги. Они обеспечивают более высокий крутящий момент, более быстрое ускорение, более низкий уровень шума и более высокую эффективность, а также более долговечны.
Поэтому, когда у вас есть возможность купить новый электроинструмент, кухонный прибор, дрон или что-то еще, что нуждается в двигателе, выбор предметов с бесщеточным двигателем, как правило, является лучшим вариантом.
Так должны ли коллекторные двигатели быть устаревшими?
Ну нет. Тем более, что бесщеточный двигатель (плюс схема управления) будет стоить значительно дороже, чем элемент, использующий коллекторный двигатель. И хотя бесщеточный двигатель лучше, чем его щеточный аналог, это не значит, что щеточный двигатель плохой. На самом деле, коллекторный двигатель очень хорош. Вы можете выполнять те же задачи с коллекторным двигателем, что и с бесщеточным.
В общем, бесщеточные двигатели — это идеальные двигатели для ваших инструментов и оборудования. Но есть также ситуации, когда вы можете вместо этого использовать коллекторные двигатели. Эти ситуации будут включать:
- Когда двигатель используется мгновенными короткими импульсами (например, блендер, сиденья с электроприводом и стеклоочистители)
- Когда инструмент/прибор становится полезным всего несколько раз в год
- Когда задача не требует большого крутящего момента (например, игрушки, вентиляционные отверстия)
- В экстремальных условиях эксплуатации. Коллекторным двигателям не нужны датчики или схемы управления, которые могут выйти из строя в экстремальных погодных условиях.
Совершение разумных покупок
Надеюсь, теперь, когда вы понимаете разницу между щеточными и бесщеточными двигателями, вам будет легче совершать разумные покупки при покупке кухонной техники, инструментов и оборудования. Это также должно объяснить, почему некоторые элементы стоят дороже, чем их аналоги, даже если они производятся одной и той же маркой, имеют те же функции и используют тот же форм-фактор. Помните, что только потому, что вы можете купить предмет премиум-класса с бесщеточным двигателем, не всегда означает, что покупать его разумно.