Różnica między silnikami szczotkowanymi a silnikami bezszczotkowymi

Szczotkowane silniki prądu stałego są dostępne od końca 1800 roku, głównie do dźwigów, napędu elektrycznego i walcowni stali. Ale ostatnio zostały wyparte przez ich bezszczotkowe odpowiedniki. Każdy ekspert powinien zrozumieć różnicę między silnikami szczotkowymi i bezszczotkowymi.

Jak sama nazwa wskazuje, to oczywiście pędzle, ale jest w tym coś więcej niż się wydaje. Cóż, oba są zasadniczo takie same, jeśli chodzi o to, jak działają. Chociaż zasada działania ich wewnątrz jest całkiem taka sama, różnią się one głównie sposobem, w jaki prąd elektryczny jest kierowany do elektromagnesów, utrzymując odpychanie / przyciąganie elektromotoryczne, ostatecznie powodując dalsze obracanie się wirnika.

Chociaż pędzle wykonują całą pracę, wiele osób nie rozumie, co dokładnie oznaczają pędzle. Przyjrzyjmy się dwóm i zrozumiemy różnicę między nimi.

Co to jest szczotkowany silnik prądu stałego?

Szczotkowane silniki prądu stałego są jednym z najprostszych rodzajów silników prądu stałego używanych od późnych lat 1800. Zwykle składa się z pary magnesów stałych jako „stojana” i cewki silnika jako „wirnika” podłączonego do komutatora.

Magnesy stałe są zawsze montowane na stojanie, a przewodniki przewodzące prąd zawsze znajdują się na części obrotowej. Są one praktycznie zasilane ze źródła prądu stałego, a prąd przekazywany jest do cewek za pomocą metalowych szczotek, które obracają się wraz z wirnikiem. Choć są dość wydajne, ale wymagają okresowej konserwacji szczotek.

Co to jest bezszczotkowy silnik prądu stałego?

Bezszczotkowe silniki prądu stałego nie wykorzystują komutacji do regulacji przepływu prądu wewnątrz cewek; zamiast tego są one zasilane ze źródła prądu stałego przez zintegrowany zasilacz impulsowy, który wytwarza sygnał elektryczny prądu przemiennego powodujący napędzanie silnika.

W przeciwieństwie do silników szczotkowych magnesy stałe są zawsze przymocowane do wirnika, a przewody przewodzące prąd znajdują się na stojanie. Mechaniczne działanie szczotek w silnikach szczotkowych odbywa się praktycznie za pomocą elektroniki bezszczotkowego sterownika prądu stałego.

Różnica między szczotkowanymi i bezszczotkowymi silnikami

Podstawy Brushed vs. Silniki bezszczotkowe

Zarówno szczotkowane, jak i bezszczotkowe silniki prądu stałego są zasadniczo takie same, jeśli chodzi o zasadę działania.

Różnica polega głównie na wydajności, a przez sprawność oznacza, że ​​całkowita moc zużywana przez silnik zamieniony w siłę obrotową jest tracona na ciepło.

Szczotkowany silnik prądu stałego jest jednym z najprostszych typów silnika, który działa na źródle prądu stałego, w którym szczotki wewnątrz silnika dostarczają prąd do uzwojeń poprzez wytwarzanie pól magnetycznych, które utrzymują wirnik w ruchu.

Silniki bezszczotkowe, znane również jako silniki synchroniczne, nie mają szczotek i poruszają się elektronicznie. Zamiast szczotek silnik wykorzystuje obwód sterujący.

Budowa silników szczotkowych i bezszczotkowych

Główna różnica polega na nazwie. Bezszczotkowe silniki prądu stałego nie wykorzystują żadnego z komutatorów przewodzących prąd do dostarczania prądu, podczas gdy szczotkowany silnik prądu stałego używa szczotek do ładowania komutatora, który w rzeczywistości dostarcza prąd do silnika.

Typowy szczotkowany silnik prądu stałego składa się z wirnika (zwory), szczotek, komutatora, magnesu i osi. Bezszczotkowy silnik prądu stałego ma stojan i wirnik, w którym zamontowane są magnesy trwałe. Stojan jest uzwojony sekwencją cewek.

W silnikach szczotkowych uzwojenia znajdują się na wirniku, natomiast w stojanie w silnikach bezszczotkowych.

Praca szczotkowanego vs. Silniki bezszczotkowe

Silniki szczotkowane wykorzystują mechaniczną komutację uzwojeń za pomocą szczotek zamiast używać kontrolera do przełączania prądu w uzwojeniach. Szczotki ładują komutator odwrotnie względem biegunowości względem magnesu stałego, powodując obrót zwory. Gdy uzwojenia te zostaną pobudzone, wytwarzają pole magnetyczne, którego przyciąganie i odpychanie utrzymuje rotor w ruchu. Gdy wirnik się obraca, uzwojenia są stale zasilane energią w innej kolejności, tak aby wirnik obracał się wewnątrz stojana.

Przeciwnie, bezszczotkowe silniki prądu stałego wykorzystują magnes stały jako wirnik zewnętrzny. W przeciwieństwie do silników szczotkowych, wykorzystują komutację elektryczną do przekształcania energii elektrycznej w energię mechaniczną.

Aplikacje Brushed vs. Silniki bezszczotkowe

Oba można znaleźć w szerokim zakresie zastosowań. Szczotkowane silniki prądu stałego znajdują się jednak głównie w urządzeniach gospodarstwa domowego i samochodach. Silniki szczotkowane są nadal używane do celów przemysłowych do napędów elektrycznych małej i dużej mocy, o stałej i zmiennej prędkości.

Nadal są używane do maszyn papierniczych, dźwigów, napędu elektrycznego, maszyn do szycia, elektronarzędzi i walcowni stali. Silniki bezszczotkowe, dzięki swojej niezawodności i długowieczności, rozszerzyły się na wiele zastosowań. Stosowane są przede wszystkim w aplikacjach uruchamiających, serwo, pozycjonujących i o zmiennej prędkości, głównie w procesach przemysłowych lub produkcyjnych.

Ponadto są stosowane w niektórych elektronarzędziach i pojazdach elektrycznych nowej generacji, a nawet w mapach podwodnych do zastosowań morskich.

Silniki DC szczotkowane vs. bezszczotkowe: tabela porównawcza

Podsumowanie Brushed vs. Silniki bezszczotkowe

Chociaż zarówno szczotkowane, jak i bezszczotkowe silniki prądu stałego są zasadniczo takie same, pod względem działania różnica jest dość subtelna.

Jak sama nazwa wskazuje, silniki szczotkowane używają szczotek metalicznych do dostarczania prądu do uzwojeń silnika, podczas gdy silniki bezszczotkowe nie mają szczotek; zamiast tego używają obwodów sterowania zamiast szczotek. Ale to nie czyni ich mniej wydajnymi niż ich szczotkowane odpowiedniki.

W rzeczywistości silniki bezszczotkowe są bardziej wydajne w przekształcaniu energii elektrycznej w energię mechaniczną i nie wymagają regularnej konserwacji z powodu braku szczotek, a ponadto działają skutecznie przy wszystkich prędkościach przy mniejszym hałasie.

Ponadto komponenty są bardziej wydajne, ponieważ nie występują znaczące straty mocy na szczotkach, co przyczynia się do lepszego rozpraszania ciepła.