Levnější, ale ne lepší – proč bezkomutátorové motory stále porážejí kartáčované (i když jsou dražší) | Technologie | WB Guru

Při výběru elektrického nářadí můžete zjistit, že moderní modely s bezkomutátorovým motorem jsou dražší než kartáčované. Ne každý však chápe konstruktivní rozdíl mezi nimi. Ano, jsou levnější, ale ne lepší. A aby nebylo pochyb, pomůžeme vám porozumět typům motorů a pochopit, zda se vyplatí připlatit. A to se vyplatí, protože kvalitní nástroj vydrží déle a bude radost s ním pracovat.

Jak motory kartáčů fungují a proč si jich řemeslníci cení

Kartáčovaný motor se skládá z rotoru, vinutí a komutátoru (komutátoru). Když se rotor otáčí, elektrická energie se přeměňuje na mechanickou energii. Vnější strana je obalena dráty. Vlivem magnetického pole se rotor otáčí. Komutátor umožňuje měnit směr otáčení a pro přenos napětí do vinutí jsou potřeba kartáče.

Motor kartáče má dvě výhody:

1. Díky jednoduché konstrukci jsou opravy snadné a rychlé.
2. Takové motory stojí méně než moderní bezkomutátorové, takže je výrobci často instalují na rozpočtové modely nástrojů.

Zde důvody pro volbu tohoto motoru končí, protože má více nevýhod než výhod.

Hlavní výhodou bezkomutátorových motorů je spolehlivost

Princip činnosti bezkomutátorového motoru je založen na přeměně energie změnou polarity. Když se rotor otáčí, jeho magnetické pole se pohybuje vzhledem k poli statoru. Speciální senzor sleduje tento pohyb a mění napětí vinutí statoru tak, aby rotovalo jeho magnetické pole před polem rotoru.

Pokud porovnáte bezkartáčový motor s kartáčovaným protějškem, rozdíl v provozu je zřejmý: modely bez kartáčů nevytvářejí tolik problémů jako kartáčované.

Bezkomutátorové motory jsou energeticky účinnější

Takový motor udělá více práce než kartáčovaný motor. Přítomnost kartáčů vede k jejich tření, což znamená, že část vytvořené energie bude vynaložena na překonání tohoto tření. Kvůli tomu se také ztrácí část napětí, čímž se snižuje energie, která spouští nástroj.

Bezkartáčové modely nemají problémy s třením, využívají maximum energie na práci. To se nejlépe hodí pro akumulátorové nářadí, které vyžaduje pravidelné nabíjení.

Dávejte pozor! Absence tepla umožňuje bezkomutátorovým motorům rychleji dosáhnout provozní rychlosti a déle ji udržet.

Oprava kartáčovaných motorů je levnější, ale také se častěji porouchají

Oprava motorů pomocí kartáčů je levnější, ale budete se k ní muset uchýlit častěji. Samotné kartáče jsou spotřební materiál, který je třeba pravidelně měnit.

Při použití bezkomutátorových analogů se nemusíte obávat možného tření, které vede k jiskření. Navíc nedochází ke kontaminaci částicemi ze srážejících se kartáčů. Při výběru nářadí s bezkomutátorovým motorem můžete na jeho opravu na dlouhou dobu zapomenout.

Bezkomutátorové motory jsou tišší a rychlejší

Nespornou výhodou je schopnost pracovat ve vysokých rychlostech, které jsou nedosažitelné s kartáčovanými analogy. Když k tomu přidáte rychlé zrychlení na optimální rychlost, je zřejmé, o kolik je nástroj s bezkomutátorovým motorem nákladově efektivnější a efektivnější. Tento rozdíl je patrný zejména při provádění dlouhodobé práce.

Připomínáme, že naše nářadí má jednobateriový systém, což je v praxi velmi výhodné a při nákupu můžete ušetřit peníze výběrem balení s jednou baterií (pokud již máte modely Fanky.)

Rychlý úvod do rozdílů mezi kartáčovanými a bezkomutátorovými motory

Elektrické motory – Jedná se o zařízení, která přeměňují elektrickou energii na mechanickou energii. Účinnost tohoto procesu závisí na jeho konstrukci a typu proudu (AC nebo DC).

Jaký je tedy ve stručnosti rozdíl mezi kartáčovanými a bezkomutátorovými motory?

1. Bezkomutátorové motory nemají kartáčové sestavy a jsou kompaktnější. Místo toho musí být vybaveny přídavnými spínacími zařízeními (regulátory, snímače otáčení, pohony).
2. Kartáčové motory jsou levnější a jednodušší. Mohou být připojeny přímo ke zdroji stejnosměrného proudu a mají jednoduché základní ovládání (jako je spínač).
3. U bezkomutátorových verzí se jejich rotor otáčí na druhou stranu; Kotva s kartáčem se mechanicky otáčí (proud prochází kartáči).
4. Bezkartáčové mají tři vodiče pro připojení a kartáčované dva.
5. Bezkomutátorové motory mají vyšší účinnost (85-90 %) než kartáčové motory (75-80 %). To znamená, že při stejném výkonu první z nich přemění více rotační síly, protože nevytvářejí tření a neztrácejí během provozu mnoho tepla.

Můžeme tedy učinit první krátký závěr. Bezkomutátorové motory nabízejí vyšší výkon, účinnost a zvýšenou stabilitu. Na druhou stranu kartáčované motory mají nižší cenu a snadněji se udržují.

Abychom to odlišili, pojďme se na ně podívat blíže.

Co je to bezkomutátorový motor? Jak to funguje?

Princip činnosti obou typů motorů je obecně podobný. Je založen na interakci permanentní magnet v rotoru a elektromagnet ve statoru.

Bezkomutátorový DC motor (také nazývané BLDC nebo jednoduše BL) je synchronní zařízení a funguje jako PMSM (synchronní motor s permanentním magnetem). Proto je princip jeho činnosti založen na samosynchronizované frekvenční regulaci, kdy se jejich rotor a stator dotýkají stejné frekvence.

BLDC motory se dodávají ve dvou typech:

V prvním případě je rotor umístěn nad statorem a ve druhém pod ním. Podívejme se na příkladu, jak to funguje na verzi Out-Runner.

V takovém provedení má rotor permanentní magnety a stator má uspořádání cívek, které tvoří elektrický magnet. Základní princip fungování je založen přesně na jejich interakci.

Energie ze zdroje dodává cívkám energii a vytvářejí magnetické pole podle Faradayova zákona. Když se to stane, tyto nabuzené cívky jsou přitahovány k opačným pólům umístěným na rotoru. Tyto cívky jsou instalovány v rotoru, takže se s nimi začne otáčet.

Když se přiblíží k opačnému pólu, napájení se vypne a komutátor začne napájet další pár. Další dvojice cívek je také přitahována, čímž se rotor posouvá dále. Pak se taková akce neustále opakuje.

BLDC mají speciální design, který umožňuje uživateli napájet jakoukoli cívku, takže může rychle měnit točivý moment a rychlost otáčení. Bezkomutátorové motory mají kompaktní velikost s vysokou rychlostí a zároveň přesným polohováním.

BL motory nevytvářejí žádné tření; proto produkují více rotační síly místo tepla. Toho je dosaženo kvůli nedostatku kartáčů. Namísto nich integrovaná komutační zařízení monitorují a regulují polohu rotoru, rychlost otáčení a rovnoměrné rozložení proudu mezi cívkami.

Konstrukce bezkomutátorového motoru a hlavní části

Běžný motor tohoto typu má třífázové vinutí na statoru a permanentní magnet na rotoru. Vyrábí se také v jednofázovém, dvoufázovém nebo třífázovém provedení. Jak bylo uvedeno výše, vinutí statoru vytváří rotující magnetické pole, které uvede magnetický rotor do pohybu. K vytvoření takového magnetického pole je na vinutí přivedeno třífázové napětí.

Jak tedy systém pozná, která cívka je napájena a která by měla být napájena? K tomuto účelu se používá speciální elektronický ovladač. Takové integrované komutační zařízení zapíná proud do ortogonálních (kolmých) vinutí. Obsahuje také senzory, které určují polohu rotoru. Nejčastěji se používají Hallovy senzory, ale někdy takové úkoly provádějí fotoelektrické, indukční senzory a resolvery.

Pro změnu směru otáčení regulátor změní zapojení dvou fází. Může také fungovat jako krokový nebo servomotor.

Výhody a nevýhody bezkomutátorového stejnosměrného motoru

Hlavní výhody bezkomutátorového motoru

• dlouhá životnost;
• nízká hladina hluku;
• ukazatele vysoké účinnosti – asi 90 %;
• maximální rychlost otáčení je dosažena rychle;
• během provozu nevznikají jiskry;
• nejsou zapotřebí další zdroje chlazení;
• neexistují žádné mechanismy, které vyžadují pravidelnou údržbu.

Hlavní nevýhody bezkomutátorových motorů

• komplexní systém řízení;
• omezené zdroje elektrických součástí;
• vysoká cena kvůli drahým komponentům.
• pro práci potřebují další komutační zařízení (komutátory, kodéry, pohony)

Co je kartáčovaný motor? Jak to funguje?

Kartáčované motory jsou nejběžnějším stejnosměrným motorem. Jak bylo uvedeno výše, jeho princip spočívá také v přitahování dvou magnetů s opačnými póly.

Hlavní části takového motoru jsou:

1. Stator
2. Rotor (kotva)
3. Kartáče
4. Komutátor

Na stator jsou umístěny permanentní nebo elektrické magnety, které vytvářejí konstantní magnetické pole. Stejnosměrné motory s elektrickými magnety jsou napájeny stejným stejnosměrným zdrojem jako kotva.

Takové motory mohou být dvou hlavních typů:

• Boční motory (s paralelním připojením)
• Sériové motory (se sériovým připojením)

Sériové motory mají dobrý startovací moment, ale jeho otáčky didakticky klesají se zatížením. Naproti nim, paralelní motory mají horší rozběhový moment, ale dokážou vykonávat konstantní otáčky bez ohledu na působící zatížení.

Jedno rotor je připojen ke zdroji stejnosměrného proudu pomocí kartáčů. Kartáče jsou připojeny do komutátor. Různá vinutí jsou spojena s různými segmenty takových komutátorů. Když jsou pod napětím, vytvářejí magnetické pole. Když se rotor otáčí, mění se jejich magnetická pole. Toto přepínání polí se nazývá komutace.

Proud teče ze zdroje do vinutí, které v důsledku Lorentzova zákona vytvoří magnetické pole a začnou interagovat s magnety na statoru. Kartáče (vyrobené obecně z grafitu) přenášejí energii na kotvu. Aby se udrželo jejich stálé uložení ke komutátoru, tlak pružin na ně.

V nejjednodušším mechanismu s jednou smyčkou kotvy může nastat problém, když se kotva stane kolmou k magnetickému toku. V tomto případě je jeho točivý moment roven nule a pohyb je na krátkou dobu přerušen. Proto jsou pro hladší pohyb do designu přidány další smyčky. Čím více těchto smyček, tím plynulejší bude pohyb.

Během provozu takových motorů často vznikají vnitřní elektromotorické (EMF) a protielektrické (Back EMF) síly v souladu se zákony Faradaye a Lorenze. Z tohoto důvodu vzniká velké množství tepla. Proto je u velkých a výkonných motorů extrémně potřeba instalovat další chladicí zařízení, aby nedošlo k požáru.

Klady a zápory kartáčovaného stejnosměrného motoru

Hlavní výhody kartáčovaných motorů:

• nízké náklady;
• jednoduchý design a zapojení;
• snadná údržba;
• spolehlivý vůči mechanickým a vibracím.

Hlavní nevýhody kartáčovaných motorů:

• kartáče se rychle opotřebovávají;
• mají elektromagnetický šum;
• během provozu se tvoří jiskry;
• mechanismus přehřívání a kouře;
• nízká účinnost (asi 60-80%);
• díky velkému tření kartáčů se snižuje životnost.

Hlavní aplikace. co je lepší?

Střídavé motoryza prvé, nabízí vysoký výkon a dlouhou životnost. Takové modely jsou potřebné v oblastech, kde je současně vyžadována vysoká rychlost otáčení a odolnost proti přehřátí. Takové zařízení se používá jako součást chladicího systému, v robotice, lékařských zařízeních, CNC strojích a dalších drahých a klíčových průmyslových zařízeních. Bezkartáčová zařízení jsou výkonnější než kartáčovaná se stejnou velikostí. Používá se také v oblastech, kde jsou vyžadovány elektromotory s vysokou životností a bezúdržbovostí.

Běžný kartáčový stejnosměrný motor má menší výkon a stabilitu. Je to však levné a jednoduché. Tato zařízení tedy neplní složité a dlouhodobé úkoly. Takové zařízení se používá v domácí sféře: v automobilech, zvedacích mechanismech, v dětských rádiem řízených modelech a některých domácích nástrojích (jako je vrtačka). Potřebují pravidelnou údržbu kvůli tření kartáčů a rychlému opotřebení, ale jsou docela spolehlivé vůči odolnosti v průmyslových náročných prostředích.

Na našich webových stránkách Eltra-Trade.com naleznete nejoblíbenější modely motorů Siemens a ABB.

Sick je světově uznávaný výrobce senzorů. Společnost vyrábí senzory pro různé aplikace a úkoly.

ABB ACS880 je řada frekvenčních měničů, která nejen absorbuje vlastnosti svého osvědčeného předchůdce ACS800, ale také vytváří nové možnosti. Hlavní výhodou.

Shcneider Electic je jedním ze světově proslulých lídrů ve výrobě pohonné techniky. Frekvenční měniče Altivar 71 jsou série frekvenčních měničů, které pracují v náročných…

Vážení zákazníci, partneři a přátelé! Eltra Trade sro pozorně sleduje vývoj situace s celosvětovou pandemií koronaviru (COVID-19).