ДЦ електрични мотори су неки од најважнијих изума на које се савремени свет у великој мери ослања. Ови мотори се користе у кућним апаратима, електричним алатима, дроновима, системима за хлађење рачунара, роботици и електричним возилима.
Два најчешћа електромотора на једносмерну струју која се данас користе су брушени и једносмерни мотори без четкица. Оба мотора имају исту основну идеју коришћења електромагнетизма за обезбеђивање механичких ротација. Али са различитим концептима дизајна, мотори са четкицом и мотори без четкица морају имати своје разлике у перформансама, цени и одржавању.
Дакле, који је дизајн мотора бољи - брушени или без четкица?
Како ради ДЦ електрични мотор?
Електромотори претварају електричну енергију у механичку енергију. Они то раде тако што дозвољавају струји да прође кроз бакарне намотаје, стварајући електромагнетно поље који побуђује трајне магнете унутар мотора, узрокујући померање ротора и производњу механичких енергије.
Иако и мотори са четкицом и без четкица имају исти циљ претварања електричне енергије у механичку енергију, њихов дизајн је другачији. Да бисмо разумели њихову разлику, хајде да причамо о дизајну мотора, почевши од брушеног мотора.
Дизајн брушеног мотора
Брушени мотори су у производњи већ више од једног века. Познато је да имају једноставан дизајн који користи пар угљених четкица за испоруку снаге мотору. Брушени мотори ће увек имати четири главна дела, а то су:
- Статор: Стационарни део мотора. Садржи трајне магнете који терају ротор да се креће.
- ротор: Ротирајући део мотора. Садржи бакарни калем који, када се напаја, чини бакарни калем електромагнетним.
- комутатор: Метални прстен који обезбеђује да се ротор стално окреће тако што мења поларитет за сваки пола окрета ротора.
- четке: Стационарни део направљен од угљеника директно повезан са терминалима извора напајања. Они преносе снагу на комутаторски прстен, који затим активира ротор.
Брушени мотор користи четке за електрично напајање мотора док дозвољава и ротору и комутатору да се ротирају. Ротор се састоји од бакарних намотаја који, када се напајају, у основи постају електромагнет.
Па шта се дешава ако се два магнета приближе?
Па, у зависности од поравнања магнетних полова, они ће се или привлачити или одбијати. Циљ брушеног мотора је да користи привлачење и одбијање за ротацију мотора. Овде комутатор постаје користан.
Комутатор је метални прстен у центру ротора који пребацује магнетни пол ротора на сваких 180 степени. Ово ефикасно осигурава да се магнетни пол ротора увек поравна са истим магнетним полом статора, узрокујући одбијање.
Исход? Континуирано механичке ротације имају довољну снагу за напајање вашег блендера (или било чега што користи брушени мотор).
Дизајн мотора без четкица
Мотори без четкица почели су да добијају популарност 1980-их када су транзистори постали чешћи у електроници. Имајући на располагању чврсте компоненте одиграо је велику улогу у стварању мотора без четкица који су применљиви за електричне алате, кућне апарате и електронику. Њихов сложен, али ефикасан дизајн даје моторима без четкица већи обртни момент од њихових брушених колега.
Дизајн мотора без четкица користи неколико битних делова. Они би укључивали:
- Статор: Стационарни део мотора. Садржи неколико бакарних намотаја који, када се напајају, постају активни магнет.
- ротор: Ротирајући део мотора. Ово садржи трајне магнете који се ротирају због електромагнетног поља између статора и ротора.
- Сензор Холовог ефекта: Сензор који детектује који калемови су под напоном, а који намотаји нису.
- Контролно коло: Електронско коло дизајнирано да одлучи који намотаји унутар статора да се активирају.
Као што назив имплицира, мотори без четкица не користе четке за напајање мотора. Мотори без четкица такође немају комутаторе са струјом. Уместо тога, користи сензор Холовог ефекта и контролно коло како би осигурао да су супротни магнетни полови статора и ротора увек поравнати. Још једна ствар коју ћете наћи другачије је да статор садржи бакарне намотаје док ротор садржи трајне магнете.
Мотор без четкица у основи функционише на исти начин као и брушени мотор: користећи разлике у магнетним половима за померање ротора, стварајући ротацију и обртни момент.
Али без четкица и комутатора, како бакарни намотаји могу добити снагу?
Једноставно, учините да бакарни намотаји буду непокретни. Четке више нису потребне са стационарним бакарним намотајима јер можете директно напајати завојнице кроз жице.
Што се тиче комутатора, мотор без четкица користи сензор Холовог ефекта и контролни круг. Холов сензор је раван кружни сензор постављен поред бакарних намотаја статора. Пошто статор садржи неколико намотаја, Халов сензор може открити да ли је један од ових намотаја под напоном или не.
Направљен помоћу Скетцхуп-а
Сензор затим даје своје очитавање контролном колу и одлучује које намотаје ће укључити. Дакле, ако се трајни магнети ротора приближе магнетним половима који привлаче, контролно коло ће престати да напаја ове завојнице и активираће следећи калем који привлачи трајне магнете ротора. Контролно коло ће такође напајати завојнице пре трајних магнета, изазивајући одбијање и додајући још више обртног момента ротацији.
Предности и недостаци брушених и без четкица мотора
Са разликама у дизајну мотора, и мотори са четкицом и без четкица ће имати предности и недостатке. Ево табеле која ће вам помоћи да разумете њихове предности и слабости:
| Брусхед Мотор | Мотор без четкица | |
|---|---|---|
| Животни век | Кратак | Дуго |
| Убрзање | Средње | Високо |
| Ефикасност | Средње | Високо |
| Обртни момент | Средње | Високо |
| Акустика | Бучно | Тихо |
| Цост | Јефтино | Скупо (са контролним кругом) |
Да ли треба да купите хардвер са брушеним мотором или мотором без четкица?
Као што можете видети у табели, мотори без четкица су бољи у сваком погледу (осим по цени) од свог брушеног колеге. Они обезбеђују већи обртни момент, брже убрзање, нижу буку и већу ефикасност и издржљивији су.
Дакле, када добијете прилику да купите нови електрични алат, кухињски апарат, дрон или било шта чему је потребан мотор, одабир предмета са мотором без четкица је генерално боља опција.
Дакле, треба ли брушени мотори бити застарјели?
Па не. Посебно зато што ће мотор без четкица (плус контролни круг) коштати знатно више од предмета који користи брушени мотор. И иако је мотор без четкица бољи од свог брушеног колеге, то не значи да је брушени мотор лош. У ствари, брушени мотор је доста добар. Са брушеним мотором можете постићи исте задатке као што би људи радили са мотором без четкица.
Генерално, мотори без четкица су идеални мотори унутар ваших алата и опреме. Али постоје и ситуације у којима бисте можда желели да користите брушене моторе. Ове ситуације би укључивале:
- Када се мотор користи у тренутним кратким налетима (нпр. блендер, електрична седишта и брисачи ветробранског стакла)
- Када алат/уређај постане користан само неколико пута годишње
- Када задатак не захтева много обртног момента (нпр. играчке, вентилациони отвори)
- У екстремним условима рада. Брушени мотори не требају сензоре или контролна кола која могу отказати у екстремним временским условима
Паметне куповине
Сада када разумете разлику између мотора са четкицом и мотора без четкица, надамо се да ће вам бити лакше да направите паметну куповину приликом куповине кухињских уређаја, алата и опреме. Ово би такође требало да објасни зашто су неки артикли скупљи од својих колега иако потичу од истог бренда, имају исте карактеристике и користе исти фактор форме. Запамтите, само зато што можете купити премиум артикал помоћу мотора без четкица не значи увек да је то паметна ствар за куповину.
