Скорость вращения инверторного двигателя является как преимуществом, так и недостатком. С одной стороны, это позволяет работать на высоких скоростях, но с другой — перегревает двигатель и повреждает его еще больше.
Какая разница между коллекторным и бесколлекторным двигателем, их преимущества и недостатки
Многие люди любят строить электрические модели, где одним из основных элементов является электродвигатель. В то же время при сборке и эксплуатации таких устройств часто возникают споры о том, какой тип двигателя лучше использовать.
В конце концов, есть выбор между двигателями с коммутаторами и без них, у каждого из которых есть свои сторонники и противники. Чтобы попытаться сделать наилучший выбор, необходимо изучить их характеристики, принцип действия, сильные и слабые стороны. Это очень поможет в принятии окончательного решения.
Электродвигатели являются частью различного автомобильного оборудования, такого как стеклоомыватели, регуляторы стеклоподъемников, вентиляторы охлаждения и отопления, стеклоочистители и т.д. Однако они используются и в других областях и отраслях.
Двигатель коллекторного типа
Коллекторы электродвигателей включают в себя различные электрические машины, в которых автоматический выключатель и датчик являются, по сути, одним устройством. Он обеспечивает высококачественное соединение между цепями в неподвижном отсеке двигателя и рабочим ротором.
В конструкцию входят сверхпрочные щетки и сам коллектор. Интересно также отметить, что преимущество коллекторного двигателя заключается в простоте обслуживания и эксплуатации, легкости ремонта и длительном сроке службы. Однако есть и недостаток, который проявляется в малом весе в сочетании с высокой эффективностью. Сначала это может показаться преимуществом. Высокие скорости при малом весе требуют хорошего редуктора, иначе двигатель не сможет работать должным образом.
Если двигатели переведены на более низкие обороты, мощность немедленно снижается. Это, в свою очередь, негативно сказывается на эффективности охлаждения.
Многие люди задаются вопросом, что такое инверторный двигатель. В действительности это электродвигатель переменного тока, который может легко преобразовывать постоянный ток в полезную механическую энергию. По меньшей мере одна обмотка подключена к главному коллектору.
В зависимости от конфигурации и компонентов, из которых состоит двигатель, коллекторные двигатели (CD) могут использоваться в игрушках, беспилотниках и автомобилях как часть системы охлаждения, вентиляции, стеклоочистителей, насосов стеклоомывателя и т.д.
Ведущим производителям удалось разработать универсальные коллекторные двигатели, которые могут работать со всеми видами тока, т.е. переменным и постоянным. Они широко используются в электроинструментах, бытовых приборах и железнодорожном транспорте. Их преимущество — легкий вес и компактные размеры при вполне разумной цене.
Независимо от полярности электродвигателя, этот электродвигатель всегда вращается только в одном направлении, т.е. в одном и том же фиксированном направлении. Это связано с тем, что обмотки ротора и статора соединены последовательно, что вызывает одновременную смену полярности. В результате крутящий момент всегда действует в одном и том же направлении.
Основными компонентами CCU являются:
- Биполярный статор, в основе которого лежат постоянные магниты. В конструкции используются изогнутые магниты соответствующей формы,
- Заслонка имеет три полюса. Здесь также используются специальные подшипники с эффектом скольжения,
- медные пластины. Они используются в качестве щеток для коллекторного двигателя.
Набор действительно минимален, поэтому он встречается в основном в более дешевых и простых версиях коллекторных электродвигателей. К ним относятся детские игрушечные двигатели, которым не нужна дополнительная мощность.
Если вам нужен более качественный KD, вам следует обновить его:
- Многополюсные роторы с роликовыми подшипниками,
- графитовые кисти,
- четырехполюсный статор на основе постоянных магнитов.
Для достижения высокой производительности в КД были интегрированы несколько ключевых элементов, в частности:
- Коллекционер. Это ключевой элемент двигателя, который контактирует с рабочими щетками. В результате эти два элемента начинают распределять электрический ток по виткам обмотки якоря,
- стати. Он служит в качестве неподвижного элемента двигателя,
- арматура. Основной элемент в электродвигателях с коллектором. В нем индуцируется электродвижущая сила и через него течет ток. Важно добавить, что якорь может быть как ротором, так и статором,
- индуктор. Специальная система возбуждения, являющаяся частью коллекторного электродвигателя. Он генерирует магнитный поток для создания крутящего момента во времени. В катушке должна быть обмотка возбуждения или двигатель непрерывного действия,
- кисти. Щетки являются частью цепи, передающей электричество от поставщика к якорю. Щетки изготовлены из высокопрочного графита. В зависимости от КД, двигатель оснащен одной или несколькими парами щеток.
Бесколлекторный мотор
Теперь мы можем поговорить о том, чем двигатель с коммутатором отличается от двигателя без коммутатора, который мы рассматривали.
Очевидная разница становится понятной, когда мы рассматриваем принцип работы двигателя без коммутатора (CDM). Хотя бескоммутаторный двигатель и коллекторный двигатель часто считают конкурентами, на самом деле это два разных двигателя. Поэтому между ними обязательно будут различия.
На самом деле BCD работает в обратном направлении.
- В конструкцию не входят кисти и сам коллектор, что уже очевидно из названия,
- Что касается магнитов, то в случае устройства без преобразователя они обязательно размещаются вокруг вала. В этом случае магниты берут на себя роль или функцию ротора,
- Обмотки с несколькими магнитными полюсами расположены вокруг встроенного ротора,
- В роторе находится датчик. Это датчик. Его задача — отслеживать положение ротора и передавать информацию процессору,
- Этот процессор работает параллельно с регулятором скорости, который отвечает за скорость вращения. В общей сложности, обмен информацией происходит не менее 100 раз за одну секунду.
Такое расположение и принцип работы позволяют двигателю работать более тихо при максимальной эффективности.
Двигатели без коммутаторов могут быть оснащены датчиками или щупами, а также могут работать без датчиков. Если датчик отсутствует, мощность всего двигателя будет снижена в некоторой, но незначительной степени.
Определить автоматический выключатель с датчиком и без него довольно просто. В то время как обычный двигатель имеет 3 силовых провода, модели с датчиком имеют дополнительную петлю из тонких проводов. Он проходит от самого двигателя к регулятору скорости.
Преимущества и недостатки
Самое главное и неоспоримое преимущество бесщеточных двигателей заключается в том, что в них практически нет изнашиваемых деталей. Это не означает, что их нет вообще, поскольку вал ротора установлен на подшипниках. Однако со временем эти детали могут изнашиваться. Подшипники также имеют длительный срок службы. Кроме того, подшипники всегда можно быстро и легко заменить при их износе.
Эта конструктивная особенность обеспечивает надежность, высокую производительность и длительный срок службы. Наличие датчика положения ротора повышает производительность и точность во время работы.
Рассмотрим недостаток коммутационных устройств, в которых щетки искрят и быстро изнашиваются, нарушая работу устройства, машины или оборудования, в котором установлен датчик положения ротора. Эта проблема была устранена для двигателей без коммутаторов или без щеток. Искры здесь не наблюдаются.
Бесщеточные двигатели не изнашиваются и не перегреваются, что также является одним из больших преимуществ машины. Здесь не требуется дополнительного обслуживания, даже при очень активной эксплуатации.
Если говорить о недостатках, то из основных и все таки условных можно выделить только один минус. Расходы выше. Условным недостатком является тот факт, что при такой цене пружины, якорь, коллектор и щетки не требуют замены. Поэтому затраты полностью оправданы.
