Bezszczotkowy silnik prądu stałego a szczotkowany silnik prądu stałego

W powszechnym użyciu są dwa typy silników prądu stałego: szczotkowy silnik prądu stałego i bezszczotkowy silnik prądu stałego (lub silnik BLDC). Nazwa bezszczotkowego silnika prądu stałego odnosi się do szczotkowanego silnika prądu stałego. Szczotkowany silnik prądu stałego składa się ze stojana, wirnika, szczotek i komutatora, funkcją szczotek i komutatora jest zmiana kierunku. Bezszczotkowy silnik prądu stałego składa się ze stojana i wirnika, bez szczotek i komutatora w porównaniu ze szczotkowanym silnikiem prądu stałego. W wielu zastosowaniach można stosować szczotkowe lub bezszczotkowe silniki prądu stałego. Jednak both typy silników mają swoje własne cechy. Wybór typu silnika zależy od konkretnych wymagań aplikacji.

Różnica w zasadzie działania

Bezszczotkowy silnik prądu stałego: bezszczotkowe silniki prądu stałego zastępują funkcję komutacji mechanicznej komutacją elektroniczną. Wirnik silnika jest zamocowany za pomocą namagnesowanych magnesów trwałych, a w celu wykrycia biegunowości wirnika silnika zainstalowany jest czujnik położenia w silniku. Zgodnie z sygnałem położenia z czujnika położenia, sterownik silnika przełącza kierunek prądu w uzwojeniu cewki, aby zapewnić generowanie siły magnetycznej we właściwym kierunku do napędzania silnika.

Szczotkowany silnik prądu stałego: gdy silnik się obraca, szczotki węglowe ślizgają się po komutatorze, wytwarzając wirujące pole magnetyczne, które jest przyciągane przez statyczne pole magnetyczne stojana. Prąd w uzwojeniach twornika i stojana jest dostarczany przez akumulator lub inny zasilacz prądu stałego.

silnik BLDC

Silnik BDC

Różnica metody kontroli prędkości

W rzeczywistości sterowanie prędkością bezszczotkowych silników prądu stałego i szczotkowych silników prądu stałego opiera się głównie na sterowaniu napięciem. Różnica między nimi polega na tym, że bezszczotkowy silnik prądu stałego wykorzystuje komutację elektroniczną, co oznacza, że ​​musi mieć sterowanie cyfrowe, aby uzyskać komutację. Szczotkowany silnik prądu stałego jest komutowany przez szczotki węglowe i może być sterowany za pomocą tradycyjnych obwodów analogowych, takich jak tyrystor, co jest stosunkowo proste.

Proces kontroli prędkości szczotkowego silnika prądu stałego polega na dostosowaniu poziomu napięcia zasilania silnika. Wyregulowane napięcie i prąd są przekształcane przez prostownik i szczotki, zmieniając w ten sposób natężenie pola magnetycznego generowanego przez elektrody, co ostatecznie zmieni prędkość. Ten proces polega na zmianie napięcia w celu regulacji prędkości.

W procesie sterowania prędkością bezszczotkowego silnika prądu stałego napięcie zasilania silnika pozostaje niezmienione, poprzez zmianę sygnału sterującego ESC, a następnie zmianę szybkości przełączania lampy MOS dużej mocy przez mikroprocesor, aby zrealizować zmiana prędkości. Ten proces ma na celu zmianę częstotliwości w celu regulacji prędkości.

Różnice w wydajności

Niski poziom hałasu i płynna praca silników BLDC

Bez szczotek bezszczotkowe silniki prądu stałego działają ze znacznie mniejszym tarciem, co sprawia, że ​​działają płynnie i znacznie ciszej, a ta zaleta jest doskonałym wsparciem dla stabilności działania modelu. Dlatego nadaje się do stosowania w niektórych miejscach, które muszą być ciche, takich jak szpitale, banki, lotniska, szkoły itp.

Mniej zakłóceń silników BLDC

Po usunięciu szczotki najbardziej bezpośrednią zmianą jest to, że bezszczotkowe silniki prądu stałego nie mają iskier elektrycznych generowanych przez działanie szczotkowanego silnika prądu stałego, co znacznie zmniejsza zakłócenia iskier elektrycznych w urządzeniach zdalnego sterowania radiowego. Może być używany w niektórych miejscach łatwopalnych i wybuchowych.

Długa żywotność i brak częstej konserwacji silników BLDC

Żywotność szczotek węglowych jest ograniczona, na przykład szczotki węglowe zużyją się w ciągu tysiąca godzin, więc szczotkowane silniki prądu stałego muszą często wymieniać szczotki. Bezszczotkowe silniki prądu stałego nie mają szczotek, zużycie silników bezszczotkowych dotyczy głównie łożysk. Bezszczotkowy silnik prądu stałego jest prawie rodzajem bezobsługowego silnika pod względem mechanicznym i w razie potrzeby wymaga jedynie niewielkiej konserwacji.

Łatwa kontrola prędkości silników BLDC

Silniki bezszczotkowe prądu stałego są zwykle cyfrową regulacją częstotliwości z dużą możliwością sterowania, można łatwo osiągnąć regulację prędkości od kilku obrotów na minutę do dziesiątek tysięcy obrotów na minutę. Szczotkowane silniki prądu stałego po uruchomieniu na ogół pracują ze stałą prędkością, a ich regulacja prędkości nie jest łatwa. Silnik wzbudzenia szeregowego może również osiągnąć 20 000 obr./min, ale żywotność będzie stosunkowo krótka.

Prosta konstrukcja, niski koszt i łatwa konserwacja szczotkowanych silników prądu stałego

Mechanizm szczotkowego silnika prądu stałego jest prosty i łatwy do kontrolowania, ponieważ może pracować bez obwodu sterującego. Jest łatwy w produkcji i przetwarzaniu, więc koszt jest niski. Jeśli szczotkowany silnik prądu stałego ulegnie awarii, wystarczy wymienić szczotki węglowe, co jest łatwe do naprawy. Bezszczotkowy silnik prądu stałego ma magnesy trwałe na wirniku i wymaga kontroli obwodu do jego działania, więc koszt jest wysoki. Bezszczotkowe silniki prądu stałego można wymienić tylko wtedy, gdy są uszkodzone.

Szybka reakcja rozruchowa i wysoki moment rozruchowy szczotkowych silników prądu stałego

Szczotkowane silniki prądu stałego charakteryzują się szybką reakcją rozruchową, wysokim momentem rozruchowym, płynną regulacją prędkości, prawie brakiem wibracji od zera do maksymalnej prędkości i mogą napędzać większe obciążenie podczas rozruchu. Bezszczotkowe silniki prądu stałego mają dużą rezystancję rozruchową (rezystancję indukcyjną), więc współczynnik mocy jest mały, moment rozruchowy jest stosunkowo mały, podczas rozruchu słychać brzęczący dźwięk i silne wibracje, a obciążenie napędzane podczas rozruchu jest mniejsze.

Płynna praca i doskonały rozruch i hamowanie szczotkowanych silników prądu stałego

Regulacja prędkości szczotkowanych silników prądu stałego odbywa się poprzez regulację napięcia, dzięki czemu działają płynnie podczas rozruchu i hamowania, a także płynnie podczas pracy ze stałą prędkością. Po pierwsze, prąd przemienny staje się prądem stałym, następnie prąd stały staje się prądem przemiennym, a prędkość jest kontrolowana przez zmianę częstotliwości, więc bezszczotkowe silniki prądu stałego pracują niestabilnie i dużo wibrują podczas rozruchu i hamowania, a pracują płynnie tylko wtedy, gdy prędkość jest stała.

Wysoka dokładność sterowania szczotkowanych silników prądu stałego

Silniki szczotkowane prądu stałego są zwykle używane razem z przekładniami i enkoderami, aby zapewnić silnikom większą moc wyjściową i wyższą dokładność sterowania. Dokładność sterowania może osiągnąć 0,01 mm, co pozwala ruchomym częściom zatrzymać się niemal w dowolnym miejscu. Wszystkie precyzyjne obrabiarki wykorzystują silniki prądu stałego w celu zapewnienia dokładności sterowania. Jednak bezszczotkowe silniki prądu stałego nie są płynne podczas uruchamiania i hamowania, więc ruchome części zatrzymują się za każdym razem w różnych pozycjach i muszą zostać zatrzymane w żądanej pozycji przez pozycjonowanie sworzni lub ograniczników.

Energooszczędne i przyjazne dla środowiska bezszczotkowe silniki prądu stałego

Względnie mówiąc, bezszczotkowe silniki prądu stałego sterowane za pomocą konwersji częstotliwości będą bardziej energooszczędne niż silniki wzbudzane szeregowo, czego najbardziej typowym przykładem są klimatyzatory i lodówki inwerterowe.

Podsumowanie różnic