Порівняння колекторного і бесколлекторного двигуна

Наше життя немислима без всіляких механізмів. Це дитячі іграшки, побутова техніка складна електроніка, промислове обладнання і т.п. У всіх цих приладах і пристроях застосовуються електродвигуни, що працюють від різних джерел живлення. У цій статті ми вирішили розглянути, чим відрізняються колекторні і безколекторні двигуни, а також який тип двигунів краще і чому.

Колекторні двигуни

Електродвигуни, що використовуються в дитячих іграшках, мають невеликі габарити і малу потужність. Конструктивно колекторний двигун являє собою два постійних магніту, встановлених на статорі, і ротор (якір) з обмотками. Відзначимо, що на статорі можуть бути і обмотки збудження, замість постійних магнітів.

 

До обмоткам підводиться постійна напруга через ламелі колектора. Для подачі напруги використовуються графітові щітки. У двигунах малої потужності в якості щіток застосовуються мідні пластини.

Харчуються колекторні двигуни як від постійного струму, так і від змінного. Для підключення живлення вони мають два дроти.

Безколекторні двигуни

Назва електродвигуна говорить про відсутність токоз'ємного пристрою. Що є основною конструктивною різницею. Це дозволяє знизити втрати на тертя і підвищити потужність. При цьому постійні магніти змонтовані на роторі, а обмотки розміщені на статорі.

Випускаються безколекторні двигуни, у яких магніти змонтовані на корпусі. У цьому випадку корпус виконує функцію ротора.

Для пуску двигуна потрібно спеціальний пристрій (контролер або комутатор), що збільшує вартість безколекторних електродвигунів.

Плюси і мінуси порівнюваних двигунів

Електродвигуни з колектором застосовуються в дитячих іграшках, моделях автомобіля, судомоделірованія і т.п. Більш потужні пристрої з обмоткою збудження застосовуються в автомобілебудуванні, побутовій техніці, в токарному верстаті або свердлильному і т.д.

Широке застосування обумовлене:

  • Невисокою ціною.
  • Простотою управління. Для регулювання швидкості достатньо мати реостат, а для здійснення реверсу - змінити полярність в ланцюзі збудження або якоря.
  • Можна підключати безпосередньо до мережі живлення.
  • Швидкості обертання ротора можна змінювати в широкому діапазоні.
  • Невеликі пускові струми.

Але при простоті пристрою колекторні двигуни мають недоліки:

  • Невисокий ККД.
  • Обмежений термін служби.
  • Необхідність постійного обслуговування.
  • Невисока надійність пристрою.

При цьому такі двигуни застосовуються не у всіх галузях промисловості. Їх не можна використовувати у вибухонебезпечних приміщеннях. При експлуатації на високих швидкостях швидко виходить з ладу колектор і щітки.

В результаті відбувається зниження потужності, а струмопровідні щітки починають іскрити. Таке конструктивне відміну призводить до швидкого виходу з ладу ламелей колектора, створюються перешкоди в радіоапаратурі.

Щітки доводиться міняти, а колектор протачивать, що скорочує термін служби двигуна. Це є основним недоліком таких пристроїв.

У безколекторних електродвигунах відсутня колектор. У цьому полягає відмінність бесеколлекторних двигунів від колекторних, в зв'язку з чим і відсутні вищезазначені недоліки.

Перевагами таких електричних машин є:

  • Відсутність труться дозволяє скоротити втрати потужності на тертя. Не потрібно постійно стежити за станом щіток, так як вони відсутні. Ця відмінність дозволяє збільшити міжремонтний період.
  • Можливість використання корпусу в якості робочого органу. Ця конструктивна різниця дозволяє застосовувати механізми безпосередньо в якості коліс.
  • Безколекторні електродвигуни, на відміну від колекторних більш довговічні. При цьому вони менш схильні до перегріву, тому що відсутня колектор і щітки, які в процесі роботи сильно нагріваються.
  • Миттєво набирають обертів.
  • Можуть застосовуватися у всіх галузях промисловості, в пожежо-і вибухонебезпечних приміщеннях. Через відсутність колектора не виникає іскріння, ніж вони і краще.
  • Але у даного типу двигуна є істотний недолік: безколекторні моделі можна використовувати тільки з драйвером-комутатором. За допомогою цього пристрою задаються режими роботи, швидкість і напрямок обертання. При цьому вартість безколекторних двигунів значно вище. Різниця у вартості може бути значною. Це те, чим відрізняються вони від пристроїв з колектором.

Мала вага і висока потужність - це те, що краще поєднується в приладах з дистанційним управлінням, наприклад, для квадрокоптера, де від ваги і ККД залежить дальність і час польоту.

Висновок

Отже, підіб'ємо підсумки і позначимо в чому різниця між колекторним і безколекторним двигуном, перерахувавши їх особливості.

Колекторний двигун:

  • Є щітки і колектор, які іскрять і зношуються.
  • Потрібно частіше обслуговувати, відповідно і термін служби не надто довгий.
  • Легко регулювати швидкість лише зміною напруги.
  • Для реверсу потрібно просто змінити полярність.
  • Два попередніх факти дозволяють їх використовувати в бюджетних пристроях без складних електросхем.

Безколекторний двигун:

  • Для запуску потрібен контролер, який хоч і не надто дорого коштує, але збільшує кінцеву вартість, схемотехнику і вага виробу.
  • Важать менше ніж колекторні, при однаковій потужності (але це частково компенсується попереднім фактом).
  • Ні щіток і колектора, тому не вимагають обслуговування, не іскрять.
  • Більший термін служби, він обмежений лише ресурсом підшипників ротора.
  • Коштують звичайно дорожче ніж колекторні.
  • Найчастіше видають більший момент на валу і обороти.

При наявності датчиків положення вала забезпечують більшу стабільність обертів при зміні навантаження (жорстка механічна характеристика). Це особливо важливо при використанні на верстатах і ручному інструменті.

 

Тепер ви знаєте, в чому різниця між колекторним і бесколлекоторним двигуном, а також які плюси і мінуси у кожного варіанту виконання. Сподіваємося, надана інформація була для вас корисною і цікавою!

Додати коментар


Захисний код
Оновити