Сравнение коллекторного и бесколлекторного двигателя

Наша жизнь немыслима без всяких механизмов. Это игрушки для детей, бытовая техника, сложная электроника, промышленные устройства и т.д. Во всех этих устройствах используются электродвигатели, работающие от различных источников энергии. В этой статье мы решили посмотреть, чем отличаются коллекторные и бесколлекторные двигатели, а также какой тип двигателя лучше и почему.

  • Коллекторные двигатели
  • Двигатели без коллектора
  • Достоинства и недостатки сравниваемых двигателей
  • Предложение

Коллекторные двигатели

Электродвигатели, используемые в детских игрушках, имеют небольшие размеры и малую мощность. Конструктивно коллекторный двигатель состоит из двух постоянных магнитов, установленных на статоре, и ротора (якоря) с обмотками. Следует отметить, что статор может иметь обмотки возбуждения вместо постоянных магнитов.

Через ламели коллектора на обмотки подается постоянное напряжение. Для подачи напряжения используются графитовые щетки. В двигателях малой мощности в качестве щеток используются медные пластины.

Коллекторные двигатели питаются как постоянным, так и переменным током. У них есть два провода для подключения блока питания.

Бесколлекторные двигатели

Название электродвигателя указывает на отсутствие контактного кольца. В чем основное отличие дизайна. Это снижает потери на трение и увеличивает выходную мощность. В этом случае на роторе устанавливаются постоянные магниты, а на статоре — обмотки.

Существуют также бесколлекторные двигатели, в корпусе которых установлены магниты. В этом случае корпус действует как ротор.

Для запуска двигателя требуется специальное устройство (драйвер или коммутатор), что увеличивает стоимость бесколлекторных двигателей.

Плюсы и минусы сравниваемых двигателей

Бесколлекторные двигатели используются в детских игрушках, моделях автомобилей, кораблей и т. Д. Более мощные устройства с обмотками возбуждения используются в автомобильной промышленности, бытовой технике, токарных станках, дрелях и т. Д.

Его широкое использование обусловлено:

  • Низкие затраты.
  • Легко использовать. Для регулирования скорости достаточно реостата, а направление вращения меняется на противоположное, изменяя полярность поля или якоря.
  • Их можно подключать напрямую к электросети.
  • Скорость вращения ротора можно регулировать в широком диапазоне.
  • Пусковые токи низкие.

Однако, несмотря на простоту устройства, коллекторные двигатели имеют недостатки:

  • Низкая эффективность
  • Короткий срок службы.
  • Необходимость в постоянном обслуживании.
  • Низкая надежность.

В то же время эти двигатели используются не во всех отраслях промышленности. Их нельзя использовать во взрывоопасных зонах. При работе на высоких оборотах коллектор и щетки быстро выходят из строя.

Это вызывает потерю мощности, и свинцовые щетки начинают искру. Такое конструктивное отличие приводит к быстрому разрушению ламелей коллектора и вызывает нарушения в работе радиоустройств.

Необходимо заменить щетки и заново заточить коллектор, что сокращает срок эксплуатации мотора. Это главный недостаток устройств такого типа.

На безколлекторных двигателях коллектор отсутствует. Этим бесколлекторные двигатели отличаются от коллекторных и поэтому не имеют вышеупомянутых недостатков.

Преимущества этого типа электрических машин:

  • Отсутствие фрикционных деталей снижает потери мощности из-за трения. Необязательно постоянно следить за состоянием щеток, так как они отсутствуют. Эта разница позволяет продлить межремонтный период.
  • Корпус можно использовать как рабочий орган. Это конструктивное отличие позволяет использовать механизмы непосредственно как колеса.
  • Бесколлекторные двигатели, в отличие от коллекторных, более долговечны. В результате они менее подвержены перегреву, так как нет коллектора и щеток, которые сильно нагреваются во время работы.
  • Они мгновенно набирают скорость.
  • Его можно использовать во всех отраслях промышленности, в помещениях с риском возгорания или взрыва. Из-за отсутствия коллектора искрообразования нет, поэтому они лучше.

Однако у этого типа двигателей есть существенный недостаток: бесколлекторные модели.может использоваться только с коллекторным приводом. Это устройство используется для установки режимов работы, скорости и направления вращения. При этом стоимость бесколлекторных двигателей намного выше. Разница в стоимости может быть значительной. Это то, что их отличает от устройств с коллектором.

Малый вес и высокая мощность — это то, что лучше всего сочетается в устройствах с дистанционным управлением, таких как квадрокоптеры, где вес и эффективность определяют дальность и время полета.

Заключение

Итак, давайте подытожим и обозначим разницу между коллекторным двигателем и безколлекторным двигателем, перечислив их особенности.

  1. Есть щетки и коллектор, которые искры и изнашиваются.
  2. Требует более частого обслуживания, соответственно и срок службы не так уж и велик.
  3. Регулировать скорость легко, изменяя напряжение.
  4. Чтобы перевернуть, вам нужно только поменять полярность.
  5. Два предыдущих факта позволяют использовать их в недорогих устройствах без сложных схем.
  1. Для начала вам нужен контроллер, который не слишком дорогой, но увеличивает конечную стоимость, количество цепей и вес продукта.
  2. Он весит меньше коллекционных, при той же мощности (но это частично компенсирует предыдущий факт).
  3. Ни щеток, ни коллектора, поэтому никакого обслуживания и искр.
  4. Более длительный срок службы ограничивается только сроком службы подшипников ротора.
  5. Обычно они дороже предметов коллекционирования.
  6. Они часто производят больший крутящий момент на валу и большую скорость вращения.
  7. Наличие датчиков положения вала обеспечивает большую стабильность частоты вращения при изменении нагрузки (жесткие механические характеристики). Это особенно важно при использовании на станках и ручных инструментах.

Я также хотел бы добавить, что невозможно сказать, что лучше или сильнее, вы можете найти коллекторный двигатель размером с холодильник, а вы можете найти коллекторный двигатель размером с ноготь. В этом случае оба отлично выполнят те функции, для которых они были разработаны и применены в конкретных устройствах, с учетом требований к их надежности и эксплуатационным характеристикам. Каждый тип привода хорош по-своему и совершенен по своей конструкции.

Теперь вы знаете, в чем разница между коллекторным и неколлекторным двигателями, а также плюсы и минусы каждой из этих конструкций. Надеемся, эта информация была для вас полезной и интересной!