Mitä eroa on harjatulla tasavirtamoottorilla ja tasavirtamoottorilla? Tämä on kysymys, jonka monet sähkötekniikan alan ihmiset ja tee-se-itse-harrastajat saattavat kysyä itseltään, varsinkin kun he yrittävät rakentaa tai korjata elektroniikkalaitetta. Vastaus ei ole aina suoraviivainen, koska näiden kahden moottorityypin erottamisessa on otettava huomioon monia tekijöitä. Tässä artikkelissa tutkimme harjattujen tasavirtamoottoreiden ja tasavirtamoottoreiden välisiä eroja yksityiskohtaisesti, jotta saat paremman käsityksen siitä, miten kukin niistä toimii ja kumpi voi sopia paremmin tiettyyn sovellukseesi.
** DC-moottoreiden perusteet
Aluksi selvennetään, mitä tarkoitamme tasavirtamoottorilla. Yleensä DC-moottori on sähkökoneen tyyppi, joka on suunniteltu muuntamaan sähköenergia mekaaniseksi energiaksi. DC-moottoreita on monia erilaisia kokoonpanoja, joista jokaisella on omat etunsa ja haittansa.
Tasavirtamoottorissa sähkövirta syötetään käämiin tai käämiin, jotka on sijoitettu magneettikenttään. Kun virta kulkee kelojen läpi, se luo magneettikentän, joka on vuorovaikutuksessa ulkoisen magneettikentän kanssa, mikä tuottaa vääntömomentin tai pyörimisvoiman. Tämä vääntömomentti siirretään sitten mekaaniseen kuormaan, kuten pyörään tai vaihteeseen, mikä saa moottorin pyörimään.
Tasavirtamoottoreita on kahta päätyyppiä: harjatut tasavirtamoottorit ja harjattomat tasavirtamoottorit. Harjatut DC-moottorit tunnetaan myös tavanomaisina tai perinteisinä DC-moottoreina, kun taas harjattomia DC-moottoreita kutsutaan joskus elektronisesti kommutoiduiksi moottoreiksi.
**Harjatut tasavirtamoottorit
Keskitytään ensin harjattuihin tasavirtamoottoreihin. Nämä moottorit on saanut nimensä, koska ne käyttävät harjoja tai hiililohkoja sähkövirran siirtämiseen virtalähteestä pyörivään ankkuriin. Harjat ovat suorassa kosketuksessa kommutaattoriin, joka on segmentoitu metallirengas, joka toimii liitäntänä kelojen ja harjojen välillä.
Kun sähkövirta syötetään harjoihin, se virtaa kelojen läpi luoden magneettikentän. Tämä magneettikenttä vetää ankkuria sitä kohti, jolloin se pyörii. Ankkurin pyöriessä sen käämit kulkevat kommutaattorisegmenttien yli, jotka kytkevät virran eri keloihin tietyssä järjestyksessä varmistaen, että ankkuri pyörii edelleen samaan suuntaan.
Harjatun tasavirtamoottorin käytöllä on useita etuja. Yksi etu on, että ne ovat suhteellisen yksinkertaisia ja helppokäyttöisiä, joten ne sopivat hyvin monenlaisiin sovelluksiin. Ne ovat myös suhteellisen edullisia ja laajalti saatavilla. Lisäksi harjatut tasavirtamoottorit pystyvät tuottamaan korkean vääntömomentin alhaisilla nopeuksilla, mikä tekee niistä ihanteellisia tehtäviä, jotka vaativat suurta tarkkuutta ja hallintaa, kuten robotiikkaan tai harrastuksiin, kuten mallijuniin.
Harjatun tasavirtamoottorin käytöllä on kuitenkin myös useita haittoja. Yksi suurimmista haitoista on, että harjat ja kommutaattori vaativat säännöllistä huoltoa ja vaihtoa, koska ne voivat kulua ajan myötä. Tämä voi tehdä niistä vähemmän luotettavia, etenkin korkean suorituskyvyn sovelluksissa. Lisäksi harjatut tasavirtamoottorit tuottavat yleensä paljon sähköistä kohinaa, joka voi häiritä muita elektronisia laitteita.
** Harjattomat tasavirtamoottorit
Käännetään nyt huomiomme harjattomiin tasavirtamoottoreihin (BLDC). Kuten aiemmin mainittiin, harjattomia tasavirtamoottoreita kutsutaan joskus elektronisesti kommutoiduiksi moottoreiksi, koska ne käyttävät elektronisia piirejä ohjaamaan moottorin pyörimistä harjojen ja kommutaattorin sijaan.
Harjattomassa tasavirtamoottorissa sähkövirta syötetään moottorin staattoriin, joka on kiinteä kelasarja, joka ympäröi pyörivää roottoria. Roottori sisältää joukon kestomagneetteja, jotka luovat magneettikentän, joka on vuorovaikutuksessa staattorin magneettikentän kanssa ja tuottaa vääntömomentin, joka käyttää moottoria.
Moottorin pyörimisen ohjaamiseen käytetään elektroniikkapiiriä, joka kytkee virran kulkua staattorin eri käämeihin oikeaan aikaan, jotta moottorin pyöriminen pysyy haluttuun suuntaan. Tämä prosessi tunnetaan elektronisena kommutointina, ja se eliminoi harjojen ja kommutaattorin tarpeen.
Harjattoman tasavirtamoottorin käytöllä on useita etuja. Yksi tärkeimmistä eduista on, että ne ovat luotettavampia ja vaativat vähemmän huoltoa kuin harjatut tasavirtamoottorit, koska niissä ei ole kuluvia harjoja. Lisäksi harjattomat tasavirtamoottorit ovat yleensä tehokkaampia, koska ne kuluttavat vähemmän energiaa lämpönä. Ne tuottavat myös vähemmän sähköistä kohinaa, mikä tekee niistä sopivampia käytettäväksi herkissä elektronisissa laitteissa.
Harjattoman tasavirtamoottorin käytöllä on kuitenkin myös useita haittoja. Yksi haittapuoli on, että ne ovat yleensä kalliimpia kuin harjatut tasavirtamoottorit niiden elektronisten ohjauspiirien monimutkaisuuden vuoksi. Lisäksi harjattomilla tasavirtamoottoreilla on yleensä alhaisempi vääntömomentti alhaisilla nopeuksilla, mikä voi tehdä niistä vähemmän sopivia sovelluksiin, jotka vaativat tarkkaa ohjausta.
** Johtopäätös
Joten, mitä eroa on harjatulla tasavirtamoottorilla ja tasavirtamoottorilla? Suurin ero on tavassa, jolla jokaista moottoria ohjataan. Harjatut DC-moottorit käyttävät harjoja ja kommutaattoria sähkövirran siirtämiseen, kun taas harjattomat DC-moottorit käyttävät elektronisia piirejä moottorin pyörimisen ohjaamiseen.
Molemmilla moottoreilla on etuja ja haittoja sovelluksesi erityisvaatimuksista riippuen. Jos tarvitset korkeaa vääntömomenttia alhaisilla nopeuksilla, harjattu tasavirtamoottori voi olla paras valinta. Jos tarvitset luotettavan ja vähemmän huoltoa vaativan moottorin, harjaton tasavirtamoottori voi olla parempi valinta.
Yleensä kuitenkin harjattomista tasavirtamoottoreista on tulossa yhä suositumpia, kun elektronisten ohjauspiirien ja materiaalitieteen edistysaskeleet tekevät niistä tehokkaampia, luotettavampia ja kustannustehokkaampia. Teknologian kehittyessä voimme odottaa näkevämme tulevina vuosina yhä enemmän sovelluksia molemmille moottoreille.