Līdzstrāvas elektromotori ir daži no svarīgākajiem izgudrojumiem, uz kuriem mūsdienu pasaule ir ļoti paļāvusies. Šos motorus izmanto sadzīves ierīcēs, elektroinstrumentos, dronos, datoru dzesēšanas sistēmās, robotikā un elektriskajos transportlīdzekļos.
Divi no mūsdienās visbiežāk izmantotajiem līdzstrāvas elektromotoriem ir suku un bezsuku līdzstrāvas motori. Abiem motoriem ir viena un tā pati pamatideja par elektromagnētisma izmantošanu mehānisku rotāciju nodrošināšanai. Taču ar atšķirīgām dizaina koncepcijām suku un bezsuku motoriem noteikti būs atšķirības veiktspējā, izmaksās un apkopē.
Tātad, kāds motora dizains ir labāks — ar suku vai bez suku?
Kā darbojas līdzstrāvas elektromotors?
Elektromotori pārvērš elektroenerģiju mehāniskajā enerģijā. Viņi to dara, ļaujot elektrībai iziet cauri vara tinumiem, radot elektromagnētisko lauku kas ierosina pastāvīgos magnētus motora iekšpusē, liekot rotoram kustēties un radīt mehāniskus enerģiju.
Lai gan gan suku, gan bezsuku motoriem ir viens un tas pats mērķis pārveidot elektroenerģiju mehāniskajā enerģijā, to konstrukcijas atšķiras. Lai saprastu to atšķirību, parunāsim par motora dizainu, sākot ar suku motoru.
Matēta motora dizains
Matu motori ir ražoti jau vairāk nekā gadsimtu. Ir zināms, ka tiem ir vienkāršots dizains, izmantojot oglekļa suku pāri, lai nodrošinātu motora jaudu. Matētajiem motoriem vienmēr būs četras galvenās daļas, tās ir:
- Stators: Motora stacionārā daļa. Tajā ir pastāvīgie magnēti, kas liek rotoru kustēties.
- Rotors: Motora rotējošā daļa. Tajā ir vara spole, kas, ja to darbina, padara vara spoli elektromagnētisku.
- Komutators: Metāla gredzens, kas nodrošina rotora nepārtrauktu griešanos, mainot polaritāti uz katru pusi rotora apgriezienu.
- Otas: Stacionāra daļa no oglekļa, kas tieši savienota ar barošanas avota spailēm. Tie nodrošina jaudu uz komutatora gredzenu, kas pēc tam aktivizē rotoru.
Matēts motors izmanto sukas, lai elektriski darbinātu motoru, vienlaikus ļaujot griezties gan rotoram, gan komutatoram. Rotors sastāv no vara tinumiem, kas, darbinot, būtībā kļūst par elektromagnētu.
Tātad, kas notiek, ja divi magnēti nonāk tuvu viens otram?
Nu, atkarībā no magnētisko polu izlīdzināšanas tie vai nu piesaistīs, vai atgrūdīs viens otru. Matēta motora mērķis ir izmantot pievilcību un atgrūšanu, lai pagrieztu motoru. Šeit komutators kļūst noderīgs.
Komutators ir metāla gredzens rotora centrā, kas pārslēdz rotora magnētisko polu ik pēc 180 grādiem. Tas efektīvi nodrošina, ka rotora magnētiskais pols vienmēr sakrīt ar to pašu statora magnētisko polu, izraisot atgrūšanos.
Iznākums? Nepārtraukta mehāniskajām rotācijām ir pietiekami daudz spēka lai darbinātu blenderi (vai jebko, kas izmanto matētu motoru).
Bezsuku motora dizains
Bezsuku motori sāka iegūt popularitāti 1980. gados, kad tranzistori kļuva arvien izplatītāki elektronikā. Ir viegli pieejams cietvielu komponenti spēlēja lielu lomu bezsuku motoru izveidē, kas izmantojami elektroinstrumentiem, sadzīves tehnikai un elektronikai. To sarežģītais, taču efektīvais dizains nodrošina bezsuku motoriem lielāku griezes momentu nekā to līdziniekiem ar suku.
Bezsuku motora konstrukcijā ir izmantotas vairākas būtiskas detaļas. Tie ietvertu:
- Stators: Motora stacionārā daļa. Tajā ir vairākas vara spoles, kuras, iedarbinot, kļūst par aktīvu magnētu.
- Rotors: Motora rotējošā daļa. Tajā ir pastāvīgie magnēti, kas tiek pagriezti elektromagnētiskā lauka dēļ starp statoru un rotoru.
- Hallas efekta sensors: Sensors, kas nosaka, kuras spoles ir barotas un kuras nav.
- Vadības ķēde: Elektroniska shēma, kas paredzēta, lai izlemtu, kuras spoles statora iekšpusē pieslēgt.
Kā norāda nosaukums, bezsuku motoros netiek izmantotas sukas, lai darbinātu motoru. Bezsuku motoriem nav arī strāvu nesošu komutatoru. Tā vietā tiek izmantots halles efekta sensors un vadības ķēde, lai nodrošinātu, ka statora un rotora pretējie magnētiskie stabi vienmēr izlīdzinās. Vēl viena lieta, ko jūs atradīsit savādāk, ir tas, ka statorā atrodas vara tinumi, bet rotorā ir pastāvīgie magnēti.
Bezsuku motors būtībā darbojas tāpat kā suku motors: rotora pārvietošanai izmanto magnētisko polu atšķirības, radot rotāciju un griezes momentu.
Bet kā vara tinumi var iegūt jaudu bez sukām un komutatoriem?
Vienkārši, jūs padarāt vara tinumus nekustīgus. Birstes vairs nav vajadzīgas ar stacionāriem vara tinumiem, jo jūs varat tieši darbināt spoles caur vadiem.
Kas attiecas uz komutatoriem, bezsuku motors izmanto halles efekta sensoru un vadības ķēdi. Halles sensors ir plakans apļveida sensors, kas novietots blakus statora vara tinumiem. Tā kā statorā ir vairākas spoles, halles sensors var noteikt, vai viena no šīm spolēm ir vai nav.
Izgatavots, izmantojot Sketchup
Pēc tam sensors nodod nolasījumu vadības ķēdei un izlemj, kuras spoles aktivizēt. Tātad, ja rotora pastāvīgie magnēti nonāks pie pievilkšanas magnētiskajiem poliem, vadības ķēde pārtrauks šo spoļu barošanu un aktivizēs nākamo spoli, kas piesaista rotora pastāvīgos magnētus. Vadības ķēde arī aktivizēs spoles pirms pastāvīgajiem magnētiem, izraisot atgrūšanos un pievienojot rotācijai vēl lielāku griezes momentu.
Matu un bezsuku motoru plusi un mīnusi
Ņemot vērā motora konstrukcijas atšķirības, gan suku, gan bezsuku motoriem būs plusi un mīnusi. Šeit ir tabula, kas palīdzēs izprast viņu stiprās un vājās puses:
| Matēts motors | Bezsuku motors | |
|---|---|---|
| Mūžs | Īss | Gari |
| Paātrinājums | Vidēja | Augsts |
| Efektivitāte | Vidēja | Augsts |
| Griezes moments | Vidēja | Augsts |
| Akustika | Trokšņains | Kluss |
| Izmaksas | Lēti | Dārgi (ar vadības ķēdi) |
Vai jums vajadzētu iegādāties aparatūru ar matētu vai bezsuku motoru?
Kā redzams tabulā, bezsuku motori visos veidos (izņemot izmaksu ziņā) ir labāki nekā to līdzinieki ar suku. Tie nodrošina lielāku griezes momentu, ātrāku ātruma paātrinājumu, zemāku troksni un augstāku efektivitāti, kā arī ir izturīgāki.
Tātad, ja jums ir iespēja iegādāties jaunu elektroinstrumentu, virtuves iekārtu, dronu vai jebko citu, kam nepieciešams motors, parasti labāk izvēlēties priekšmetus ar bezsuku motoru.
Tātad, vai suku motoriem vajadzētu būt novecojušiem?
Nē. Jo īpaši tāpēc, ka bezsuku motors (plus vadības ķēde) maksās ievērojami vairāk nekā prece, kurā tiek izmantots suku motors. Un, lai gan bezsuku motors ir labāks nekā tā līdzinieks ar suku, tas nenozīmē, ka motors ar suku ir slikts. Faktiski matēts motors ir ļoti labs. Ar suku motoru var veikt tādus pašus uzdevumus kā cilvēki ar bezsuku motoru.
Kopumā bezsuku motori ir ideāli motori jūsu instrumentos un aprīkojumā. Taču ir arī situācijas, kad tā vietā, iespējams, vēlēsities izmantot matētus motorus. Šīs situācijas ietver:
- Ja motors tiek izmantots īslaicīgos īsos pārtraukumos (piemēram, blenderis, elektriskie sēdekļi un vējstikla tīrītāji)
- Kad rīks/ierīce kļūst noderīga tikai dažas reizes gadā
- Ja uzdevumam nav nepieciešams liels griezes moments (piemēram, rotaļlietas, ventilācijas atveres)
- Ekstrēmos ekspluatācijas apstākļos. Matētajiem motoriem nav nepieciešami sensori vai vadības ķēdes, kas var neizdoties ekstremālos laikapstākļos
Gudri pirkumu veikšana
Tagad, kad jūs saprotat atšķirību starp suku un bezsuku motoriem, cerams, tas atvieglos pārdomātu pirkumu veikšanu, pērkot virtuves iekārtas, instrumentus un aprīkojumu. Tam vajadzētu arī izskaidrot, kāpēc dažas preces ir dārgākas nekā to kolēģi, lai gan tās ir no viena un tā paša zīmola, tām ir tādas pašas funkcijas un tās izmanto vienu un to pašu formas faktoru. Atcerieties, ka tas, ka varat iegādāties augstākās kvalitātes preci, izmantojot bezsuku motoru, ne vienmēr nozīmē, ka tas ir gudrs pirkums.
