موتورهای Brushed در مقابل Brushless: تفاوت های کلیدی، کارایی و نحوه انتخاب

تصور کنید که در حال نهایی کردن مشخصات درایو برای یک موتورسیکلت الکتریکی 2 کیلوواتی یا یک ربات متحرک فشرده هستید. یک موتور DC برس خورده ممکن است 40 دلار قیمت داشته باشد. یک موتور براشلس به همراه کنترل کننده الکترونیکی آن ممکن است ۹۵ دلار قیمت داشته باشد. اگر فقط به قیمت اولیه نگاه کنید، موتور برس خورده معقول به نظر می رسد. اما هنگامی که فواصل نگهداری، تلفات حرارتی و عمر 1000 تا 3000 ساعت برس را در نظر بگیرید، هزینه کل مالکیت تغییر جهت می دهد. برای اکثر پلت فرم های تحرک الکتریکی و اتوماسیون، موتور بدون جاروبک انتخاب عملی است.

موتورهای برس دار و بدون جاروبک هر دو انرژی الکتریکی را به چرخش تبدیل می کنند، اما این کار را به یک شکل انجام نمی دهند. انتخاب این نیست که کدام خوب است. این در مورد چیزی است که شما مایل به معامله هستید.

در واقع چه چیزی موتورهای برس دار و بدون برس را از هم جدا می کند؟

در موتورهای برس خورده، برس های کربنی بر روی یک کموتاتور مکانیکی سوار می شوند و با چرخش روتور جریان را به صورت فیزیکی تغییر می دهند. این تماس باعث ایجاد اصطکاک، قوس الکتریکی و نویز الکتریکی می شود. در موتور بدون جاروبک، آهنرباهای دائمی روی روتور می چرخند و سیم پیچ های استاتور به صورت الکترونیکی سوئیچ می شوند. هیچ تماس فیزیکی برای تعویض جریان وجود ندارد، بنابراین موتور می تواند خنک تر و بی صداتر کار کند.

این تفاوت معماری سیستم را نیز تغییر می دهد. یک موتور براش را می توان توسط یک کنترل کننده ساده PWM به حرکت درآورد، در حالی که یک موتور بدون جاروبک به یک کنترل کننده الکترونیکی نیاز دارد که موقعیت روتور را بداند و جریان های فاز را ترتیب دهد. کنترل کننده جزء تعیین کننده برای صافی، گشتاور و حفاظت می شود.

کموتاسیون برس، محدوده سرعت موتور را محدود می کند. تغییر مکانیکی به موقعیت برس بستگی دارد و در دورهای بالا تماس برس می تواند جهش کند و باعث ایجاد قوس و سایش سریع شود. موتورهای براشلس این زمان‌بندی مکانیکی را با کموتاسیون الکترونیکی محاسبه‌شده از حسگرهای موقعیت روتور یا EMF پشتی بدون سنسور جایگزین می‌کنند. که دامنه سرعت وسیع‌تر و کنترل گشتاور نرم‌تر را باز می‌کند.

راندمان و گرما: بزرگترین تفاوت عملیاتی

راندمان اولین جایی است که در آن دو نوع موتور به روشی که می توانید اندازه گیری کنید از هم جدا می شوند. یک موتور برس دار معمولی 75 تا 85 درصد انرژی الکتریکی را به نیروی شفت تبدیل می کند. سیستم براشلس معمولاً به 85 تا 95 درصد می رسد. انرژی از دست رفته تبدیل به گرما می شود. در یک موتور برس، گرما در رابط برس-کموتاتور تولید می شود و اغلب دمای روتور و محفظه را افزایش می دهد.

برای خودرویی با بسته باتری محدود، اختلاف 10 درصدی در کارایی فقط یک عدد برگه مشخصات نیست. می تواند برد رانندگی را افزایش دهد یا اندازه رادیاتور را کاهش دهد. پاکت در حال اجرا خنک‌تر همچنین به شما امکان می‌دهد قدرت مداوم بالاتری را بدون کاهش کاهش دهید.

کنترل کننده موتور DC بدون برس با راندمان بالا برای وسایل نقلیه الکتریکی این کنترل‌کننده تلفات سوئیچینگ را کاهش می‌دهد و به موتور کمک می‌کند تا نزدیک منطقه گشتاور-سرعت بهینه خود کار کند، برد رانندگی را افزایش داده و نیازهای خنک‌کننده موتورسیکلت‌های برقی و شاسی ربات را کاهش می‌دهد. مشاهده محصول →

انتخاب کنترلر مناسب در اینجا اهمیت دارد. یک کنترلر بدون جاروبک با راندمان بالا تلفات سوئیچینگ را کاهش می دهد و به موتور کمک می کند در نزدیکی منطقه گشتاور بهینه خود کار کند.

رفتار حرارتی نیز بر خروجی اوج تأثیر می گذارد. موتورهای برس دار اغلب به یک قاب بزرگتر یا یک فن خارجی برای مدیریت گرما نیاز دارند، در حالی که موتورهای براشلس می توانند همان گشتاور پیوسته را در بسته بندی کوچکتر ارائه دهند. برای یک موتورسیکلت الکتریکی، این تفاوت می تواند وزن کلی را کاهش دهد و هندلینگ را بهبود بخشد. برای یک شاسی ربات، فضای بیشتری برای باتری و محموله باقی می گذارد.

طول عمر، نگهداری و هزینه کل مالکیت

زندگی برس یک معامله سخت است. از آنجا که برس ها به طور فیزیکی کموتاتور را مالش می دهند، فرسوده می شوند. در مصارف معمولی صنعتی، یک موتور برس خورده ممکن است 1000 تا 3000 ساعت قبل از تعویض برس ها یا قرار دادن مجدد کموتاتور دوام بیاورد. موتورهای براشلس معمولاً به 10000 تا 30000 ساعت یا بیشتر می رسند، با محدودیت عملی اغلب توسط بلبرینگ ها به جای قطعات الکتریکی تعیین می شود.

این نحوه بودجه شما برای نگهداری را تغییر می دهد:

• موتورهای برس خورده نیاز به تعویض برنامه ریزی شده برس، قطعات یدکی و زمان کار دارند.
• موتورهای براشلس رایج ترین عنصر سایش را حذف می کنند، بنابراین فواصل سرویس را می توان افزایش داد.
• در تجهیزات بدون مراقبت یا از راه دور، کاهش نیاز به تعمیر و نگهداری، احتمال خرابی غیرمنتظره را کاهش می دهد.

اگر هزینه مالکیت را در طول پنج سال مقایسه کنید، یک سیستم براشلس اغلب قیمت خرید بالاتر خود را پس می‌دهد. بازپرداخت به چرخه کار، دمای محیط و هزینه بازدید از خدمات بستگی دارد.

عامل دیگر هزینه، لجستیک قطعات یدکی است. اگر ناوگانی از روبات‌ها یا وسایل نقلیه را اداره می‌کنید، نگه‌داشتن انباری از برس‌های جایگزین، فنرها و ابزارآلات برای هر موتور برس‌کشی شده، هزینه‌ای است که با اندازه ناوگان تغییر می‌کند. موتورهای براشلس دارای اقلام سایش بسیار کمتری هستند و کنترل‌کننده الکترونیکی می‌تواند عیوب را ثبت کند، که تشخیص را سریع‌تر می‌کند.

چرا تطبیق کنترلر عملکرد بدون براش را تعیین می کند؟

یک موتور براشلس فقط به اندازه کنترل کننده آن خوب است. کنترل کننده باید کموتاسیون الکترونیکی صاف، سنجش جریان، حفاظت از جریان اضافه، حفاظت حرارتی و اغلب یک مسیر بازسازی را فراهم کند. اگر کنترل کننده با مقاومت فاز موتور، اندوکتانس و ثابت EMF پشتی مطابقت نداشته باشد، سیستم می تواند داغ کار کند، صدا ایجاد کند یا در سرعت کم گشتاور را از دست بدهد.

اینجاست که پشتیبانی اپلیکیشن تامین کننده ارزشمند می شود. تطبیق کنترلر با موتور یک کار مهندسی عملی است، نه یک حدس زدن پلاگین و بازی.

راه حل جفت سازی کنترل کننده و موتور برای سیستم های محرک این طرح جفت‌سازی پشتیبانی فنی و نرم‌افزار تعبیه‌شده را برای تطبیق کنترل‌کننده‌ها با موتورها، بهبود شتاب، رفتار توقف و کارایی در پلت‌فرم‌های مختلف الکتریکی فراهم می‌کند. مشاهده محصول →

کنترل‌کننده‌های مدرن همچنین دارای نرم‌افزار تعبیه‌شده‌ای هستند که بر شتاب، رفتار توقف و کارایی تأثیر می‌گذارد. در بسیاری از موارد، سیستم عامل بیشتر از سخت افزار کار می کند. شما می توانید روند گسترده تر را در نرم افزار در کنترل کننده های موتور مدرن ، جایی که کنترلر به جای یک سوئیچ ساده به یک دستگاه مدیریت انرژی قابل برنامه ریزی تبدیل می شود.

ویژگی های کلیدی کنترلر که باید به دنبال آنها باشید عبارتند از:

1. محدودیت جریان فاز با زمان پاسخ سریع.
2. حفاظت در برابر ولتاژ و کمبود ولتاژ.
3. نظارت بر دما در ماسفت ها و سیم پیچ های موتور.
4. نمایه های شروع و توقف صاف.
5. قابلیت تطبیق زاویه کموتاسیون با EMF پشت موتور.

جایی که هر نوع موتور معنی دارد

موتورهای برس خورده هنوز هم در کاربردهای کم هزینه، کم مصرف یا کارکرد کوتاه مفید هستند. ابزارهای برقی با استفاده متناوب، محرک‌های کوچک و اسباب‌بازی‌های ساده نیازی به عمر طولانی برس ندارند. در این موارد، یک موتور برس خورده یک تصمیم مهندسی معتبر است.

برای موتورسیکلت های برقی، ATV ها، UTV ها، قایق های بیرونی و شاسی ربات، الزامات متفاوت است. این پلت فرم ها به تراکم گشتاور بالا، عملکرد بی صدا، فضای سر حرارتی و عمر طولانی نیاز دارند. به همین دلیل است که اکثر سازندگان در این بخش ها توپولوژی بدون جاروبک را انتخاب می کنند.

موتور توپی الکتریکی برای سیستم های محرکه فشرده این موتور توپی بدون جاروبک مستقیماً در چرخ ادغام می‌شود و تراکم گشتاور بالا و عملکرد بی‌صدا را برای موتورسیکلت‌های برقی، ATV و پلت‌فرم‌های رباتیک ارائه می‌دهد. مشاهده محصول →

در موتور توپی، ساختار بدون جاروبک به موتور اجازه می‌دهد تا مستقیماً در چرخ بدون جریمه فضا و نویز معادل برس خورده شده، ادغام شود. نتیجه یک بسته محرکه تمیزتر و فشرده تر برای وسایل نقلیه کوچک چابک و پلت فرم های رباتیک است.

در اسکوترهای برقی کم سرعت، موتورهای برس خورده هنوز رایج هستند زیرا چرخه کار کوتاه است و کاربر در نزدیکی است. در یک موتورسیکلت الکتریکی که روزانه در تپه ها استفاده می شود، گرمای ایجاد شده از یک موتور برس خورده می تواند به یک محدودیت واقعی تبدیل شود. موتور بدون جاروبک، همراه با یک کنترلر مناسب، گشتاور خود را طولانی تر نگه می دارد و در هنگام ترمزگیری انرژی را بازیابی می کند. اینها تفاوت‌های عملی هستند که در برد، عمر باتری و اعتماد به‌سابقه ظاهر می‌شوند.

توصیه نهایی

هنگامی که چرخه کار کوتاه است، سرعت کم، نیروی مورد نیاز کم است و قیمت خرید محدودیت اصلی است، یک موتور برس را انتخاب کنید. هنگامی که به عمر چرخه بالا، سر و صدای کم، کنترل دقیق دما یا فواصل نگهداری طولانی تری نیاز دارید، یک موتور بدون جاروبک انتخاب کنید. در تحرک الکتریکی و اتوماسیون، مسیر بدون برس به طور مداوم ارزش سیستم بهتری را ارائه می دهد.

قبل از اینکه به یک موتور متعهد شوید، از تامین کننده منحنی های بهره وری مستند، یک توصیه کنترل کننده منطبق، و یک پاسخ واضح در مورد نحوه عملکرد دستگاه در شرایط سکون یا گرما بخواهید. تفاوت بین یک موتور براش و بدون جاروبک فقط یک نمودار در کتابچه راهنمای آموزشی نیست. این تفاوت بین درایویی است که خرید آن ارزان است و درایوی که خرید آن ارزان است.

همچنین به حفاظت از نفوذ و انواع اتصالات توجه کنید. کنترلر موتور بدون جاروبک باید در جایی نصب شود که بتواند رطوبت و لرزش را دفع کند. تامین کننده باید طول کابل، رتبه IP و حداکثر دمای محیط را برای کنترلر ارائه دهد. این جزئیات بیشتر از بحث برس و بدون جاروبک در بسیاری از تاسیسات در دنیای واقعی اهمیت دارد.