首先介紹有刷電機(jī)與無(wú)刷電機(jī)工作原理,最后從調(diào)速方式及性能差異這兩個(gè)方面詳細(xì)的闡述了有刷電機(jī)與無(wú)刷電機(jī)的區(qū)別。
有刷電機(jī)與無(wú)刷電機(jī)工作原理
1、有刷電機(jī)
電機(jī)工作時(shí),線圈和換向器旋轉(zhuǎn),磁鋼和碳刷不轉(zhuǎn),線圈電流方向的交替變化是隨電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的換相器和電刷來(lái)完成的。在電動(dòng)車(chē)行業(yè)有刷電機(jī)分高速有刷電機(jī)和低速有刷電機(jī)。有刷電機(jī)和無(wú)刷電機(jī)有很多區(qū)別,從名字上可以看出有刷電機(jī)有碳刷,無(wú)刷電機(jī)沒(méi)有碳刷。
有刷電機(jī)有定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成,定子上有磁極(繞組式或永磁式),轉(zhuǎn)子有繞組,通電后,轉(zhuǎn)子上也形成磁場(chǎng)(磁極),定子和轉(zhuǎn)子的磁極之間有一個(gè)夾角,在定轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)(N極和S極之間)的相互吸引下,使電機(jī)旋轉(zhuǎn)。改變電刷的位置,就可以改變定轉(zhuǎn)子磁極夾角(假設(shè)以定子的磁極為夾角起始邊,轉(zhuǎn)子的磁極為另一邊,由轉(zhuǎn)子的磁極指向定子的磁極的方向就是電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向)的方向,從而改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。
2、無(wú)刷電機(jī)
無(wú)刷電機(jī)采取電子換向,線圈不動(dòng),磁極旋轉(zhuǎn)。無(wú)刷電機(jī),是使用一套電子設(shè)備,通過(guò)霍爾元件,感知永磁體磁極的位置,根據(jù)這種感知,使用電子線路,適時(shí)切換線圈中電流的方向,保證產(chǎn)生正確方向的磁力,來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。消除了有刷電機(jī)的缺點(diǎn)。
這些電路,就是電機(jī)控制器。無(wú)刷電機(jī)的控制器,還可以實(shí)現(xiàn)一些有刷電機(jī)不能實(shí)現(xiàn)的功能,比如調(diào)整電源切換角,制動(dòng)電機(jī),使電機(jī)反轉(zhuǎn),鎖住電機(jī),利用剎車(chē)信號(hào),停止給電機(jī)供電。現(xiàn)在電瓶車(chē)的電子報(bào)警鎖,就充分利用了這些功能。
無(wú)刷直流電機(jī)由電動(dòng)機(jī)主體和驅(qū)動(dòng)器組成,是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。由于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是以自控式運(yùn)行的,所以不會(huì)象變頻調(diào)速下重載啟動(dòng)的同步電機(jī)那樣在轉(zhuǎn)子上另加啟動(dòng)繞組,也不會(huì)在負(fù)載突變時(shí)產(chǎn)生振蕩和失步。
有刷電機(jī)與無(wú)刷電機(jī)的區(qū)別詳解
一、調(diào)速方式的區(qū)別
實(shí)際上兩種電機(jī)的控制都是調(diào)壓,只是由于無(wú)刷直流采用了電子換向,所以要有數(shù)字控制才可以實(shí)現(xiàn)了,而有刷直流是通過(guò)碳刷換向的,利用可控硅等傳統(tǒng)模擬電路都可以控制,比較簡(jiǎn)單。
1、有刷馬達(dá)調(diào)速過(guò)程是調(diào)整馬達(dá)供電電源電壓的高低。調(diào)整后的電壓電流通過(guò)整流子及電刷地轉(zhuǎn)換,改變電極產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)弱,達(dá)到改變轉(zhuǎn)速的目的。這一過(guò)程被稱之為變壓調(diào)速。
2、無(wú)刷馬達(dá)調(diào)速過(guò)程是馬達(dá)的供電電源的電壓不變,改變電調(diào)的控制信號(hào),通過(guò)微處理器再改變大功率MOS管的開(kāi)關(guān)速率,來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的改變。這一過(guò)程被稱之為變頻調(diào)速。
二、性能差異
1、有刷電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、開(kāi)發(fā)時(shí)間久、技術(shù)成
有刷電機(jī)是傳統(tǒng)產(chǎn)品,性能比較穩(wěn)定。無(wú)刷電機(jī)是升級(jí)產(chǎn)品,其壽命性能比有刷電機(jī)好。但其控制電路比較復(fù)雜,對(duì)元件的老化篩選要求比較嚴(yán)格。
無(wú)刷電機(jī)誕生不久,人們就發(fā)明了直流有刷電機(jī)。由于直流有刷電機(jī)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單,生產(chǎn)加工容易,維修方便,容易控制;直流電機(jī)還具有響應(yīng)快速、較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、從零轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速具備可提供額定轉(zhuǎn)矩的性能,所以一經(jīng)問(wèn)世就得到了廣泛應(yīng)用。
2、直流有刷電機(jī)響應(yīng)速度快,起動(dòng)扭矩大
直流有刷電機(jī)起動(dòng)響應(yīng)速度快,起動(dòng)扭矩大,變速平穩(wěn),速度從零到最大幾乎感覺(jué)不到振動(dòng),起動(dòng)時(shí)可帶動(dòng)更大的負(fù)荷。無(wú)刷電機(jī)起動(dòng)電阻大(感抗),所以功率因素小,起動(dòng)扭矩相對(duì)較小,起動(dòng)時(shí)有嗡嗡聲,并伴隨著強(qiáng)烈震動(dòng),起動(dòng)時(shí)帶動(dòng)負(fù)荷較小。
3、直流有刷電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn),起、制動(dòng)效果好
有刷電機(jī)是通過(guò)調(diào)壓調(diào)速,所以起動(dòng)和制動(dòng)平穩(wěn),恒速運(yùn)行時(shí)也平穩(wěn)。無(wú)刷電機(jī)通常是數(shù)字變頻控制,先將交流變成直流,直流再變成交流,通過(guò)頻率變化控制轉(zhuǎn)速,所以無(wú)刷電機(jī)在起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)運(yùn)行不平穩(wěn),振動(dòng)大,只有在速度恒定時(shí)才會(huì)平穩(wěn)。
4、直流有刷電機(jī)控制精度高
直流有刷電機(jī)通常和減速箱、譯碼器一起使用,使的電機(jī)的輸出功率更大,控制精度更高,控制精度可以達(dá)到0.01毫米,幾乎可以讓運(yùn)動(dòng)部件停在任何想要的地方。所有精密機(jī)床都是采用直流電機(jī)控制精度。無(wú)刷電機(jī)由于在啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)不平穩(wěn),所以運(yùn)動(dòng)部件每次都會(huì)停到不同的位置上,必須通過(guò)定位銷(xiāo)或限位器才可以停在想要的位置上。
5、直流有刷電機(jī)使用成本低,維修方便。 由于直流有刷電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,生產(chǎn)成本低,生產(chǎn)廠家多,技術(shù)比較成熟,所以應(yīng)用也比較廣泛,比如工廠、加工機(jī)床、精密儀器等,如果電機(jī)故障,只需更換碳刷即可,每個(gè)碳刷只需要幾元,非常便宜。無(wú)刷電機(jī)技術(shù)不成熟,價(jià)格較高,應(yīng)用范圍有限,主要應(yīng)在恒速設(shè)備上,比如變頻空調(diào)、冰箱等,無(wú)刷電機(jī)損壞只能更換。
6、無(wú)電刷、低干擾
無(wú)刷電機(jī)去除了電刷,最直接的變化就是沒(méi)有了有刷電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的電火花,這樣就極大減少了電火花對(duì)遙控?zé)o線電設(shè)備的干擾。
7、噪音低,運(yùn)轉(zhuǎn)順暢
無(wú)刷電機(jī)沒(méi)有了電刷,運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)摩擦力大大減小,運(yùn)行順暢,噪音會(huì)低許多,這個(gè)優(yōu)點(diǎn)對(duì)于模型運(yùn)行穩(wěn)定性是一個(gè)巨大的支持。
8、壽命長(zhǎng),低維護(hù)成本
少了電刷,無(wú)刷電機(jī)的磨損主要是在軸承上了,從機(jī)械角度看,無(wú)刷電機(jī)幾乎是一種免維護(hù)的電動(dòng)機(jī)了,必要的時(shí)候,只需做一些除塵維護(hù)即可。
無(wú)刷電機(jī)可連續(xù)工作20000小時(shí)左右,常規(guī)的使用壽命7-10年。碳刷電機(jī):可連續(xù)工作5000小時(shí)左右,常規(guī)的使用壽命2-3年。
9、應(yīng)用場(chǎng)合不同
無(wú)刷電機(jī)的設(shè)備可以運(yùn)用于:乳制品行業(yè)、釀造行業(yè)、肉制品加工行業(yè)、豆制品加工行業(yè)、飲料加工行業(yè)、糕點(diǎn)加工業(yè)、藥品業(yè)、電子精密廠、等一些更高要求的無(wú)塵車(chē)間等,像迪奧電器產(chǎn)的無(wú)刷電機(jī)(DIHOUR)干手器,運(yùn)用到工廠里比較多。
節(jié)能方面,相對(duì)而言,無(wú)刷電機(jī)的耗電量只是碳刷的1/3。總而言之,有刷電機(jī)與無(wú)刷電機(jī)各有各的優(yōu)缺點(diǎn),主要根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合和實(shí)際需求來(lái)選擇
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