Современный мир не обходится без приборов с механизмами разного рода действий. Игрушки для детей, техника для дома или офиса, машины на предприятиях составляют неполный список устройств механического происхождения.
В основе конструкций лежат двигатели разного рода питания. Основную часть составляют коллекторные и бесколлекторные. Преимущества и недостатки каждого вида рассмотрим в статье.
Коллекторные двигатели
Преимуществом приводов коллекторного типа является небольшой размер. По этой причине основное использование припадает на игрушки для детей или небольшие предметы быта.
Конструкция его также несложная и включает в себя два магнита постоянного действия, статор и ротор.
Якорь характеризуется наличием обмоток. В некоторых случаях роль магнитов отводится также обмоткам.
Коллекторный привод имеет ламели, от которых поступает постоянное напряжение. Миссию подачи его выполняют щетки графитового происхождения. При отсутствии потребности в больших значениях мощности, вместо графитового напыления используют медь.
Плюсом коллекторного является возможность питания как от постоянного тока, так и от переменного. Для подключения к источнику питания от прибора отходят два провода.
Бесколлекторные двигатели
Принципиальным отличием от коллекторного является отсутствие коллектора. Такое инженерное решение приводит к снижению потери на процесс трения.
Вследствие этого происходит значительное повышение уровня мощности. Внутренности такого привода состоят из магнитов, закрепленных на роторе и статора с нанесенными обмотками.
Для большей оптимизации выпускают двигатели бесколлекторного типа с магнитами на корпусе. При этом оболочка играет роль ротора.
Минусом бесколлекторного прибора перед коллекторным является необходимость приобретения дополнительного пускового элемента. Таковыми являются контроллеры и коммутаторы. В результате себестоимость бесколлекторного двигателя увеличивается.
Плюсы и минусы сравниваемых двигателей
Рассмотрим двигатели с наличием коллектора в конструкции. Область их применения довольно широкая — от детских игрушек до запчастей автомобилей. Такая популярность обусловлена:
- Относительно низкой ценой;
- Легкостью управления: наличие реостата позволяет контролировать скорость, а смена полярности якоря обеспечивает реверс.
- Возможностью подключать прибор в питающую сеть;
- Большой диапазон скорости оборотов ротора;
- Токи относительно небольших значений.
Несмотря на все перечисленные достоинства, пользователи отмечают такие недостатки, как:
- Относительно малый коэффициент полезного действия;
- Недолговечность;
- Необходимость в регулярном техническом обслуживании;
- Сомнительная надежность.
Также следует учитывать тот факт, что использование в помещениях со взрывоопасными материалами запрещено. Нагнетание скорости во время работы двигателя приводит к нарушениям в коллекторе и щетках.
В итоге мощность устройства начинает снижаться и появляется искра.
Как результат, наблюдаются помехи в радиочувствительных приборах. Частые случаи повышения скорости приводят к преждевременной поломке коллектора.
Недостатки подобного рода не встречаются в бесколлекторных двигателях. Это является главным преимуществом. К иным плюсам относятся:
- Отсутствие частей механизма, которые могут тереться. В результате существенно уменьшаются потери мощности.
- Период между проведением ремонта увеличивается за счет отсутствия щеток.
- Длительный срок службы за счет уменьшения вероятности перегрева частей.
- Большая скорость набора оборотов в начале работы.
- Отсутствует вероятность появления искры, что позволяет использовать их в помещениях повышенной пожароопасности.
Что касается недостатков, то для бесколлекторных двигателей это необходимость приобретения дополнительного коммутатора.
Без него невозможно контролировать работу устройства, его скорость движения и направление. В результате цена всего прибора возрастает в несколько раз по сравнению с моделями коллекторного типа.
За счет небольшого веса и значительной мощности, бесколлекторные двигатели часто используют в радиоуправляемых приборах. К таковым относят квадрокоптер, в котором важно сочетание габаритов и коэффициента полезного действия.
Заключение
Подводя итоги, стоит обозначить основные различия и особенности в конструкции обоих двигателей. В коллекторном варианте таковыми являются:
- Вероятность появления искры, как следствие наличия щеток;
- Частые ремонты и регулярное техническое обслуживание;
- Смена скорости пробега регулируется сменой подаваемого напряжения;
- Реверс обеспечивается сменой полярности;
- Область применения включает в себя простые приборы без сложных цепей подключения.
Что касается бесколлекторного варианта, то его особенностями являются:
- Необходимость в приобретении дополнительного прибора – контроллера;
- Относительно малый вес и большая мощность;
- Отсутствие щеток и коллектора;
- Нет надобности в регулярном обслуживании;
- Долговечность;
- Высокая цена, за счет дополнительных трат на контроллер;
- Больший момент на валу и оборотах, чем у коллекторного типа;
- Могут использоваться на больших станках или массивных инструментах за счет присутствия датчиков положения вала и, как результат, стабильности оборотов при разных значениях нагрузки.
Таким образом, проведя сравнение, дать точный ответ на вопрос «Какой двигатель лучше?», нельзя. В зависимости от необходимой работы, задаваемых параметров и целей использования, использоваться могут оба варианта.
Так, для более малых моделей, лучшим будет вариант с коллектором. В габаритных приборах предпочтительней использовать бесколлекторный двигатель. При выборе прибора рекомендовано проконсультироваться со специалистом.
