Data modyfikacji:
Co to jest silnik szczotkowy? Jak działa? Jakie ma wady i zalety?
Silniki szczotkowe były do pewnego momentu najpowszechniej wykorzystywanym rodzajem silników w motoryzacji, automatyce i robotyce. Mają niezbyt skomplikowaną budowę, są tanie w skompletowaniu, wytworzeniu i eksploatacji. W dzisiejszym artykule opowiemy o tym, czym dokładnie charakteryzują się silniki szczotkowe, a także jak działają, jakie mają wady i zalety. Porównamy je także do urządzenia, jakim jest silnik bezszczotkowy.
Czym charakteryzuje się silnik szczotkowy?
Celem zastosowania silnika jest przemienianie energii elektrycznej w mechaniczną – potrzebujemy tego w narzędziach warsztatowych, urządzeniach codziennego użytku, samochodach, dronach i robotach. Silniki szczotkowe to podstawa w większości elektronarzędzi. Ich budowa bazuje na obecności szczotek, które zasilają komutator. Stąd ten rodzaj urządzeń nazywamy również silnikami komutatorowymi. Zadaniem szczotek jest wprowadzanie w ruch zwojów wirnika. Dzięki temu zmieniany jest kierunek płynącego prądu, który może przechodzić drogę w jedną stronę przez ramkę w sposób ciągły.
Silniki szczotkowe można podzielić na dwa podstawowe rodzaje: prądu stałego i przemiennego. Oprócz tego klasyfikujemy je również na podstawie ich budowy – można się spotkać z silnikiem szeregowym, bocznikowym i bocznikowo-szeregowym. Te różnią się od siebie w niewielkim zakresie – przykładowo rodzajem magnesu, rozmiarem, wagą, zastosowaniami i osiąganą prędkością obrotową. W silniku szczotkowym oprócz szczotek znajduje się:
Regulować prędkość tych silników możemy na kilka różnych sposobów – włączając dodatkową rezystancję w obwód stojana lub twornika, a także zmieniając napięcie zasilania.
Zalety i wady silników szczotkowych DC
Podstawową i największą zaletą silników szczotkowych jest stosunkowo niski koszt zarówno budowy, jak i eksploatacji. Stąd też ich popularność oraz fakt, że wciąż je stosujemy pomimo łatwej dostępności silników bezszczotkowych. Modele komutatorowe można w łatwy sposób przebudować, naprawić i wykorzystać nawet w najtrudniejszych warunkach. Trzeba wymieniać w nich szczotki, ale na szczęście nie jest to ani szczególnie skomplikowane, ani wybitnie kosztowne. Niestety silniki szczotkowe dość mocno się nagrzewają, szczególnie w porównaniu do tych bezszczotkowych. Może to spowodować uszkodzenie uzwojenia.
Silnik szczotkowy a silnik bezszczotkowy BLDC
Silnik bezszczotkowy (brushless) nie wymaga stosowania ani komutatora, ani szczotek. Jego głównymi elementami jest wirnik i stojan. Tutaj moment obrotowy powstaje w wyniku oddziaływania na siebie tych dwóch elementów. Od chwili, w której pojawił się na rynku, raczej wypiera z niego silniki szczotkowe. Oczywiście, wciąż znamy zastosowania, w których to te drugie niezmiennie wiodą prym, jednak do większości podstawowych sprzętów aktualnie wybiera się silniki BLDC. Te mają o około 10% wyższą sprawność, a ze względu na mniejszą liczbę elementów – są obarczone również mniejszym ryzykiem awarii.
Zalety i wady silników bezszczotkowych
Silniki bezszczotkowe dobrze radzą sobie w najróżniejszych zakresach pracy i są bardzo wydajne. Zazwyczaj mają malutkie obudowy, które umożliwiają umieszczenie ich nawet w niewielkich urządzeniach. Są ciche i stosunkowo rzadko wymagają konserwacji. Zdaje się, że cechuje je wyższa żywotność, a także potrzeba zużywania znacznie mniejszej ilości prądu do działania. Ich budowa jest znacznie prostsza niż silników szczotkowych. Te są uwielbiane przez mechaników i inne osoby zajmujące się profesjonalnie pracą z silnikami, ponieważ umożliwiają maksymalnie dokładną możliwość sterowania ich parametrami.
Silniki tego rodzaju są zdecydowanie droższe, ale uchodzą za mniej awaryjne. Niekoniecznie sprawdzają się jednak w trudnych warunkach. To jednak idealne urządzenia, gdy potrzebujemy niewielkich i lekkich komponentów do danej konstrukcji. Mogą być jednak stosowane w miejscach zagrożonych wybuchem, ponieważ nie są przyczyną powstawania zjawiska iskrzenia. Dzięki ograniczeniu zabiegów konserwacyjnych do minimum poprzez wyeliminowanie szczotek wewnątrz urządzenia, silniki te można stosować nawet w trudno dostępnych miejscach.
Zastosowanie silników szczotkowych nie ogranicza się do jednej dziedziny życia codziennego. Silniki DC wykorzystywane są w przemyśle wojskowym i maszynowym czy modelarstwie. Na rynku wciąż można znaleźć ogromną liczbę elektronarzędzi, w których zamontowano akurat silnik szczotkowy. Jeżeli zastanawiasz się nad zakupem wkrętarki, a producent nie napisał na niej, jaki wybrał silnik, prawdopodobnie będzie to akurat model szczotkowy.
Gdzie wykorzystujemy silniki bezszczotkowe?
Silniki bezszczotkowe są chętnie stosowane w napędach dysków optycznych, dyskach twardych komputerów, wentylatorach, samochodach elektrycznych. Wśród najpopularniejszych wentylatorów, w jakich wykorzystuje się silniki bezszczotkowe, można wymienić zaawansowane systemy chłodzenia komputerów – te są niewielkie, kompaktowe i ciche oraz dają duże możliwości w zakresie sterowania. Oprócz tego zużywają małą ilość energii, którą można spożytkować na inne funkcje komputera. Wśród innych sprzętów codziennego użytku, w których można znaleźć tego rodzaju silniki, nie sposób byłoby nie wymienić pralek, suszarek, klimatyzatorów, mikserów i elektronarzędzi.
Zdjęcie: Envato Elements
Polecamy:
Odkurzacze pionowe Dyson Gen5detect vs. Samsung Bespoke Jet AI
2024-11-21
Szczoteczka ultradźwiękowa. Co to jest i czym się różni od sonicznej?
2024-11-21
Przydatne gadżety podróżne. Co się przyda w podróży?
2024-11-20
Elegancki biały laptop – przegląd modeli popularnych marek
2024-11-19
Jeden przycisk robi różnicę! Oto zestaw bezprzewodowy Hama WKM-750 z klawiszem Assist AI
2024-11-19
Laptop do pracy zdalnej – Dell XPS 13 vs Apple MacBook Air M3
2024-11-19