Knowledge of working principle of brush motor and brushless motor

Prinsip kerja motor sikat

Struktur utama darimotor tanpa sikatMotor listrik terdiri dari stator + rotor + sikat, dan torsi diperoleh dengan memutar medan magnet untuk menghasilkan energi kinetik. Sikat selalu bersentuhan dengan komutator untuk menghantarkan listrik dan mengubah fase dalam putaran.

Motor sikat menggunakan komutasi mekanis, kutub magnet tidak bergerak, kumparan berputar. Saat motor bekerja, kumparan dan komutator berputar, sedangkan baja magnet dan sikat karbon tidak. Perubahan arah arus kumparan secara bolak-balik dicapai oleh komutator dan sikat yang berputar bersama motor.

Pada motor sikat, proses ini melibatkan pengelompokan dua ujung input daya kumparan, yang secara berurutan disusun melingkar, dipisahkan oleh bahan isolasi di antara satu sama lain, membentuk sesuatu yang menyerupai silinder, menjadi satu kesatuan organik yang berulang dengan poros motor, pasokan daya melalui dua pilar kecil yang terbuat dari karbon (sikat karbon), di bawah tekanan pegas, dari dua posisi tetap tertentu, tekanan pada input daya, dua titik kumparan silinder melingkar menjadi kumparan satu set listrik.

SebagaimotorSaat berputar, kumparan yang berbeda atau kutub yang berbeda dari kumparan yang sama diberi energi pada waktu yang berbeda, sehingga terdapat perbedaan sudut yang sesuai antara kutub ns dari kumparan yang menghasilkan medan magnet dan kutub ns dari stator magnet permanen terdekat. Medan magnet saling menarik dan saling menolak, menghasilkan gaya dan mendorong motor untuk berputar. Elektroda karbon meluncur di kepala kawat seperti sikat pada permukaan suatu objek, oleh karena itu disebut "sikat".

Pergeseran antar komponen akan menyebabkan gesekan dan hilangnya sikat karbon, yang perlu diganti secara berkala. Pergeseran antara sikat karbon dan kepala kawat koil dapat menyebabkan percikan listrik, kerusakan elektromagnetik, dan mengganggu peralatan elektronik.

Prinsip kerja motor tanpa sikat

Pada motor tanpa sikat (brushless motor), komutasi dilakukan oleh rangkaian kontrol di dalam pengontrol (umumnya sensor Hall + pengontrol, dan teknologi yang lebih canggih adalah encoder magnetik).

Motor tanpa sikat (brushless) menggunakan komutator elektronik, kumparan tidak bergerak, kutub magnet berputar. Motor tanpa sikat menggunakan seperangkat peralatan elektronik untuk mendeteksi posisi kutub magnet permanen melalui elemen Hall SS2712. Berdasarkan deteksi ini, rangkaian elektronik digunakan untuk mengubah arah arus dalam kumparan pada waktu yang tepat untuk memastikan pembangkitan gaya magnet ke arah yang benar untuk menggerakkan motor. Hal ini menghilangkan kekurangan motor sikat.

Rangkaian ini disebut pengontrol motor. Pengontrol motor tanpa sikat juga dapat mewujudkan beberapa fungsi yang tidak dapat diwujudkan oleh motor tanpa sikat, seperti menyesuaikan sudut pengalihan daya, mengerem motor, membalikkan arah putaran motor, mengunci motor, dan menggunakan sinyal rem untuk menghentikan pasokan daya ke motor. Kini, kunci alarm elektronik mobil baterai memanfaatkan sepenuhnya fungsi-fungsi ini.

Motor DC tanpa sikat adalah produk mekatronika tipikal, yang terdiri dari badan motor dan penggerak. Karena motor DC tanpa sikat dioperasikan dalam mode kontrol otomatis, motor ini tidak akan menambahkan kumparan start ke rotor seperti motor sinkron dengan pengaturan kecepatan frekuensi variabel dan start beban berat, dan tidak akan menyebabkan osilasi dan penyimpangan saat beban berubah.

Perbedaan mode pengaturan kecepatan antara motor sikat dan motor tanpa sikat.

Sebenarnya, kontrol kedua jenis motor tersebut adalah pengaturan tegangan, tetapi karena motor DC tanpa sikat menggunakan komutator elektronik, maka kontrol digital dapat dilakukan, dan motor DC tanpa sikat menggunakan komutator sikat karbon, sehingga dapat dikontrol dengan rangkaian analog tradisional yang dikendalikan silikon, dan relatif lebih sederhana.

1. Proses pengaturan kecepatan motor sikat adalah dengan menyesuaikan tegangan catu daya motor. Setelah penyesuaian, tegangan dan arus diubah oleh komutator dan sikat untuk mengubah kekuatan medan magnet yang dihasilkan oleh elektroda guna mencapai tujuan perubahan kecepatan. Proses ini dikenal sebagai pengaturan tekanan.

2. Proses pengaturan kecepatan motor tanpa sikat (brushless motor) adalah dengan membiarkan tegangan catu daya motor tetap tidak berubah, mengubah sinyal kontrol pengaturan listrik, dan mengubah laju switching tabung MOS daya tinggi oleh mikroprosesor untuk mewujudkan perubahan kecepatan. Proses ini disebut konversi frekuensi.

Perbedaan kinerja

1. Motor sikat memiliki struktur sederhana, waktu pengembangan yang lama, dan teknologi yang matang.

Pada abad ke-19, ketika motor pertama kali lahir, motor praktis yang ada adalah motor tanpa sikat, yaitu motor asinkron sangkar tupai AC, yang banyak digunakan setelah munculnya arus bolak-balik. Namun, motor asinkron memiliki banyak kekurangan yang tidak dapat diatasi, sehingga perkembangan teknologi motor berjalan lambat. Secara khusus, motor DC tanpa sikat belum mampu dioperasikan secara komersial. Dengan perkembangan teknologi elektronik yang pesat, motor ini baru perlahan-lahan dioperasikan secara komersial hingga beberapa tahun terakhir. Pada intinya, motor ini masih termasuk dalam kategori motor AC.

Motor tanpa sikat (brushless motor) lahir belum lama ini, orang-orang menciptakan motor DC tanpa sikat. Karena mekanisme motor DC tanpa sikat sederhana, mudah diproduksi dan diproses, mudah dirawat, mudah dikendalikan; motor DC juga memiliki respons cepat, torsi awal yang besar, dan dapat memberikan kinerja torsi nominal dari kecepatan nol hingga kecepatan nominal, sehingga telah banyak digunakan sejak kemunculannya.

2. Motor DC tanpa sikat memiliki kecepatan respons yang cepat dan torsi awal yang besar.

Motor DC tanpa sikat memiliki respons start yang cepat, torsi start yang besar, perubahan kecepatan yang stabil, hampir tidak terasa getaran dari kecepatan nol hingga kecepatan maksimum, dan dapat menggerakkan beban yang lebih besar saat start. Motor tanpa sikat memiliki resistansi start (reaktansi induktif) yang besar, sehingga faktor daya kecil, torsi start relatif kecil, suara start berupa dengung, disertai getaran yang kuat, dan beban penggerak kecil saat start.

3. Motor DC tanpa sikat (brushless) beroperasi dengan lancar dan memiliki efek pengereman yang baik.

Motor tanpa sikat diatur oleh pengaturan tegangan, sehingga start dan pengereman stabil, dan operasi kecepatan konstan juga stabil. Motor tanpa sikat biasanya dikontrol oleh konversi frekuensi digital, yang pertama-tama mengubah AC menjadi DC, lalu DC menjadi AC, dan mengontrol kecepatan melalui perubahan frekuensi. Oleh karena itu, motor tanpa sikat tidak berjalan mulus saat start dan pengereman, dengan getaran yang besar, dan hanya akan stabil saat kecepatan konstan.

4. Presisi kontrol motor DC sikat tinggi.

Motor DC tanpa sikat biasanya digunakan bersama dengan kotak reduktor dan dekoder untuk membuat daya keluaran motor lebih besar dan presisi kontrol lebih tinggi, presisi kontrol dapat mencapai 0,01 mm, hampir dapat membuat bagian yang bergerak berhenti di tempat yang diinginkan. Semua mesin perkakas presisi menggunakan akurasi kontrol motor DC. Karena motor tanpa sikat tidak stabil selama start dan pengereman, bagian yang bergerak akan berhenti di posisi yang berbeda setiap kali, dan posisi yang diinginkan hanya dapat dihentikan oleh pin pemosisian atau pembatas posisi.

5. Biaya penggunaan motor DC sikat rendah, perawatannya mudah.

Karena struktur motor DC tanpa sikat yang sederhana, biaya produksi rendah, banyak produsen, dan teknologi yang matang, maka motor ini banyak digunakan, seperti di pabrik, mesin perkakas pengolahan, instrumen presisi, dll. Jika motor rusak, cukup ganti sikat karbonnya, setiap sikat karbon hanya membutuhkan beberapa dolar, sangat murah. Teknologi motor tanpa sikat belum matang, harganya lebih tinggi, dan ruang lingkup aplikasinya terbatas, terutama untuk peralatan kecepatan konstan, seperti AC konversi frekuensi, lemari es, dll., di mana kerusakan motor tanpa sikat hanya dapat diganti.

6, tanpa sikat, gangguan rendah

Motor tanpa sikat menghilangkan sikat, perubahan paling langsung adalah tidak adanya percikan api yang dihasilkan motor sikat saat beroperasi, sehingga sangat mengurangi interferensi percikan listrik pada peralatan radio jarak jauh.

7. Tingkat kebisingan rendah dan pengoperasian yang lancar

Tanpa sikat, motor tanpa sikat akan memiliki gesekan yang jauh lebih sedikit selama pengoperasian, pengoperasian yang lebih halus, dan kebisingan yang jauh lebih rendah, yang merupakan dukungan besar untuk stabilitas pengoperasian model.

8. Masa pakai yang lama dan biaya perawatan yang rendah

Motor tanpa sikat (brushless) umumnya mengalami keausan pada bantalan, dari sudut pandang mekanis, motor tanpa sikat hampir tidak memerlukan perawatan, hanya perlu melakukan pembersihan debu jika diperlukan.