מוברש מול. מנועים ללא מברשות: מה ההבדל, ומה הכי טוב?

מנועים חשמליים DC הם מההמצאות החשובות ביותר שהעולם המודרני הסתמך עליהן רבות. מנועים אלה משמשים במכשירי חשמל ביתיים, כלי עבודה חשמליים, מזל"טים, מערכות קירור למחשבים, רובוטיקה וכלי רכב חשמליים.

שניים מהמנועים החשמליים DC הנפוצים ביותר בשימוש כיום הם מנועי DC מוברשים וללא מברשות. לשני המנועים יש את אותו רעיון בסיסי של שימוש באלקטרומגנטיות כדי לספק סיבובים מכניים. אבל עם תפיסות עיצוב שונות, למנועים מוברשים וללא מברשות יש הבדלים בביצועים, עלות ותחזוקה.

אז איזה עיצוב מנוע עדיף - מוברש או ללא מברשות?

כיצד פועל מנוע חשמלי DC?

מנועים חשמליים ממירים חשמל לאנרגיה מכנית. הם עושים זאת בכך שהם מאפשרים לחשמל לעבור דרך פיתולי נחושת, ויוצרים שדה אלקטרומגנטי שמלהיב את המגנטים הקבועים בתוך המנוע, מה שגורם לרוטור לנוע ולייצר מכאני אֵנֶרְגִיָה.

למרות שגם למנועים מוברשים וגם ללא מברשות יש את אותה מטרה של המרת חשמל לאנרגיה מכנית, העיצובים שלהם שונים. כדי להבין את ההבדל ביניהם, בואו נדבר על עיצוב מנוע, החל מהמנוע המוברש.

עיצוב מנוע מוברש

מנועים מוברשים כבר בייצור כבר למעלה ממאה שנה. ידוע שיש להם עיצוב פשטני תוך שימוש בזוג מברשות פחמן כדי לספק כוח למנוע. למנועים מוברשים תמיד יהיו ארבעה חלקים עיקריים, אלה הם:

• גַלגַל מְכַוֵן: החלק הנייח של המנוע. הוא מכיל את המגנטים הקבועים שגורמים לרוטור לנוע.
• רוטור: החלק המסתובב של המנוע. הוא מכיל סליל נחושת שכשהוא מופעל, הופך את סליל הנחושת לאלקטרומגנטי.
• קוֹמוּטָטוֹר: טבעת מתכת המבטיחה שהרוטור ימשיך להסתובב על ידי היפוך הקוטביות עבור כל חצי סיבוב של הרוטור.
• מברשות: חלק נייח עשוי פחמן המחובר ישירות למסופים של מקור הכוח. הם מעבירים כוח לטבעת הקומוטטור, אשר לאחר מכן מפעילה את הרוטור.

מנוע מוברש משתמש במברשות כדי להפעיל את המנוע באופן חשמלי תוך שהוא מאפשר לרוטור ולקומוטטור להסתובב. הרוטור מורכב מפיתולי נחושת שכאשר מופעלים, הופכים בעצם לאלקטרומגנט.

אז מה קורה אם שני מגנטים מתקרבים זה לזה?

ובכן, בהתאם ליישור הקטבים המגנטיים, הם ימשכו או ידחו זה את זה. המטרה של מנוע מוברש היא להשתמש במשיכה ודחייה כדי לסובב את המנוע. זה המקום שבו commutator הופך שימושי.

קומוטטור הוא טבעת מתכתית במרכז הרוטור שמחליפה את הקוטב המגנטי של הרוטור כל 180 מעלות. זה מבטיח למעשה שהקוטב המגנטי של הרוטור תמיד מתיישר עם אותו קוטב מגנטי של הסטטור, מה שגורם לדחייה.

התוצאה? רָצִיף לסיבובים מכניים יש מספיק כוח כדי להפעיל את הבלנדר שלך (או כל דבר שמשתמש במנוע מוברש).

עיצוב מנוע ללא מברשות

מנועים ללא מברשות החלו לצבור פופולריות בשנות ה-80 כאשר טרנזיסטורים הפכו נפוצים יותר באלקטרוניקה. לאחר זמין רכיבי מצב מוצק מילא תפקיד גדול בהפיכת מנועים חסרי מברשות ליישום עבור כלי עבודה חשמליים, מכשירי חשמל ביתיים ואלקטרוניקה. העיצוב המורכב אך היעיל שלהם נותן למנועים ללא מברשות מומנט רב יותר מאשר עמיתיהם המוברשים.

עיצוב מנוע ללא מברשות כולל מספר חלקים חיוניים. הם יכללו:

• גַלגַל מְכַוֵן: החלק הנייח של המנוע. הוא מכיל מספר סלילי נחושת אשר, כאשר מופעל, הופכים למגנט פעיל.
• רוטור: החלק המסתובב של המנוע. זה מכיל את המגנטים הקבועים שמסתובבים בגלל השדה האלקטרומגנטי בין הסטטור לרוטור.
• חיישן אפקט הול: חיישן שמזהה אילו סלילים מופעלים ואיזה סלילים לא.
• מעגל בקרה: מעגל אלקטרוני שנועד להחליט אילו סלילים בתוך הסטטור להפעיל.

כפי שהשם מרמז, מנועים ללא מברשות אינם משתמשים במברשות כדי להפעיל את המנוע. למנועים חסרי מברשות גם אין קומוטטורים נושאי זרם. במקום זאת, הוא משתמש בחיישן אפקט הול ומעגל בקרה כדי להבטיח שהקטבים המגנטיים המנוגדים של הסטטור והרוטור תמיד מיושרים. דבר נוסף שתמצאו שונה הוא שהסטטור מכיל את פיתולי הנחושת בעוד הרוטור מכיל את המגנטים הקבועים.

מנוע ללא מברשות פועל ביסודו כמו מנוע מוברש: שימוש בהבדלים בקטבים המגנטיים כדי להזיז את הרוטור, יצירת סיבוב ומומנט.

אבל בלי מברשות ומקומוטטורים, איך פיתולי הנחושת יכולים לקבל כוח?

פשוט, אתה הופך את פיתולי הנחושת לנייחים. אין צורך עוד במברשות עם פיתולי נחושת נייחים מכיוון שאתה יכול להפעיל ישירות את הסלילים דרך חוטים.

באשר לקומוטטורים, מנוע ללא מברשות משתמש בחיישן אפקט הול ובמעגל בקרה. חיישן אולם הוא חיישן עגול שטוח הממוקם ליד פיתולי הנחושת של הסטטור. מכיוון שהסטטור מכיל מספר סלילים, חיישן האולם יכול לזהות אם אחד מהסלילים הללו מופעל או לא.

לאחר מכן החיישן נותן את הקריאה שלו למעגל הבקרה ומחליט אילו סלילים להפעיל. אז אם המגנטים הקבועים של הרוטור מתקרבים לקטבים המגנטיים המושכים, מעגל הבקרה יפסיק להמריץ את הסלילים הללו ויפעיל את הסליל הבא שמושך את המגנטים הקבועים של הרוטור. מעגל הבקרה גם ימריץ את הסלילים לפני המגנטים הקבועים, יגרום לדחייה ויוסיף עוד יותר מומנט לסיבוב.

יתרונות וחסרונות של מנועים מוברשים וחסרי מברשת

עם ההבדלים בעיצוב המנוע, למנועים מוברשים וגם ללא מברשות יהיו יתרונות וחסרונות. להלן טבלה שתעזור לך להבין את החוזקות והחולשות שלהם:

האם כדאי לקנות חומרה עם מנוע מוברש או ללא מברשות?

כפי שניתן לראות בטבלה, מנועים ללא מברשות טובים יותר מכל הבחינות (למעט במחיר) מאשר מקבילם המוברש. הם מספקים מומנט גבוה יותר, האצת מהירות מהירה יותר, רעש נמוך יותר ויעילות גבוהה יותר, והם עמידים יותר.

אז כשיש לך הזדמנות לקנות כלי חדש, מכשיר מטבח, מזל"ט או כל דבר שצריך מנוע, בחירת פריטים עם מנוע ללא מברשות היא בדרך כלל האפשרות הטובה יותר.

אז האם מנועים מוברשים צריכים להיות מיושנים?

ובכן לא. במיוחד בגלל שמנוע ללא מברשות (בתוספת מעגל בקרה) יעלה משמעותית יותר מפריט המשתמש במנוע מוברש. ולמרות שמנוע ללא מברשות עדיף על מקבילו המוברש, זה לא אומר שמנוע מוברש גרוע. למעשה, מנוע מוברש הוא די טוב. אתה יכול להשיג את אותן משימות עם מנוע מוברש כמו שאנשים היו עושים עם מנוע ללא מברשות.

באופן כללי, מנועים ללא מברשות הם המנועים האידיאליים בתוך הכלים והציוד שלך. אבל יש גם מצבים שבהם אולי תרצה להשתמש במנועים מוברשים במקום. מצבים אלה יכללו:

• כאשר המנוע משמש בפרצים קצרים לרגע (למשל, בלנדר, מושבים חשמליים ומגבי שמשות)
• כאשר כלי/מכשיר הופך שימושי רק כמה פעמים בשנה
• כאשר המשימה אינה דורשת מומנט רב (למשל, צעצועים, פתחי אוורור)
• בתנאי הפעלה קיצוניים. מנועים מוברשים אינם זקוקים לחיישנים או מעגלי בקרה שעלולים להיכשל בתנאי מזג אוויר קיצוניים

ביצוע רכישות חכמות

כעת, כשאתה מבין את ההבדל בין מנועים מוברשים ללא מברשות, אני מקווה שזה מקל עליך לבצע רכישה חכמה בעת רכישת מכשירי חשמל, כלי עבודה וציוד למטבח. זה אמור להסביר גם מדוע פריטים מסוימים יקרים יותר ממקביליהם למרות שהם מגיעים מאותו מותג, בעלי אותם תכונות ומשתמשים באותו גורם צורה. זכור, רק בגלל שאתה יכול לקנות פריט פרימיום באמצעות מנוע ללא מברשות לא תמיד אומר שזה הדבר החכם לקנות.