A principal diferença é que um motor com escovas usa escovas físicas e um comutador para fornecer Corrente aos enrolamentos do motor, enquanto um motor sem escovas (BLDC) usa controladores eletrônicos em vez de escovas para comutar a Corrente nos enrolamentos. Nos motores com escovas, o design é simples, econômico e oferece bom torque em baixas velocidades, porém gera atrito e desgaste ao longo do tempo, exigindo manutenção regular. Motores sem escovas são mais complexos de integrar, mas eliminam o atrito, resultando em maior eficiência, vida útil mais longa, operação mais silenciosa e menos manutenção.
| Característica | Motor com escovas | Motor sem escovas |
|---|---|---|
| Eficiência | Média | Alta |
| Vida útil | Curta, devido ao desgaste das escovas | Longa, pois não há escovas para desgastar |
| Desempenho | Velocidade média, alto torque de partida | Maior velocidade |
| Ruído | Ruidoso devido ao atrito das escovas | Silencioso, devido à ausência de atrito |
| Custo | Menor custo inicial | Maior custo inicial por causa de circuitos de controle complexos |
| Complexidade | Simples, pode ser controlado com interruptores de balancim ou similar | Complexo, requer um controlador eletrônico |
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Motor de CC com escovas
Um motor de CC com escovas é composto por alguns componentes principais que, em conjunto com uma fonte de alimentação CC, criam um motor rotativo. A armadura, o comutador, as escovas e a configuração do ímã de campo podem ser vistos na Figura 1 abaixo.
Figura 1: Desenho (esquerda) e exemplo real (direita) de motores de CC com escovas
Nosso desenho mostra uma armadura simplificada para facilitar a visualização da Corrente fluindo; no entanto, motores de CC com escovas possuem múltiplos enrolamentos de bobina na armadura. As escovas alimentam o comutador, que entrega Corrente através da armadura com polaridade oposta ao ímã permanente. Isso faz a armadura girar pela atração dos ímãs.
Motores de CC com escovas são fáceis de operar, pois estão entre os tipos de motor mais simples; contudo, terão vida útil mais curta em comparação aos motores sem escovas. Devido ao contato físico das escovas com o comutador, faiscamento é um problema comum nesses motores. Esse contato físico também desgasta as escovas com o tempo e resulta em alguma perda de energia pelo atrito gerado.
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Controlador de motor de CC sem escovas
Um motor de CC sem escovas (BLDC) elimina as principais ineficiências de seu equivalente com escovas. O motor é composto por ímãs permanentes e bobinas que, por meio de uma série de intervalos de energização perfeitamente sincronizados, fazem o ímã permanente no centro girar ao redor das bobinas que o cercam. Incluímos um diagrama de motor sem escovas como referência na Figura 2 abaixo.
Figura 2: Desenho (esquerda) e exemplo real (direita) de motores de CC sem escovas
As bobinas do motor sem escovas são energizadas em uma sequência específica (Figura 3), o que faz os ímãs permanentes no rotor girarem. Isso ocorre sem qualquer contato físico e permite um motor CC mais eficiente e duradouro.
Figura 3: Sequência de energização das bobinas
Para seguir a saída mostrada na Figura 3, o motor de CC sem escovas requer uma Unidade de Controle Eletrônico (ECU) para determinar a posição do rotor e quais bobinas energizar.
Diferente dos motores de CC com escovas, que requerem 12VDC aplicados diretamente no motor para girar, o motor de CC sem escovas necessita de alimentação trifásica. Isso significa que um controlador de motor de CC sem escovas deve fornecer a potência adequada às diferentes bobinas para obter rotação. Ao usar nosso LC-241 Brushless DC Motor Controller, 12VDC a 5A podem ser aplicados aos terminais de entrada usando uma fonte de alimentação. Isso é então convertido em potência trifásica para controlar nossos motores sem escovas personalizados. Na próxima seção, um diagrama básico de cabeamento ajudará a testar um atuador de CC sem escovas.
Cabeamento de motores sem escovas para interruptores de balancim
A Progressive Automations oferece o PA-14 Mini Linear Actuator na opção CC sem escovas para pedidos personalizados. Nosso esquemático de cabeamento para os atuadores PA-14 sem escovas pode ser visto na Figura 4 abaixo.
Figura 4: Esquema de ligação do atuador PA-14 sem escovas
Passo 1
Conecte os 3 fios do controlador do motor do Atuador PA-14 sem escovas ao LC-241 Brushless DC Motor Controller. Os fios geralmente são verde, azul e branco, que se conectam aos terminais U, V e W, respectivamente. Certifique-se de que as conexões do motor sem escovas estejam bem apertadas. Se os fios forem de cores diferentes, conectá-los na ordem errada apenas moverá o atuador linear elétrico na direção oposta à pretendida.
Passo 2
Conecte o pino SPD ao Terra da sua fonte de 12 VDC para habilitar o potenciômetro integrado de controle de Velocidade. Certifique-se de girar esse potenciômetro no sentido horário para obter a Velocidade máxima.
Passo 3
Conecte o pino GND aos pinos Comuns do seu interruptor de balancim.
Passo 4
Conecte o pino RUN a ambos os lados do interruptor de balancim. Isso é importante, pois tanto o avanço quanto o retorno precisam do pino RUN fazendo contato com o Terra para funcionar.
Passo 5
Conecte o pino REV a um lado do interruptor de balancim. Esse lado corresponderá à direção de reverso.
Passo 6
Aplique 12VDC ao controlador do motor de CC sem escovas; um ruído indicativo pode ser ouvido na energização inicial.
Figura 5: Fiação física do atuador PA-14 sem escovas
A configuração básica agora está concluída; usando o interruptor de balancim, o atuador pode ser estendido e recolhido. O problema com um atuador de motor de CC sem escovas é que os fins de curso internos não conseguem cortar a alimentação do atuador como ocorre nos motores de CC com escovas. Isso porque a alimentação que entra no Motor PA-14 sem escovas é trifásica. O atuador elétrico PA-14 sem escovas vem com Feedback de fim de curso integrado, que pode ser utilizado com um CLP (PLC) ou microcontrolador para indicar que o atuador está no fim de Recorrido. O Feedback atua como um interruptor que passa de Normalmente Fechado para Normalmente Aberto, o que é essencial para integrar um PA-14 sem escovas em aplicações reais.
Também temos um artigo sobre Estender & retrair continuamente o Recorrido de um atuador com motor de CC sem escovas como referência, com exemplos de código.
O novo e aprimorado mini atuador PA-01 (atualização do PA-14) é o modelo atual que oferecemos, com uma variedade de benefícios adicionais. Para comparação, confira as tabelas abaixo e faça o upgrade com confiança!
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|
PA-01 |
PA-14 |
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Opções de Carga dinâmica |
16, 28, 56, 112, 169, 225 lbs |
35, 50, 75, 110, 150 lbs |
|
Maior Carga |
225 lbs |
150 lbs |
|
Maior Velocidade |
3.54 "/sec |
2.00"/sec |
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Grau de proteção IP |
IP65 |
IP54 |
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Opções de Recorrido |
1" to 40" |
1" to 40" |
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Feedback por efeito Hall |
Opcional |
Não |
Cabeamento de motores com escovas para interruptores de balancim
A maioria dos nossos atuadores lineares elétricos já sai da prateleira com motores de CC com escovas. A operação simples desses motores permite que interruptores de balancim sejam ligados entre a fonte de alimentação CC e o motor com escovas sem a necessidade de controlador adicional.
Figura 6: Esquema de ligação de um interruptor de balancim a um atuador com motor com escovas
O diagrama de cabeamento do atuador linear acima pode ser implementado seguindo alguns passos:
- Os terminais superior esquerdo e inferior direito devem ser conectados ao terra da fonte de alimentação.
- Os terminais superior direito e inferior esquerdo devem ser conectados ao terminal +12V da fonte de alimentação.
- Os terminais central direito e central esquerdo devem ser conectados às 2 entradas do atuador.
Esse tipo de cabeamento de interruptor para atuadores permite ao operador mudar a direção do fluxo de Corrente elétrica que entra no atuador para alterar a direção de deslocamento. Para um exemplo físico de um circuito de cabeamento de atuador com interruptor de balancim, este vídeo é um ótimo exemplo.
Figura 7: Fiação física de um interruptor de balancim a um atuador com motor com escovas
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Qual é a principal diferença entre motores de CC com escovas e sem escovas?
Motores com escovas usam escovas de carbono e um comutador para fornecer Corrente aos enrolamentos do motor, enquanto motores de CC sem escovas (BLDC) usam controladores eletrônicos para comutar a Corrente. Motores com escovas são mais simples, econômicos e oferecem bom torque em baixas velocidades, enquanto os sem escovas têm maior eficiência, vida útil mais longa e operação mais silenciosa.
Qual tipo de motor é melhor para uso de longa duração — com escovas ou sem escovas?
Motores sem escovas são melhores para uso prolongado porque não têm escovas que se desgastam. Isso reduz o atrito, o calor e a necessidade de manutenção, permitindo uma vida operacional significativamente mais longa em comparação aos motores com escovas.
Quais são as principais vantagens dos motores de CC sem escovas?
Motores de CC sem escovas oferecem maior eficiência, vida útil mais longa, desempenho mais silencioso e controle aprimorado de Velocidade e torque. Eles também geram menos calor e exigem pouca ou nenhuma manutenção, sendo ideais para aplicações contínuas ou de precisão.
Quais são as desvantagens dos motores sem escovas em comparação aos com escovas?
As principais desvantagens dos motores sem escovas são o maior custo inicial e a necessidade de um controlador eletrônico. Isso os torna mais complexos e mais caros de instalar do que os motores com escovas, que são mais simples e baratos para aplicações básicas com ciclos não contínuos.
Motores sem escovas realmente duram mais?
Sim. Como não possuem escovas que se desgastam por atrito, motores sem escovas podem durar mais do que motores com escovas, especialmente em aplicações contínuas ou de alto Ciclo de trabalho.
Motores sem escovas são mais eficientes ou mais potentes do que os com escovas?
Motores sem escovas são mais eficientes porque desperdiçam menos energia em forma de calor e mantêm torque consistente. Embora ambos os tipos possam oferecer alto desempenho, os projetos sem escovas proporcionam melhores relações potência-peso e operação mais suave no geral.
Um motor sem escovas vale o custo mais alto?
Na maioria dos casos, sim. O maior custo inicial é compensado pela redução na manutenção, maior eficiência energética e vida útil mais longa, o que reduz o custo total de propriedade ao longo do tempo.
Motores sem escovas exigem menos manutenção?
Sim. Como não há escovas ou comutadores para substituir, motores sem escovas requerem manutenção mínima — geralmente apenas limpeza ou inspeção periódica para pó e detritos.
Um motor sem escovas pode superaquecer? Como prevenir?
Motores sem escovas podem superaquecer por causas elétricas se sobrecarregados ou mal ventilados, de modo que o calor da Corrente elétrica não consiga escapar, mas isso é menos comum do que em motores com escovas, que podem superaquecer por causas mecânicas e elétricas. O superaquecimento pode ser prevenido usando uma classificação de força adequada, um controlador de motor corretamente dimensionado e garantindo fluxo de ar suficiente.
Qual tipo de motor é melhor para atuadores lineares e sistemas de automação?
Motores de CC sem escovas são geralmente a melhor escolha para atuadores lineares e sistemas de automação. Eles oferecem movimento mais suave, maior eficiência e vida útil mais longa — todos cruciais para aplicações precisas, contínuas ou de alto Ciclo de trabalho. Motores com escovas, porém, continuam sendo uma boa opção para aplicações simples ou de baixo custo, nas quais se esperam ciclos curtos de operação.
Em resumo
Motores de CC com escovas têm bobinas no centro que giram ao redor de ímãs permanentes, enquanto motores de CC sem escovas têm um ímã permanente no centro que gira ao redor das bobinas. O design sem escovas é mais adequado para aplicações que se beneficiem de sua vida útil mais longa e maior eficiência energética. Para uma operação mais simples e fácil, aplicações com tempos de ciclo curtos podem aproveitar o design amigável dos motores com escovas.
Se você tiver qualquer dúvida ou desejar discutir mais sobre nossos produtos, não hesite em entrar em contato conosco! Somos especialistas no que fazemos e queremos garantir que você encontre a melhor solução para sua aplicação.
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