Temel fark, fırçalı bir motorun elektrik akımını motor sargılarına iletmek için fiziksel fırçalar ve bir komütatör kullanması; fırçasız bir motorun (BLDC) ise sargılar içindeki elektrik akımını anahtarlamak için fırça yerine elektronik kontrol cihazları kullanmasıdır. Fırçalı motorlarda tasarım basit, maliyet-etkindir ve düşük hızlarda iyi tork sağlar; ancak zamanla sürtünme ve aşınmaya neden olur, düzenli bakım gerektirir. Fırçasız motorların entegrasyonu daha karmaşıktır, fakat sürtünmeyi ortadan kaldırarak daha yüksek verimlilik, daha uzun ömür, daha sessiz çalışma ve daha az bakım sağlar.
| Özellik | Fırçalı Motor | Fırçasız Motor |
|---|---|---|
| Verimlilik | Orta | Yüksek |
| Ömür | Kısa, fırça aşınması nedeniyle | Uzun, aşınacak fırçalar olmadığı için |
| Performans | Orta hız, yüksek ilk kalkış torku | Daha yüksek hız |
| Gürültü | Fırça sürtünmesi nedeniyle gürültülü | Sürtünme az olduğu için sessiz |
| Maliyet | Daha düşük başlangıç maliyeti | Karmaşık kontrol devreleri nedeniyle daha yüksek başlangıç maliyeti |
| Karmaşıklık | Basit; rocker anahtarlar veya benzerleriyle kontrol edilebilir | Karmaşık; elektronik bir kontrol cihazı gerektirir |
Fırçalı DC Motor
Bir fırçalı DC motor, bir DC güç kaynağıyla birlikte dönen bir motor oluşturan birkaç ana bileşenden oluşur. Armatür, komütatör, fırçalar ve alan mıknatısı konfigürasyonu aşağıdaki Şekil 1’de görülebilir.
Şekil 1: Fırçalı DC motorların çizimi (sol) ve gerçek örneği (sağ)
Çizimimiz, akımın akışını daha kolay göstermek için basitleştirilmiş bir armatür göstermektedir; ancak fırçalı DC motorların armatürleri üzerinde birden fazla bobin sargısı bulunur. Fırçalar, komütatörü besler ve bu da akımı, kalıcı mıknatısın zıt polaritesinde armatürden geçirir. Bu, mıknatısların çekiminden dolayı armatürün dönmesine neden olur.
Fırçalı DC motorlar, en basit motor tiplerinden biri olduklarından çalıştırması kolaydır; ancak fırçasız motorlara kıyasla daha kısa bir ömre sahiptirler. Fırçaların komütatörle fiziksel temas kurması nedeniyle, kıvılcım oluşumu fırçalı motorlarda yaygın bir sorundur. Bu fiziksel temas zamanla fırçaların aşınmasına da yol açar ve oluşan sürtünme nedeniyle bir miktar enerji kaybı meydana gelir.
Fırçasız DC Motor Kontrol Cihazı
Fırçasız bir DC motor (BLDC), fırçalı muadilinin temel verimsizliklerini ortadan kaldırır. Motor, bir dizi mükemmel zamanlanmış enerjilendirme aralıklarıyla, ortadaki kalıcı mıknatısın çevresindeki bobinlerin etrafında dönmesini sağlayan kalıcı mıknatıslar ve bobinlerden oluşur. Referans için aşağıdaki Şekil 2’de fırçasız motora ait bir diyagram ekledik.
Şekil 2: Fırçasız DC motorların çizimi (sol) ve gerçek örneği (sağ)
Fırçasız motordaki bobinler belirli bir sırayla enerjilendirilir (Şekil 3) ve bu, rotordaki kalıcı mıknatısların dönmesine neden olur. Bu, herhangi bir fiziksel temas olmadan gerçekleşir ve daha verimli, daha uzun ömürlü bir DC motor sağlar.
Şekil 3: Bobin enerjilendirme sırası
Şekil 3’te gösterilen çıktıyı takip etmek için, fırçasız DC motorun, rotorun konumunu ve hangi bobinlerin enerjilendirileceğini belirlemek üzere bir Elektronik Kontrol Ünitesine (ECU) ihtiyacı vardır.
Dönmesi için motorun uçlarına doğrudan 12 VDC uygulanmasını gerektiren fırçalı DC motorların aksine, fırçasız DC motor 3 fazlı güç gerektirir. Bu, bir Fırçasız DC Motor kontrol cihazının, dönüşü sağlamak için farklı bobinlere uygun gücü vermesi gerektiği anlamına gelir. LC-241 Fırçasız DC Motor Kontrol Cihazımız kullanıldığında, bir güç kaynağı ile giriş terminallerine 5A’de 12 VDC uygulanabilir. Bu, fırçasız özel motorlarımızı kontrol etmek için 3 fazlı güce dönüştürülür. Bir sonraki bölümde, temel bir kablolama diyagramı fırçasız bir DC aktüatörü test etmeye yardımcı olacaktır.
Fırçasız Motorların Rocker Anahtarlara Kablolanması
Progressive Automations, özel siparişler için PA-14 Mini Lineer Aktüatör modelinin Fırçasız DC seçeneğini sunar. Fırçasız PA-14 aktüatörler için kablolama şemamız aşağıdaki Şekil 4’te görülebilir.
Şekil 4: Fırçasız PA-14 aktüatör için kablolama şeması
Adım 1
PA-14 Fırçasız Aktüatörden gelen 3 motor kontrol kablosunu LC-241 Fırçasız DC Motor Kontrol Cihazına bağlayın. Kablolar genellikle yeşil, mavi ve beyazdır; sırasıyla U, V ve W terminallerine bağlanacaktır. Fırçasız motor bağlantılarının sıkı şekilde sabitlendiğinden emin olun. Kablolar farklı renklerdeyse, yanlış sırada bağlamak, elektrikli lineer aktüatörü yalnızca amaçlananın ters yönünde hareket ettirecektir.
Adım 2
Hız kontrolü için yerleşik potansiyometreyi devreye almak üzere SPD pinini 12 VDC güç kaynağınızın Toprak hattına bağlayın. Tam hız için bu potansiyometrenin saat yönünde çevrildiğinden emin olun.
Adım 3
GND pinini rocker anahtarınızın ortak (Common) pinlerine bağlayın.
Adım 4
RUN pinini rocker anahtarın her iki tarafına bağlayın. Bu önemlidir; çünkü ileri ve geri yönde çalışmak için RUN pininin Toprak ile temas etmesi gerekir.
Adım 5
REV pinini rocker anahtarın bir tarafına bağlayın. Bu taraf, rocker anahtarın geri yön tarafı olacaktır.
Adım 6
Fırçasız DC motor kontrol cihazına 12 VDC uygulayın; ilk enerjilendirmede bir uyarı sesi duyulabilir.
Şekil 5: Fırçasız PA-14 aktüatörün fiziksel kablolaması
Temel kurulum artık tamamlandı; rocker anahtarı kullanarak aktüatörü uzatıp geri çekebilirsiniz. Fırçasız DC motorlu bir aktüatördeki sorun, dahili limit anahtarlarının fırçalı DC motorlarda olduğu gibi aktüatöre giden gücü kesememesidir. Bunun nedeni, PA-14 Fırçasız Motora giden gücün 3 fazlı güç olmasıdır. PA-14 fırçasız elektrikli aktüatör, bir PLC veya mikrodenetleyici ile kullanılabilecek yerleşik limit anahtarı geri beslemesi ile gelir ve aktüatörün vuruş mesafesinin sonunda olduğunu bildirmek için kullanılabilir. Geri besleme, bir Normalde Kapalı’dan Normalde Açık’a anahtar gibi davranır ve bir PA-14 fırçasız aktüatörün gerçek dünya uygulamalarına entegrasyonu için kritiktir.
Ayrıca, kodlama örnekleriyle referans olması için Fırçasız DC Motorla Bir Aktüatörün Vuruş Mesafesini Sürekli Uzatıp Geri Çekme konulu bir makalemiz de var.
Yeni ve geliştirilmiş PA-01 mini aktüatör (PA-14 yükseltmesi), çeşitli ek avantajlarla sunduğumuz mevcut modeldir. Karşılaştırma için aşağıdaki tablolara göz atın ve güvenle yükseltin!
|
| PA-01 | PA-14 |
| Dinamik Yük Seçenekleri | 16, 28, 56, 112, 169, 225 lb | 35, 50, 75, 110, 150 lb |
| En yüksek Yük | 225 lb | 150 lb |
| En yüksek Hız | 3,54 inçç/s | 2,00 inçç/s |
| IP derecesi | IP65 | IP54 |
| Vuruş mesafesi seçenekleri | 1 inç to 40 inç | 1 inç to 40 inç |
| Hall etkisi geri beslemesi | İsteğe bağlı | Hayır |
Fırçalı Motorların Rocker Anahtarlara Kablolanması
Çoğu elektrikli lineer aktüatörümüz raflardan fırçalı DC motorlarla gelir. Fırçalı DC motorların kolay kullanımı sayesinde, DC güç kaynağı ile fırçalı motor arasına, ek bir kontrol cihazına gerek kalmadan rocker anahtarlar bağlanabilir.
Şekil 6: Fırçalı motorlu bir aktüatöre rocker anahtarın kablolama şeması
Yukarıdaki lineer aktüatör kablolama diyagramı, birkaç adımı izleyerek elde edilebilir:
- Sol üst ve sağ alt terminaller, güç kaynağının toprak hattına bağlanmalıdır.
- Sağ üst ve sol alt terminaller, güç kaynağının +12V terminaline bağlanmalıdır.
- Orta sağ ve orta sol terminaller, aktüatörden gelen 2 inputs bağlantılarına bağlanmalıdır.
Bu tür bir aktüatör anahtarı kablolaması, operatörün, aktüatöre giren elektrik akımı yönünü değiştirerek hareket yönünü değiştirmesine olanak tanır. Rocker anahtarlı bir aktüatör kablolama devresinin fiziksel bir örneği için, bu video harika bir örnektir.
Şekil 7: Fırçalı motorlu bir aktüatöre rocker anahtarın fiziksel kablolaması
Fırçalı ve fırçasız DC motorlar arasındaki temel fark nedir?
Fırçalı motorlar, akımı motor sargılarına iletmek için karbon fırçalar ve bir komütatör kullanırken, fırçasız DC (BLDC) motorlar akımı anahtarlamak için elektronik kontrol cihazları kullanır. Fırçalı motorlar daha basit, daha ekonomik ve düşük hızlarda iyi tork sağlar; fırçasız motorlar ise daha yüksek verimlilik, daha uzun ömür ve daha sessiz çalışma sunar.
Uzun vadeli kullanım için hangi motor daha iyidir — fırçalı mı fırçasız mı?
Fırçasız motorlar, aşınacak fırçaları olmadığı için uzun vadeli kullanımda daha iyidir. Bu, sürtünmeyi, ısıyı ve bakım ihtiyacını azaltır; fırçalı motorlara kıyasla önemli ölçüde daha uzun çalışma ömrü sağlar.
Fırçasız DC motorların başlıca avantajları nelerdir?
Fırçasız DC motorlar daha yüksek verimlilik, daha uzun ömür, daha sessiz performans ve gelişmiş hız ile tork kontrolü sunar. Ayrıca daha az ısı üretirler ve çok az bakım gerektirirler; bu da onları sürekli veya hassas uygulamalar için ideal kılar.
Fırçasız motorların, fırçalı motorlara kıyasla dezavantajları nelerdir?
Fırçasız motorların başlıca dezavantajları, daha yüksek başlangıç maliyeti ve elektronik bir kontrol cihazı gerektirmeleridir. Bu durum, onları kurulumu fırçalı motorlara göre daha karmaşık ve pahalı hale getirir; fırçalı motorlar, kesintili döngülü basit uygulamalar için daha basit ve ucuzdur.
Fırçasız motorlar gerçekten daha uzun mu dayanır?
Evet. Sürtünmeyle aşınan fırçaları olmadığı için, fırçasız motorlar özellikle sürekli veya yüksek görev döngülü uygulamalarda fırçalı motorlardan daha uzun ömürlü olabilir.
Fırçasız motorlar, fırçalı motorlardan daha verimli veya güçlü müdür?
Fırçasız motorlar daha verimlidir; çünkü enerjiyi ısı olarak daha az boşa harcar ve tutarlı tork çıktısı sağlar. Her iki tip de güçlü performans sunabilse de, fırçasız tasarımlar daha iyi güç/ağırlık oranı ve genel olarak daha pürüzsüz bir çalışma sağlar.
Fırçasız bir motor daha yüksek maliyete değer mi?
Çoğu durumda evet. Daha yüksek başlangıç maliyeti, azaltılmış bakım, daha yüksek enerji verimliliği ve daha uzun ömür sayesinde zaman içinde toplam sahip olma maliyetinin düşmesiyle dengelenir.
Fırçasız motorlar daha az bakım gerektirir mi?
Evet. Değiştirilmesi gereken fırça veya komütatör olmadığından, fırçasız motorlar minimum bakım gerektirir — genellikle yalnızca toz ve kir için periyodik temizlik veya kontrol yeterlidir.
Fırçasız motor aşırı ısınır mı ve bu nasıl önlenebilir?
Fırçasız motorlar, aşırı yüklenirse veya havalandırması zayıfsa elektriksel nedenlerle ısınabilir; elektrik akımından oluşan ısının uzaklaşamaması buna yol açar. Ancak bu, hem mekanik hem de elektriksel nedenlerle ısınabilen fırçalı motorlara göre daha az yaygındır. Aşırı ısınma, uygun kuvvet (yük) seçimi, doğru değerlerde bir motor kontrol cihazı kullanımı ve yeterli hava akışıyla önlenebilir.
Lineer aktüatörler ve otomasyon sistemleri için hangi motor türü en iyisidir?
Genel olarak lineer aktüatörler ve otomasyon sistemleri için en iyi seçenek fırçasız DC motorlardır. Daha pürüzsüz hareket, daha yüksek verimlilik ve daha uzun hizmet ömrü sağlarlar — bunların tümü hassas, kesintisiz veya yüksek görev döngülü uygulamalar için kritiktir. Ancak, kısa çalışma döngülerinin beklendiği basit veya düşük maliyetli uygulamalar için fırçalı motorlar hâlâ iyi bir seçenek olabilir.
Özet
Fırçalı DC motorların merkezinde kalıcı mıknatısların etrafında dönen bobinler bulunurken, fırçasız DC motorlarda merkezde bobinlerin etrafında dönen kalıcı mıknatıslar bulunur. Fırçasız motor tasarımı, daha uzun ömrü ve daha yüksek enerji verimliliğinden yararlanacak uygulamalar için daha uygundur. Daha basit ve kolay kullanım için, kısa çevrim sürelerine sahip uygulamalar fırçalı DC motorların kullanıcı dostu tasarımından faydalanabilir.
Herhangi bir sorunuz varsa veya ürünlerimizi daha detaylı konuşmak isterseniz, lütfen bizimle iletişime geçmekten çekinmeyin! Alanımızda uzmanız ve uygulamanız için en iyi çözümü bulmanızı sağlamak istiyoruz.
sales@progressiveautomations.com | 1-800-676-6123