Apa perbedaan antara Brushed vs Brushless Motor?

Apa perbedaan antara Brushed vs Brushless Motor?

Gambar 1: Perbedaan antara motor dengan Brushless.

Motor Brikat vs motor Brushless, apa perbedaan?

Motor DC Brikat dan brushless adalah dua jenis motor listrik yang berbeda. Dalam istilah sederhana, perbedaannya adalah motor yang disikat memiliki kontak listrik sikat, yang menyebabkan motor berputar. Di sisi lain, motor brushless bergantung pada elektronik daripada sikat untuk memutar motor. Cara lain untuk menggambarkannya adalah bahwa motor brushless memiliki magnet berputar di tengah, sementara motor yang disikat memiliki magnet stasioner pada bagian luar.

Angka 1 menunjukkan perbedaan visual di antara keduanya, namun operasi masing-masing juga sama sekali berbeda. Perbedaan utama di antara mereka adalah jenis komutasi yang mereka gunakan:

1. Komutasi:
   • Motor yang disikat menggunakan kuas mekanik dan komutator untuk beralih arah arus dalam windings, yang pada gilirannya menghasilkan medan magnet untuk menghasilkan torsi dan memutar motor.
   • Motor Brushless, di sisi lain, memanfaatkan kontrol elektronik dan sensor magnetik (misalnya, sensor efek Hall) untuk beralih arah saat ini dalam windings tanpa kontak mekanik apapun. Kontrol elektronik ini sering dalam bentuk driver eksternal atau pengontrol kecepatan elektronik terintegrasi ("integrated electronic speed controller", ESC).
2. Efisiensi:
   • Motor Brushless umumnya lebih efisien daripada motor yang disikat karena mereka tidak memiliki gesekan dan kerugian energi yang terkait dengan kuas dan komutator. Hal ini mengarah pada kinerja yang lebih baik, waktu yang lebih lama, dan mengurangi konsumsi energi.
3. Pemeliharaan dan jangka hidup:
   • Motor pengereman membutuhkan lebih banyak perawatan karena pemakaian dan air mata pada kuas dan komutator, yang pada akhirnya dapat menyebabkan penurunan kinerja dan kegagalan motor. Penggantian kuas diperlukan secara berkala untuk mempertahankan kinerja yang optimal.
   • Motor Brushless memiliki bagian bergerak yang lebih sedikit dan tidak ada kontak mekanis, yang menghasilkan jangka hidup yang lebih panjang dan mengurangi persyaratan pemeliharaan.
4. Kebisingan dan getaran:
   • Motor Brushless biasanya menghasilkan kebisingan lebih sedikit dan getaran dibandingkan dengan motor yang memerah karena mereka tidak memiliki kuas atau komutator yang dapat menyebabkan kebisingan mekanis.
5. Biaya dan kompleksitas:
   • Motor Brushless umumnya lebih mahal dan kompleks karena persyaratan sistem kontrol elektronik untuk komutasi. Namun, keuntungan mereka dalam hal efisiensi, rentang hidup, dan pemeliharaan sering lebih berat dari perbedaan biaya awal.

Diagram Brushless Motor

Di dalam rotor sebuah motor brushless, magnet permanen hadir, sementara stator menampung angin. Pengaturan ini adalah kebalikan dari lokasi stator dan rotor dalam sebuah motor DC disikat.  Motor DC yang disikat mulai dirotasi ketika arus dipasok ke arah angin melalui komutator dan kuas. Sebagai penggerak motor, komutator dan pasangan sikat selanjutnya berenergi, mengarahkan aliran arus ke berbagai jenis dan menjaga rotasi. motor Brushless mencapai komutasi tanpa bergantung pada kuas atau komutator. Sebaliknya, mereka memanfaatkan sensor kutub magnet (seperti elemen Hall atau Hall effect Hall) untuk mengidentifikasi posisi kutub magnet magnet permanen. Selain itu, pengemudi diminta untuk memandu aliran arus melalui angin sesuai dengan posisi kutub magnet yang terdeteksi.

Prinsip Motor Brushless

Untuk menjelaskan prinsip rotasi motor brushless, mari kita pertimbangkan sebuah model 2-pole yang disederhanakan, tiga fase seperti yang digambarkan dalam Gambar 2.

Magnet rotor terdiri dari kutub utara dan kutub selatan, masing-masing memiliki sudut kutub magnet 180 °. Sensor kutub magnet Ha, Hb, dan Hc memposisikan 120 ° terpisah dan mendeteksi kutub utara dari magnet rotor, kemudian menghasilkan sinyal.

Mengenai stator, kumparan fase-U, kumparan phase-V, dan kumparan phase-W juga ditempatkan 120 ° terpisah dan diimbangi dari sensor kutub magnet sebesar 60 °.

Ketika arus mengalir dari sirkuit penggerak ke motor untuk setiap fase berkelok-kelok dari stator, sebuah kutub selatan diciptakan pada sisi diameter bagian dalam dari stator. Sebaliknya, ketika arus yang mengalir ke arah yang berlawanan, sebuah kutub utara dihasilkan pada sisi diameter bagian dalam dari stator. Angka 3 menggambarkan kondisi ketika arus mengalir dari phase-U ke phase-V.

 Gambar 3: Prinsip motor brushless Sederhana

Metode kontrol dari sebuah motor Brushless

Sebuah motor brushless dikendalikan oleh pengendali elektronik yang mengatur daya yang dipasok ke motor. Berikut ini adalah langkah-langkah dasar untuk mengendalikan motor DC brushless:

1. Hall Effect Sensor: Motor Brushless menggunakan sensor Hall Effect untuk menentukan posisi dari rotor dan memberikan umpan balik kepada pengontrol.
2. Electronic Commutation: Pengendali elektronik menggunakan informasi dari sensor Hall Effect untuk menentukan urutan yang tepat dari arus yang akan dipasok ke windings stator.
3. Power MOSFETs atau IGBTs: Pengendali menggunakan daya MOSFETs atau IGBTs untuk beralih arus yang dipasok ke windings stator.
4. PWM Signals: kontroler ini menggunakan sinyal Pulse Width Modulation (PWM) untuk mengatur kecepatan dan torsi motor dengan menyesuaikan siklus tugas dari sinyal PWM.
5. Input Signal: The controller menerima sinyal input dari sumber kontrol, seperti mikrokontroler, untuk mengatur kecepatan dan arah motor yang diinginkan.

Metode yang tepat untuk mengendalikan motor brushless bergantung pada motor dan kontroler spesifik yang digunakan, tetapi langkah-langkah ini memberikan gambaran umum dari proses tersebut.

Bagaimana cara Anda mengontrol kecepatan sebuah brushless motor

Kecepatan motor DC brushless dikendalikan dengan menyesuaikan frekuensi tenaga listrik yang dipasok ke motor. Berikut ini adalah langkah-langkah dasar untuk mengendalikan kecepatan motor brushless:

1. Electronic Controller: Sebuah kontroler elektronik digunakan untuk mengatur daya yang dipasok ke motor.
2. PWM Signals: The controller menggunakan sinyal Pulse Width Modulation (PWM) untuk menyesuaikan frekuensi dari daya yang dipasok ke motor. Dengan mengubah siklus tugas dari sinyal PWM, tegangan rata-rata yang diterapkan pada motor dapat divariasikan, yang pada gilirannya mempengaruhi kecepatannya.
3. Input Signal: The controller menerima sinyal input dari sumber kontrol, seperti mikrokontroler, untuk mengatur kecepatan yang diinginkan dari motor.
4. Motor Feedback: Dalam beberapa kasus, mekanisme umpan balik seperti tachometer atau encoder dapat digunakan untuk memantau kecepatan motor dan memberikan umpan balik kepada pengontrol, yang kemudian dapat menyesuaikan sinyal PWM untuk mempertahankan kecepatan konstan.

Mengendalikan kecepatan dari motor DC brushless melibatkan menyesuaikan frekuensi listrik yang dipasok ke motor menggunakan sinyal PWM dan kontrol elektronik.

Apa jenis pengontrol yang Anda butuhkan untuk motor brushless

Sebuah motor DC brushless membutuhkan pengontrol elektronik, yang sering disebut sebagai Electronic Speed Controller (ESC), untuk mengatur daya yang dipasok ke motor. ESC bertanggung jawab untuk tugas-tugas berikut:

1. Memantau posisi rotor: Motor Brushless menggunakan sensor Hall Effect untuk menentukan posisi dari rotor dan memberikan umpan balik kepada pengontrol.
2. Komutasi: kontroler ini menggunakan informasi dari sensor Hall Effect untuk menentukan urutan yang tepat dari arus yang akan dipasok ke windings stator.
3. Power switching: kontroler menggunakan power MOSFETs atau IGBTs untuk beralih arus yang dipasok ke windings stator.
4. Kecepatan kontrol: pengontrol menggunakan sinyal Pulse Width Modulation (PWM) untuk mengatur kecepatan dan torsi motorik dengan menyesuaikan siklus tugas dari sinyal PWM.
5. Sinyal input: kontroler menerima sinyal input dari sumber kontrol, seperti mikrokontroler, untuk mengatur kecepatan dan arah motor yang diinginkan.

Diagram Brikat Motor

Gambar 6: memerah struktur motorik

Motor brikat adalah sebuah jenis motor listrik DC yang terdiri dari beberapa komponen kunci yang bekerja sama untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Komponen utama dari sebuah motor brikat adalah rotor, stator, komutator, dan kuas seperti yang ditunjukkan pada Fig 6. Berikut ini adalah deskripsi dari setiap komponen dan bagaimana mereka berkontribusi pada struktur motor:

1. Rotor (Armatang): rotor, juga dikenal sebagai armatang, adalah bagian yang berputar dari motor yang disikat. Ini terdiri dari koil luka kawat di sekitar inti besi, yang menciptakan elektromagnet ketika arus melewati itu. Medan magnet rotor berinteraksi dengan medan magnet stator, menghasilkan torsi dan menyebabkan rotor berputar, menggerakkan poros motorik.
2. Stator: Stator adalah bagian stasioner dari motor brikat. Ia menyimpan magnet permanen, biasanya dipasang di permukaan bagian dalam, menyediakan medan magnet yang tetap. Medan magnet stator berinteraksi dengan medan magnet rotor, menciptakan torsi yang diperlukan untuk rotasi.
3. Commutator: Komutator adalah komponen penting dari motor yang disikat, bertanggung jawab untuk mengalihkan arah saat ini pada windings rotor. Ini adalah silinder logam tersegmentasi yang melekat pada rotor, dengan setiap segmen terhubung ke satu ujung dari windings rotor. Saat rotor berputar, komutator berputar bersamaan dengan itu, membuat kontak dengan kuas.
4. Brushes: Brushes bersifat tetap, komponen konduktif yang mempertahankan kontak listrik dengan komutator berputar. Mereka biasanya terbuat dari karbon atau grafit, memastikan gesekan yang rendah dan memakai. Kuas memberikan sambungan listrik antara sumber daya dan kaca rotor melalui komutator. Sebagai komutator berputar, brushes slide di atas permukaannya, berturut-turut memberikan energi yang berbeda dari windings rotor, yang pada gilirannya menyebabkan medan magnet rotor untuk beralih dan mempertahankan rotasi.

Sebuah motor disikat terdiri dari rotor dengan kumur luka, stator dengan magnet permanen, komutator, dan kuas. Interaksi antara medan magnet rotor dan stator menghasilkan torsi, sedangkan komutator dan brushes bekerja sama untuk mengubah arus dalam angin rotor, memastikan rotasi kontinyu.

Principles behind a Brushed motor

Motor DC menggunakan kawat berkode besi untuk menghasilkan medan magnet. Dalam sebuah motor yang disikat, windings ini melekat pada rotor, yang bebas untuk memutar dan menggerakkan sebuah poros. Seringkali, kumbangnya melilit inti besi, meskipun beberapa motor menyikat adalah """, " dengan self-supported windings. Bagian stasioner dari motor, yang dikenal sebagai "stator," menggunakan magnet permanen untuk menetapkan medan magnet tetap. Magnet ini biasanya terletak di permukaan bagian dalam stator, mengelilingi rotor. Fig 7 menunjukkan detail yang lebih besar.

Untuk membuat torsi dan menyebabkan rotor berputar, medan magnet rotor harus terus berputar, berinteraksi dengan medan yang tetap stator melalui atraksi dan tolakan. Saklar listrik geser memfasilitasi medan berputar ini. Saklar ini terdiri dari komutator, biasanya sebuah kontak tersegmentasi yang dipasang pada rotor, dan sikat tetap dipasang pada stator.

Gambar 7:Principles behind a Brushed motor

Bagaimana cara Anda mengontrol kecepatan sebuah memerah motor

Kecepatan dari motor DC yang disikat dapat dikontrol dengan menyesuaikan tegangan yang diterapkan pada terminalnya. Berikut ini adalah langkah-langkah dasar untuk mengendalikan kecepatan dari motor DC yang disikat:

1. Power Supply: pasokan listrik DC terhubung ke terminal motor untuk menyediakan tenaga listrik yang dibutuhkan untuk memutar motor.
2. Kontrol Kecepatan: Untuk mengontrol kecepatan motor, tegangan yang diterapkan pada motor dapat disesuaikan dengan menggunakan resistor atau modulasi lebar pulsa modulasi (PWM) yang ditunjukkan dalam Fig 8.  Semakin rendah tegangan yang diterapkan pada motor, semakin lambat maka akan berputar. Kami telah menulis artikel terpisah tentang Pengontrol kecepatan di sini
3. Input Signal: Tegas yang diterapkan pada motor dapat dikendalikan dengan masukan sinyal dari suatu sumber kontrol, seperti mikrokontroler, untuk mengatur kecepatan yang diinginkan.
4. Kontrol Umpan Balik: Dalam beberapa kasus, mekanisme umpan balik seperti tachometer atau encoder dapat digunakan untuk memantau kecepatan motor dan memberikan umpan balik kepada seorang pengendali, yang kemudian dapat menyesuaikan tegangan untuk mempertahankan kecepatan konstan.

Mengendalikan kecepatan dari disikat Motor DC melibatkan penyesuaian tegangan yang diterapkan pada terminalnya, baik secara langsung atau dengan menggunakan mekanisme umpan balik untuk mengatur kecepatannya.

Gambar 8: mengendalikan kecepatan sebuah motor disikat.

Secara ringkas, sebuah motor DC brushless membutuhkan Electronic Speed Controller (ESC) untuk mengatur daya yang dipasok ke motor dan mengendalikan kecepatan dan torsi.

Bagaimana Anda kawat motor brushless ke switch

Cara yang khas untuk mengendalikan motor yang disikat adalah dengan menggunakan saklar Rocker.Pada bagian bawah saklar Anda Anda akan melihat 6 konektor, seperti yang terlihat di bawah, yang akan mengantri dengan diagram sirkuit dari switch DPDT di atas.Jika saklar ditekan ke posisi depan, konektor bagian atas dan tengah akan dihubungkan di dalam saklar; jika saklar ditekan ke posisi belakang, konektor bawah dan tengah akan terhubung; dan jika saklar berada di posisi tengah, maka saklar akan terbuka.

 Di bawah ini adalah diagram wiring yang menampilkan 2 motor disikat yang terhubung dengan saklar

Sebuah diagram wiring dari belakang switch rocker ditampilkan di bawah ini.

Mana yang lebih mahal, motor yang disikat atau brushless

Secara umum, motor DC brushless lebih mahal daripada motor DC yang disikat. Perbedaan biaya dapat dikaitkan dengan kompleksitas sistem motorik brushless, yang membutuhkan komponen tambahan seperti pengontrol elektronik (ESC) dan sensor Hall Effect. ESC dan sensor menambah biaya dari sistem, seperti halnya proses manufaktur yang lebih canggih yang diperlukan untuk motor brushless.

Namun, meskipun mereka lebih tinggi upfront biaya, motor brushless sering menawarkan beberapa keuntungan di atas motor disikat, termasuk efisiensi yang lebih tinggi, umur lebih panjang, dan kinerja yang lebih baik, terutama dalam kecepatan tinggi dan aplikasi torsi tinggi. Akibatnya, biaya yang lebih tinggi dari motor brushless sering dapat diimbangi dengan biaya operasional mereka yang lebih rendah dan peningkatan kehandalan.

Kesimpulannya, biaya disikat dan motor brushless bervariasi tergantung pada aplikasi dan persyaratan yang spesifik. Motor Brushless umumnya jauh lebih mahal di muka, tetapi mereka mungkin menawarkan rentang hidup lebih lama dan efisiensi yang lebih besar. Motor yang disikat sangat ideal untuk aplikasi jenis hari ke hari, dan untuk orang yang tidak memiliki ekpieriensi listrik. Anda mungkin menemukan motor brushless yang digunakan untuk mobil listrik dan sistem lain di mana umur yang sangat panjang diperlukan (beberapa dekade), tetapi di luar ini, Anda akan menemukan bahwa motor Brushed membuat naik 95% dari pasar motor.

Check out kami Linear Actuators di sini