Motore a induzione vs. motore a spazzole di carbone: Qual è la vera differenza?

I motori sono i grandi lavoratori che non sempre vediamo. Sono nel vostro trapano elettrico e nel vostro frullatore da cucina. Sono anche nella vostra lavatrice e nella vostra auto. Ma non tutti i motori sono fatti allo stesso modo. Due tipi che si vedono spesso sono il motore a induzione e il motore a spazzole di carbone. Imparare a distinguerli può essere utile. Potrete scegliere lo strumento giusto per il vostro lavoro. Inoltre, è possibile capire perché le cose che si usano a casa funzionano nel modo in cui funzionano. Questo articolo vi spiegherà tutto in modo semplice. Li esamineremo uno accanto all'altro. Questo vi aiuterà a capire quale sia il migliore per i diversi lavori.

Che cos'è esattamente un motore a spazzole di carbone?

Cominciamo con i fatti semplici. Il motore a spazzole di carbone è un tipo di motore a corrente continua molto diffuso. "CC" significa corrente continua. È il tipo di alimentazione che proviene da una batteria. La parte più importante di questo motore è la spazzola. Non si tratta del tipo di spazzole che si puliscono. Sono piccoli blocchi di carbonio. Spingono su una parte del motore che gira.

Il compito della spazzola è quello di trasportare l'energia elettrica, chiamata corrente. Prende questa corrente dall'alimentazione. La invia alla parte del motore che deve ruotare. Questi motori sono facili da realizzare. Per questo motivo, sono presenti in ogni tipo di oggetto. Si possono trovare in un trapano a mano, in un mixer per la cucina o in un piccolo giocattolo. La semplicità del design ne fa un prodotto molto utilizzato per molti lavori. Questo motore è un grande lavoratore negli utensili e nei gadget.

Che cos'è un motore a induzione?

Esaminiamo ora l'altro tipo di motore: il motore a induzione. Questo motore non è lo stesso perché utilizza l'alimentazione a corrente alternata (AC). È il tipo di alimentazione che si ottiene da una spina nel muro. La differenza principale e più importante è che un motore a induzione non ha spazzole. Per questo motivo alcuni li chiamano "motori senza spazzole".

Come può funzionare senza spazzole? Un motore a induzione sfrutta la potenza dei magneti. Ha una parte che non si muove, chiamata statore. Quando l'energia arriva allo statore, si crea un campo magnetico rotante. Si tratta di una forza che non si vede. Questa forza fa ruotare la parte rotante del motore, il rotore. Le parti ruotano senza mai toccarsi. È un progetto molto intelligente. Viene utilizzato in molte macchine di grandi dimensioni, come le lavatrici e le macchine delle fabbriche.

Come girano? La principale differenza di produzione

La differenza principale nel modo in cui questi due motori girano è il metodo che utilizzano. La chiave è il modo in cui l'energia arriva alle parti in movimento. L'azione è completamente diversa per un motore a induzione e per un motore a spazzole di carbone.

In un motore a spazzole di carbone, le parti si toccano fisicamente. La spazzola di carbone tocca una parte chiamata commutatore. Il commutatore ruota e le spazzole scorrono su di esso. Questo invia una corrente continua a diverse aree del rotore. Questo contatto fa ruotare il motore. È un sistema semplice che funziona bene. È stato utilizzato per molto, molto tempo.

Il motore a induzione è più tecnologico. Utilizza un'idea chiamata induzione elettromagnetica. Lo statore genera un forte campo magnetico rotante. Questo campo magnetico genera una corrente all'interno del rotore, che è un conduttore. Questa nuova corrente crea un proprio campo magnetico. I due campi magnetici si spingono e si tirano a vicenda. Questo fa ruotare il rotore. Cerca di ruotare alla stessa velocità del campo dello statore. Sembra una magia perché le parti ruotano ma non si toccano.

I motori a spazzole di carbone richiedono molta manutenzione?

Sì, hanno bisogno di manutenzione. Questo è uno dei maggiori problemi dei motori a spazzole di carbone. La spazzola sfrega sempre su una parte che si muove. Per questo motivo, col tempo si riduce. Si può pensare che sia come la gomma di uno pneumatico. Dopo un po' di tempo, la spazzola si esaurisce. A quel punto sarà necessario cambiarla. Se non la si cambia, il motore non funzionerà più.

Ciò significa che è necessario eseguire la manutenzione del motore e del motore a spazzole di carbone. Potrebbe anche essere necessario pulire la polvere di carbone che si accumula all'interno del motore. Un motore a induzione, invece, non ha spazzole che possono consumarsi. Ciò gli consente di avere una vita molto lunga e un basso costo di manutenzione. Questo è un motivo importante per cui vengono scelti per applicazioni che richiedono un funzionamento prolungato senza interruzioni.

I motori a induzione sono più silenziosi? Uno sguardo al suono e al funzionamento

Se avete usato un trapano elettrico, sapete che può fare molto rumore. Gran parte del rumore proviene dal motore. Il rumore di un motore a spazzole di carbone si verifica perché la spazzola di carbone sfrega sul commutatore in rotazione. Questo produce un ronzio o un fischio particolare. Il rumore aumenta quando la velocità aumenta.

Un motore a induzione è molto più silenzioso. Poiché le spazzole non vengono toccate, il funzionamento è molto più fluido. L'unico rumore che si sente di solito è un leggero ronzio del campo magnetico. Si possono sentire anche i cuscinetti. Per gli oggetti della casa che devono essere poco rumorosi, come i condizionatori d'aria o i frigoriferi, il motore a induzione è un'ottima scelta. Il livello di rumore è molto basso.

Quale motore ha più potenza di spinta e coppia?

È qui che le cose si fanno interessanti. La coppia è la forza di torsione di un motore. È la potenza che un trapano usa per spingere una vite nel legno duro. Un motore a spazzole di carbone è molto bravo a produrre coppia. Può dare molta coppia non appena lo si accende.

L'avvio rapido e la potenza immediata sono il motivo per cui il motore a spazzole di carbone è ideale per gli utensili elettrici. Quando si preme il pulsante di un trapano, si vuole subito la potenza. Un motore a induzione ha una coppia forte e uniforme. Ma impiega un po' più di tempo per raggiungere la massima potenza. È noto per la sua elevata potenza di uscita quando lo si utilizza senza fermarsi. Questo lo rende adatto a macchine che funzionano alla stessa velocità.

E se si cambia la velocità? È più facile controllarne una?

La modifica della velocità di un motore è un'operazione importante per molti utensili e macchine. La velocità di un motore a corrente continua, come quello a spazzole di carbone, è molto semplice da controllare. È sufficiente modificare la tensione dell'alimentatore CC. Una tensione maggiore aumenta la velocità. Con una tensione minore si ottiene una velocità ridotta. Per questo motivo molti utensili manuali sono dotati di un pulsante che consente di cambiare la velocità.

È più difficile controllare la velocità di un motore a induzione. La sua velocità dipende dalla frequenza dell'alimentazione CA. Nella maggior parte delle case, questa frequenza non cambia. Per modificare la velocità del motore, è necessario un componente elettronico speciale. Questa parte è chiamata convertitore di frequenza variabile (VFD). Questa parte può modificare la frequenza di alimentazione. Ma rende il sistema più complicato e costa di più.

Come fa l'elettronica a controllare questi motori?

Per ottenere un controllo molto preciso della velocità e della coppia di un motore, utilizziamo l'elettronica su una scheda di circuito. Per un semplice motore a corrente continua, un componente che si vede spesso è un driver a ponte H. Questo permette di far andare il motore avanti e indietro. Questo permette di far andare il motore in avanti e indietro.

Per un maggiore controllo, le persone che costruiscono oggetti possono utilizzare un driver motore integrato. Un chip speciale, come l'mc34933 di un'azienda come TI, può essere inserito in una scheda speciale. Ad esempio, il modello 【designs】frdm-34933evb è una scheda speciale. scheda di espansione freedom che offre agli ingegneri un ottimo controllo. Consente di effettuare operazioni come la regolazione della corrente e il rilevamento dello stallo (che indica se il motore è bloccato). È anche possibile misurare l'uscita del sensore di corrente. In questo modo è possibile vedere quanto sta lavorando il motore. In questo modo si ottiene una buona protezione per l'intera macchina. Questo tipo di controllo consente di eseguire movimenti molto fluidi, chiamati microstepping. Questo può essere utilizzato in un giunto per telecamera o in una stampante 3D. Il circuito di protezione è una parte molto importante di un nuovo sistema motore.

Prezzo e durata: qual è il motore più conveniente?

Se si considera il prezzo, la differenza è notevole. Un motore a spazzole di carbonio costa meno. Grazie alla sua semplicità, è più facile e meno costoso da realizzare in fase di produzione. Ciò contribuisce a mantenere basso il costo di molti utensili manuali.

Un motore a induzione costa quasi sempre di più all'inizio. Ma nel tempo può rivelarsi una scelta migliore. Non ha spazzole da cambiare e non ha bisogno di manutenzione. Pertanto, il costo per l'intera durata del motore è molto basso. È costruito in modo robusto e ha una lunga durata. È quindi la scelta giusta per una macchina importante su cui si dovrà contare per molti anni.

Quali lavori utilizzano un motore a spazzole di carbone?

Il motore a spazzole di carbone è presente in molti oggetti di uso quotidiano. Li si vede spesso in un mano strumento. Ecco alcuni luoghi comuni in cui si vedono:

• Utensili elettrici: Trapani, seghe, smerigliatrici e levigatrici. Le dimensioni ridotte e l'elevata coppia di spunto sono adatte a questi lavori.
• Articoli da cucina: Frullatori, mixer e macinacaffè. Forniscono una rapida scarica di energia.
• Aspirapolvere: Il motore che fa aspirare l'aspirapolvere e fa girare la spazzola di pulizia è spesso un motore a spazzole di carbone.
• Altri oggetti portatili: Asciugacapelli e molti altri piccoli oggetti che si possono portare con sé.

Sono adatti a lavori che richiedono molta potenza in uno spazio ridotto, anche se fanno un po' di rumore. Sono spesso utilizzati per lavori che vengono svolti spesso, ma non tutto il giorno.

Quando scegliere un motore a induzione?

Il motore a induzione è il migliore per i lavori di lunga durata. Non è come un motore a gas. Un motore elettrico è silenzioso e pulito. Il motore a induzione è il più silenzioso e pulito di tutti. Ecco alcuni lavori in cui funzionano meglio:

Si tratta di applicazioni che richiedono un funzionamento silenzioso e su cui si può contare. Possono funzionare per ore, giorni o addirittura anni. Il motore a induzione è fatto per durare a lungo. La scelta tra un motore a induzione e un motore a spazzole di carbone dipenderà sempre dal lavoro da svolgere. Ognuno di essi ha i suoi punti di forza e i lavori giusti da svolgere.

Cose importanti da ricordare

• I motori a spazzole di carbone utilizzano una vera e propria spazzola per muovere la corrente continua. Forniscono molta coppia e sono economici, ma sono rumorosi e devono essere riparati. Sono perfetti per un utensile manuale.
• I motori a induzione utilizzano un campo magnetico rotante e non hanno spazzole. Sono silenziosi, hanno una lunga durata e richiedono pochissime riparazioni. Sono ideali per gli oggetti domestici e per le macchine di grandi dimensioni.
• Controllo: La velocità di un motore a spazzole di carbone è semplice da modificare. Un motore a induzione necessita di un'elettronica più complicata per modificare la sua velocità.
• Costo: I motori a spazzole di carbone sono più economici da acquistare. I motori a induzione costano di più all'inizio, ma possono farvi risparmiare in seguito perché durano a lungo e potete contare su di loro.