W tradycyjnych szczotkowych tachogeneratorach prądu stałego mechaniczny kontakt między szczotkami a komutatorem wprowadza kilka nieodłącznych wad.
Po pierwsze, tarcie i zużycie między tymi dwoma elementami zwiększają mechaniczne straty momentu obrotowego, co skutkuje wyższym momentem rozruchowym (tarcie statyczne) przy uruchamianiu lub niskiej prędkości. Ma to bezpośredni wpływ na responsywność silnika przy niskich prędkościach i jego płynność pracy.
Po drugie, spadek napięcia na styku szczotka-komutator tworzy strefę martwą przy niskich prędkościach wyjściowych, gdzie generowane napięcie nie może dokładnie odzwierciedlać małych zmian prędkości obrotowej. Ponadto, podczas komutacji, przerywany lub słaby kontakt między szczotkami a segmentami komutatora może powodować łuk elektryczny, iskrzenie i nieciągłość elektryczną, generując szumy o częstotliwości radiowej, zakłócenia elektromagnetyczne (EMI), tętnienia wysokiej częstotliwości i niestabilne napięcie wyjściowe.
 |
|
Jak stwierdzono w literaturze, „Działanie przełączające komutatora zazwyczaj powoduje pewne iskrzenie, które skutkuje szumami elektrycznymi.” (GD-OTS, Podręcznik silników prądu stałego szczotkowych).
Mechaniczny charakter kontaktu szczotka-komutator ogranicza również niezawodność w trudnych warunkach pracy. W warunkach pyłu, wibracji, wysokiej prędkości obrotowej lub niskiej wilgotności często występują problemy, takie jak nadmierne zużycie, gromadzenie się osadu węglowego i awarie styku (Automate.org, Samouczek silników prądu stałego szczotkowych).
Biorąc pod uwagę te wady, przejście od projektów tachogeneratorów szczotkowych do bezszczotkowych stało się kluczowym kierunkiem w celu poprawy wydajności i niezawodności. Bezszczotkowy tachogenerator prądu stałego eliminuje kontakt mechaniczny między szczotkami a komutatorem, usuwając tym samym straty wynikające z tarcia, spadki napięcia na styku i źródła EMI. Ta zmiana konstrukcyjna znacząco poprawia precyzję pomiaru, stabilność i żywotność eksploatacyjną.
Wraz z postępem nowoczesnej technologii sterowania elektronicznego i czujników Hall, stało się możliwe projektowanie bezszczotkowych tachogeneratorów, które zachowują te same cechy zewnętrzne, takie jak liniowość napięcia od prędkości, rozmiar obudowy i interfejsy montażowe, co tradycyjne modele szczotkowe (Wikipedia, Bezszczotkowy silnik elektryczny prądu stałego).
Dlatego też, w przypadku tachogeneratorów prądu stałego pracujących w ekstremalnych warunkach—takich jak niskie prędkości, wysokie prędkości lub warunki zapylenia i wibracji—przejście na technologię bezszczotkową jest nie tylko modernizacją techniczną, ale znaczącą poprawą w zakresie niezawodności, redukcji kosztów konserwacji i stabilności sygnału.
