в чем отличие щеточного и безщеточного шуруповерта

Бесщеточные шуруповерты: чем они лучше обычных

Бесщеточные моторы известны с 1960-х годов, но только в 2004 году они «перекочевали» с промышленных двигателей на ручной электроинструмент (пионером стала компания Makita, наладившая выпуск таких дрелей для аэрокосмической отрасли). Еще пару лет спустя первые шуруповерты Festool с бесщеточными двигателями поступили в свободную продажу. А сейчас уже практически невозможно найти приличного производителя электроинструмента, у которого в каталоге продукции не было бы пары десятков устройств, оснащенных моторами, не имеющими щеток. Чем же они так хороши? В этой статье мы попробуем разобраться, в чем заключаются преимущества и недостатки бесщеточных двигателей, и есть ли смысл за них доплачивать.

Конструкция и принцип работы двигателя электроинструмента

Начнем с небольшого экскурса в школьный курс физики и вспомним принцип работы простейшего электромотора традиционной конструкции. Основными деталями классического коллекторного двигателя постоянного тока являются:

При включении двигателя ток через щетки поступает на коллектор, а оттуда — на обмотку якоря. При протекании тока через обмотку возникает магнитное поле. Взаимодействуя с постоянным магнитным полем, которое создает статор, ротор вращается за счет того, что одноименные полюса отталкиваются, а разноименные — притягиваются друг к другу. При вращении коллектора, который закреплен на одном валу с якорем, щетки «перескакивают» с одной контактной площадки на другую. При этом меняется направление тока в обмотках ротора, разноименные полюса становятся одноименными, они снова отталкиваются друг от друга — и вращение продолжается. Таким образом, коллектор — это один из самых важных узлов коллекторного (щеточного) двигателя, потому что он выполняет сразу две важные функции: преобразует постоянный ток в переменный и одновременно является датчиком поворота вала.

Двигатели данной конструкции относительно простые и дешевые. Но коллекторно-щеточный узел — это источник потенциальных проблем. Трение между деталями и постоянное замыкание-размыкание пластинчатых контактов приводят к быстрому износу щеток, искрению на контактах и чрезмерному нагреву двигателя.

Разница между бесщеточными двигателями и обычными моторами

Вентильные (бесщеточные, бесколлекторные) двигатели работают по тем же физическим принципам, но устроены иначе. Они являются словно бы «вывернутой наизнанку» версией коллекторных моторов: магниты установлены на роторе, а обмотка — на неподвижном статоре. Таким образом, можно просто припаять провода питания к обмотке и избавиться от щеток вместе со всеми их недостатками.

Устройство бесщеточного двигателя.

Если у коллекторного двигателя переключение направления тока производится механически (при «перескакивании» щетки с одной контактной пластины на следующую), то в вентильном моторе этим занимается электроника. Получая сигналы от датчика (оптического, магнитного или основанного на эффекте Холла), который «считывает» угол поворота ротора, электроника своевременно переключает полюса, изменяя направление тока. То есть, комплекс из датчика и управляющей платы выполняет функции коллектора, но без механических и электрических потерь за счет отсутствия физического контакта между подвижной и неподвижной частями электромотора.

Преимущества бесщеточных двигателей в теории

Зная, как устроены оба вида электромоторов, и в чем заключается разница между коллекторными и бесщеточными двигателями, можно сделать выводы об их преимуществах и недостатках.

Преимущества бесщеточного инструмента на практике

Описанные выше теоретические преимущества на практике дают потрясающий результат. Шуруповерты с бесщеточными двигателями:

Наглядно о разнице между бесщеточными двигателями и обычными:

Почему бесщеточный инструмент такой дорогой

Так почему же бесщеточный шуруповерт стоит значительно дороже, чем аналогичные устройства с двигателями традиционной конструкции? Тому есть несколько веских причин. Высокая цена обусловлена наличием нескольких дорогостоящих деталей и элементов.

Совокупность перечисленных факторов и является той причиной, почему бесщеточный инструмент такой дорогой.

Но у столь сложной и высокотехнологичной конструкции есть и «побочный эффект». Бесщеточный инструмент дорогой не только в производстве, но и в ремонте. В случае повреждения или выхода из строя основные детали бесколлекторного двигателя (якорь и электронные платы) меняются только целыми узлами в сборе. Поэтому ремонт бесщеточного инструмента нередко «влетает в копеечку».

Стоит ли покупать инструмент с бесщеточным двигателем?

В заключение можно сделать вывод, что бесщеточный двигатель — это не маркетинговая уловка, а реальное преимущество. Но приобретение инструмента с таким мотором целесообразно не всегда.

А вот при выборе инструмента хобби-класса переплачивать за «новомодный» двигатель пока что нет смысла. При эпизодическом использовании и работе в неспешном темпе дома или на даче разница в характеристиках между бесщеточными шуруповертами и обычными будет далеко не столь заметна.

Источник

Что такое бесщеточные шуруповерты? Их плюсы и минусы

Содержание

Содержание

Все чаще на электроинструменте можно встретить надпись «Brushless motor». Это значит, что девайс оснащен бесщеточным электродвигателем постоянного тока. Действительно ли от этого есть толк или это очередная уловка маркетологов? Давайте разбираться на примере шуруповертов.

Мы будем говорить о шуруповертах как о наиболее востребованном электроинструменте в арсенале домашнего мастера (кто крутил саморезы отверткой, тот поймет). Но тезисы материала безоговорочно распространяются на весь электроинструмент, оснащенный бесщеточными двигателями.

Конструкция и принцип действия

«Brushless motor» в буквальном переводе означает бесщеточный двигатель, в конструкции которого отсутствует коллектор и щеточный узел. Также можно встретить сокращение BLDC, которым именуют бесщеточный электродвигатель постоянного тока.

Классический коллекторный двигатель

Щеточный узел — это механическая контактная часть якоря электродвигателя. С помощью него через пластины коллектора подается напряжение на обмотку якоря. Электрический ток, протекая по проводнику, вызывает электромагнитное поле. Магнитное поле обмотки якоря, взаимодействуя с постоянным магнитным полем статорных обмоток, приводит к возникновению крутящего момента на валу электродвигателя и его вращению. Чтобы вращение вала сохранялось постоянно, напряжение на отдельные проводники якорной обмотки нужно подавать в определенной последовательности. Электрический ток должен протекать по рамкам якорной обмотки в нужный момент, а электромагнитное поле, наводимое в проводниках, взаимодействовало с постоянным магнитным полем обмоток статора. В двигателе постоянного тока эту функцию выполняет коллекторный узел на якоре электродвигателя.

В бесщеточном электродвигателе коллектор и щетки отсутствуют, но принцип взаимодействия постоянного магнитного поля якоря с электромагнитным полем обмоток статора остается неизменным. Только в BLDC моторе нужно подавать постоянное напряжение на обмотки статора в определенные интервалы времени, имитируя работу коллектора.

Как правило, в конструкции статора бесщеточного мотора используются три пары обмоток, и напряжение на них подается поочередно. При подаче напряжения на первую пару обмоток якорь с постоянными магнитами поворачивается, выравнивая свое положение в соответствии с направлением силовых линий возникшего магнитного поля. В этот момент напряжение с первой пары обмоток снимается и подается на вторую пару. Поскольку якорь электродвигателя обладает определенным моментом инерции, он не останавливается моментально, а продолжает свое вращение, и его магниты начинают взаимодействовать со следующим магнитным полем. Так продолжается до тех пор, пока на обмотки статора поочередно подается напряжение.

Это упрощенная схема работы Brushless мотора. На самом деле, для усиления крутящего момента и исключения «провалов» его полки, в работе постоянно находятся две пары обмоток. Одна из них притягивает постоянные магниты якоря в моменты, когда они находятся до средней линии полюса катушки, а вторая подталкивает, как только полюс катушки пройден центральной частью постоянного магнита якоря. На первую пару катушек подается напряжение прямой полярности, а на вторую — обратной.

Для определения, на какие пары катушек нужно подать напряжение и какой полярности, в системе установлен датчик положения ротора. Он состоит из трех датчиков Холла, дающих контроллеру сигнал о необходимости формирования напряжения на каждой из пар катушек статора.

На видео наглядно проиллюстрирована работа бесщеточного двигателя:

Плюсы и минусы бесщеточного шуруповерта

Производители пишут, что основная изюминка бесщеточного шуруповерта — не нужно менять щетки, которых нет. Это на самом деле так, но так ли сложно поменять щетки?

За этим «жирным» плюсом притаился довольно коварный минус. Дело в том, что более-менее нагруженный шуруповерт потребует замены щеток на второй, а то и третий год работы. Проводя их замену, бережливый владелец наверняка заглянет и в другие узлы инструмента. Обратит внимание на состояние подшипников, очистит внутренности от пыли, заложит порцию свежей смазки — в общем, проведет полное техобслуживание инструмента. В случае с бесколлекторным инструментом, о необходимости сервисного обслуживания можно просто забыть и вспомнить о нем, когда шуруповерт начнет конкретно барахлить.

Вот по-настоящему значимые преимущества бесщеточного инструмента:

Но бесщеточным инструментам присущи и некоторые недостатки:

Перспективы бесщеточных шуруповертов на рынке электроинструмента

Переход на бесщеточные инструменты неизбежен, поскольку они выгодны в первую очередь самим производителям ввиду унификации производственных процессов, уменьшению количества составных частей и улучшения технических характеристик выпускаемых моделей. Конечному пользователю такой переход абсолютно ничем не грозит. Шуруповерты как закручивали винты и саморезы, так и будут, исходя из своих технических возможностей.

Для профессиональной деятельности однозначно стоит смотреть в сторону бесщеточных моделей. Они экономичней, шустрее и надежней. Каждый рубль, вложенный в их покупку, окупится сторицей.

А вот домашнему мастеру стоит взвесить все «за» и «против», реально оценить возможную загруженность инструмента и свою готовность отдать больше денег за современные технологии.

Источник

Бесщеточные шуруповерты: чем они лучше обычных?

Таких моделей все больше на рынке, но они дороже традиционных. Стоит ли переплачивать?

Бесщеточный бытовой электроинструмент появился на прилавках не так давно. Далеко не все понимают особенности таких моделей и выбирают по традиционным критериям: максимальный крутящий момент, наличие режима сверления и так далее. Кстати, у нас есть целый гид по выбору шуруповертов — будет полезно почитать на досуге. Так что особенного в конструкциях без щеток?

Для начала о традиционных коллекторных двигателях. Щетки в них используются для того, чтобы передать ток на обмотку якоря. Соответственно, они являются самым что ни на есть расходным элементом — со временем стираются и требуют замены. В некоторых электроинструментах предусмотрена быстрая замена щеток пользователем, но часто устройство приходится нести в сервис.

У бесщеточных двигателей другой принцип работы. Ротор с магнитом располагается между трех пар обмоток статора. Ток подается последовательно на эти обмотки, за счет этого ротор начинает вращаться. То есть вращение происходит без прямого контакта деталей, так что изнашиваться здесь особо и нечему. Картинка ниже отлично иллюстрирует эту конструкцию

Преимущества бесщеточных шуруповертов

На самом деле их гораздо больше, чем кажется.

КПД заметно выше. Если у моделей с щетками он составляет около 60-70%, у бесщеточных приближается к 90.

Больше время работы от аккумулятора. Собственно, следствие высокого КПД и отсутствия трения в узле: на одной зарядке устройство сможет работать дольше, чем коллекторный аналог.

Лучше защита от перегрузок. Перегрева обмотки здесь не произойдет, поэтому кратковременные перегрузки не выведут устройство из строя.

Есть ли у таких моделей недостатки? По большому счету, их два. Во-первых, как мы уже отметили, бесщеточные шуруповерты стоят дороже. Во-вторых, ремонтопригодность у них не самая хорошая. Да, ломаться тут особо нечему, но статор и управляющий блок выполнены одной деталью, стоимость замены которой может превышать половину стоимости нового шуруповерта. Так что целесообразность ремонта под большим вопросом.

Стоимость бесщеточных моделей начинается от 4000 руб., но это без аккумулятора и зарядного устройства.

Полностью укомплектованные варианты примерно в два раза дороже. Даже модель не самого известного бренда будет стоит от 10 000 руб.

Нужно что-то подешевле? Поищите в нашем рейтинге популярных аккумуляторных моделей. Или возьмите сетевой шуруповерт — они самые доступные.

Источник

Что лучше щеточный или бесщеточный шуруповерт — принцип работы их достоинства и недостатки

Использовать щеточный или бесщеточный шуруповерт – дилемма для того, кто затевает ремонт дома или в рабочем помещении. В статье рассмотрен принцип работы обоих типов инструментов, разница между ними, сильные и слабые стороны. На основе сравнительной характеристики сделан вывод, какой шуруповерт все-таки надежнее.

Щеточный шуруповерт

Двигатели щеточного типа – проверенная временем технология. На стороне такого инструмента – небольшие размеры, доступная цена, долгий срок службы.

Конструкция и принцип работы

Другое название щеточного двигателя – коллекторный. Он состоит из:

Ротор обмотан медной проволокой. Ток создает вокруг обмотки магнитное поле, за счет которого электричество преобразуется в механическую энергию. Это приводит якорь в движение.

Задача коммутатора (коллектора) – переключать напряжение с одной обмотки на другую и, соответственно, изменять направление вращения якоря. Чтобы ток проходил от коммутатора к катушке с обмоткой, в двигателе установлены 2 графитовые щетки – по одной на каждом из полюсов батареи. Они обеспечивают постоянное изменение направления тока. За счет этого изменяется и магнитное поле, что дает якорю дальнейшее вращение.

Ротор с коллекторами и щетками расположен внутри неподвижного статора. В нем же находится другая катушка с обмоткой или постоянный магнит. Этот элемент создает магнитное поле, обратное роторному по полярности. Их взаимодействие и приводит якорь в движение.

Плюсы и минусы

Сильные стороны шуруповертов и дрелей с щеточным двигателем:

Есть у коллекторных инструментов также общие недостатки:

Бесщеточный шуруповерт

Инструменты без щеток и коллектора появились на рынке уже в этом веке. В сравнении с щеточным шуруповертом у бесщеточного большая эффективность, меньшие размеры, более долгий срок эксплуатации.

Конструкция и принцип работы

В двигателе бесщеточного шуруповерта отсутствует коллектор и щеточный узел. Вся работа возложена на электронную систему управления.

Сам принцип работы двигателя бесщеточного шуруповерта делает маловероятным скорый износ и обеспечивает большую продуктивность. Ключевые отличия этого агрегата от коллекторного:

Плюсы и минусы

Главные преимущества инструментов такого типа:

Из недостатков этого типа шуруповертов выделяют:

Коллекторный против бесщеточного: сводная таблица

Теперь – сравнительная характеристика двух типов инструмента в виде таблицы с ключевыми параметрами.

Заметна разница в размерах корпуса

Какой инструмент все-таки выбрать

Взглянув на приведенную таблицу, можно прийти к однозначному выводу: бесщеточные шуруповерты выигрывают, как говорится, в одни ворота. Почти все характеристики в их пользу, и только по считанным параметрам коллекторный инструмент выглядит предпочтительнее.

Однако это – на бумаге. Бесщеточное оборудование лучше, современнее, но за это превосходство придется хорошо заплатить. Прежде, чем выложить солидную сумму, стоит ответить себе на несколько вопросов:

Ни к чему тратить много денег на бесщеточный шуруповерт, который понадобится всего пару раз, а остальное время будет пылиться в кладовке.

Для домашней работы достаточно щеточного инструмента

Один из главных моментов, с которым стоит выбирать тип инструмента – возможность ремонта. Даже если исключить обязательную замену щеток раз в пару лет, коллекторный агрегат, скорее всего, выйдет из лада уже тогда, когда уплаченные деньги будут сполна отработаны. Не жалко выкинуть отслуживший свое прибор, и купить новый за те же деньги.

Вывод! Если шуруповерт нужен только для периодических локальных работ в доме, хватит и коллекторного инструмента. А вот замена одной детали в бесщеточном шуруповерте повлечет за собой покупку еще нескольких (иначе – никак), что составит от половины до 75% цены нового прибора. Он, вероятно, прослужит дольше, чем щеточный, но если сломается, то смысла его ремонтировать нет.

Три основных критерия при выборе типа шуруповерта – бюджет, цель и планируемая частота использования. А увидеть разницу в работе между коллекторным и щеточным инструментом можно здесь:

Источник

Какой шуруповерт выбрать щеточный или бесщеточный?

ПОДЕЛИТЕСЬ В СОЦСЕТЯХ

Казалось бы, не существует принципиальной разницы в электрических шуруповертах, кроме наименования производителя на корпусе изделия. За последние несколько десятков лет никакую революционную технологию не изобрели. Пожалуй, кроме одной. Бесщеточный шуруповерт приобрел популярность за счет широкого функционала и мобильности. Благодаря отсутствию зависимости от источника питания с его помощью можно решать множество строительных задач.

Бесщеточный шуруповерт приобрел свою популярность благодаря широкому функционалу и мобильности

Какой шуруповерт купить в 2020 году?

Рейтинг лучших шуруповертов 2021 года

Замена щеточного узла электронным блоком позволила повысить КПД двигателя до 1,5 раз. В бесколлекторных моделях он достигает 90%, поэтому энергия используется гораздо эффективнее. Это особенно важно для аккумуляторного инструмента, поэтому в автономных инструментах бесколлекторные моторы более распространены.

Повышение эффективности использования энергии в 1,5 раза позволяет получить соответствующий прирост автономности. То есть если обычным щеточным инструментом на одном заряде удастся закрутить 200 шурупов, то бесщеточный с такой же мощностью и емкостью батареи закрутит все 300.

Стоимость

По большинству параметров бесщеточный шуруповерт лучше щеточного: он компактнее, эффективнее, безопаснее и долговечнее. Но высокая цена делает покупку такого инструмента для бытового применения не всегда оправданной. Если вам не нужен автономный инструмент, то бюджетной проводной модели с коллекторным мотором вроде СПЕЦ БШЭ-400M хватит для всех задач. Переплачивать за улучшенный двигатель не имеет смысла, а дефицит мощности при питании из розетки точно не побеспокоит.

При выборе автономного шуруповерта для редкого домашнего применения экономия тоже имеет смысл. Если крутить шурупы сотнями не нужно, достаточно ограничиться аккумуляторной моделью с традиционным коллекторным движком, такой как P.I.T. PSR 24-D1. Ведь стоимость подобного устройства примерно вдвое ниже бесколлекторного аналога.

Для полупрофессионального и профессионального применения выбор, щеточный или бесщеточный шуруповерт лучше взять, можно снимать. Однозначно, переплатить и взять модель с современным мотором вроде DeWALT DCD777S2T — стоит. Вы заплатите больше, но получите более удобный и автономный инструмент, который лучше справится с поставленными задачами, тем самым позволив больше заработать.

Советы по выбору

Сначала оцениваются задачи, которые будут выполняться с использованием данного прибора. Особое внимание уделяется автономности устройства. Например:

Важно! Лучше снимать аккумулятор, если устройство долго не используется. Хранить его нужно при комнатной температуре. Не рекомендуется подвергать шуруповерт воздействию солнечных лучей.

Таким образом, в данной статье была представлена основная информация, касающаяся бесщеточных шуруповертов. На основании изложенных данных просто сделать выбор.

Подпишись на Техносовет в социальных сетях, чтобы ничего не пропустить:

Надежность

Электромотор – устройство относительно простое, при оптимальном режиме нагрузок его ресурс огромен. Именно управляющий элемент (коллектор или инвертор) является самым слабым его звеном, подверженным износу. Щеточный узел прост и дешев, поэтому преждевременно вывести его из строя сложно, в то время как транзисторы можно повредить при эксплуатации в агрессивной среде. Но, с другой стороны, «залипание» ротора при чрезмерной нагрузке (когда провернуть его не хватает мощности, а трещотка не срабатывает или заблокирована) способно привести к перегоранию обмотки. В такой ситуации качественный электронный блок способен прекратить подачу тока. Поэтому сказать, что лучше в плане надежности, однозначно нельзя.

Преимущества

Выделяют следующие достоинства прибора:

Описание прибора

Бесщеточный шуруповерт — это устройство, оборудованное бесколлекторными электродвигателями. Выполняет следующие функции:

Важно! Бытовые изделия отличаются средней автономностью батареи и маленькой мощностью. Используются в домашних условиях. Профессиональные модели не требуют заряда на протяжении восьми часов. С их помощью можно просверлить металлические или бетонные конструкции.

В состав бесщеточных шуруповертов входят следующие комплектующие:

Важно! Дешевые модели оснащаются редуктором, в состав которого входят пластиковые шестерни. Они быстро изнашиваются. Из-за этого оборудование выходит из строя.

Бесщеточные двигатели: несколько слов о современной технологии

Прежде всего, говоря о том, что такое шуруповерт, следует заметить, что данный прибор является надежным помощником в различных ситуациях. Благодаря его универсальности существенно экономится время и сокращаются усилия на выполнение таких работ, как:

В бесщеточном моторе электронный усилитель отлично заменяет механические контакты

Кроме того, инструмент может применяться в качестве строительного миксера для смешивания краски, различных замазок либо клея. Абсолютно любой мелкий ремонт, который предполагает применение шурупов либо гаек, можно выполнить в считаные секунды с помощью представленного прибора.

Вместе с развитием полупроводниковых электрических устройств пришло понимание того, что коллекторы и щетки должны быть искоренены в двигателе для шуруповерта. В таком моторе электронный усилитель выступает отличной заменой механических коммутаций контактов. Посредством электронного датчика происходит определение угла поворота ротора и осуществляется контроль за полупроводниковыми переключателями. Благодаря устранению скользящих контактов существенно снизилось трение и одновременно повысился срок службы агрегатов.

Бесщеточные моторы обеспечивают предельную эффективность функционирования устройств и минимальную подверженность износу механического характера. В сравнении с коллекторными вариантами двигатели представленного типа наделены следующими преимуществами:

Бесщеточные моторы предельно эффективны и имеют минимальный износ механического характера

Это интересно! Мощность шуруповерта, оснащенного подобным мотором, зачастую не превышает отметку 5 кВт. Его попросту нерационально использовать в оборудовании, имеющем более высокую мощность. Кроме того, магниты в их конструкции отличаются чувствительностью к магнитному полю и к высоким температурным показателям.

Очень важной характеристикой является то, что внутренности бесщеточного мотора для шуруповерта можно целиком закрыть, защищая таким образом от попадания пыли и влаги. Благодаря этому не только значительно повышается безопасность в процессе эксплуатации устройства, но и возрастает срок его службы.

При применении представленного типа мотора пропадает необходимость использования коммутатора и обмотки. Магнит в такой конструкции отличается компактностью и небольшим весом.

Бесщеточные двигатели для шуруповерта можно полностью закрыть, таким образом защитив их от попадания пыли и влаги

В данном случае уровень скорости зависит от напряжения, а не от центробежной силы. При этом функционирование мотора происходит в выбранном режиме. Даже в случае утечки тока либо при намагничивании подобный агрегат не понижает производительность, а скорость вращения соответствует крутящему моменту. Превращая электричество в механическую силу, шуруповерты с бесщеточным двигателем характеризуются отличной эффективностью.

Недостатки

Из минусов выделяют:

Важно! Для эффективности работы инструмента редуктор требуется регулярно смазывать. Для этого придется частично разобрать агрегат, следуя инструкции. Она поставляется в комплекте.

Как выбрать

Если потребитель готов заплатить достойную цену за Безщеточный отвертку, то он должен более глубоко изучить, какие параметры важны при выборе качественного инструмента.

Конечно, покупая, нужно обращать внимание на дополнительную функциональность, которую предлагает производитель. Лучше приобрести инструмент, который имеет возможность регулировать не только скорость вращения отвертки, но и переданную силу, направление вращения.

Подсветка и индикатор, который сообщает о количестве заряда. Это приятные и полезные функции, с которыми работа становится более комфортной. Если есть второй аккумулятор, чехол для транспортировки, зарядки и даже набор аксессуаров. Такая отвертка, безусловно, достойна внимания покупателя.

Информацию о том, какую отвертку без щеток выбрать см. Ниже.

Устройство и принцип действия щеточного двигателя

Щеточный двигатель по-другому еще называется коллекторным. Состоит двигатель из нескольких важных частей.

— по-другому, якорь. Как раз он вращается внутри и преобразует электрическую энергию в механическую. Якорь обмотан медной проволокой
(обмоткой)
с разных сторон ротора. За счет прохождения тока через проволоку создается магнитное поле, которое в свою очередь и создает вращение элемента.

На обмотке в бесщеточном двигателе установлен коммутатор, который используется для переключения с одной обмотки на другую, что позволяет менять направление вращения ротора. Этот коммутатор и есть коллектор

, от которого взял свое название двигатель.

Источник