4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Бесщеточные шуруповерты плюсы и минусы

Безщеточные шуруповерты — обязательный инструмент не только любителя, но и профессионала

За последние годы очень большую популярность приобрел как в кругу профессионалов, так и мастеров-любителей такой инструмент как шуруповерт. Используя его можно быстро и качественно выполнить множество различных операций, например:

  • Закручивание шурупов.
  • Закручивание и откручивание гаек, болтов.
  • Сверление отверстий различных диаметров, во всевозможных материалах.
  • Перемешивание растворов, строительных смесей.
  • Шлифовать, полировать поверхности различной площади.
  • Разрезать материалы циркулярной насадкой.
  • Обрабатывать кромку, делать углубления с помощью фрез.

Первоначально все шуруповерты имели питание от сети, но очень быстро появились модели и с компактными аккумуляторными батареями. Помимо ее улучшения конструкторы стали работать и над «сердцем» шуруповерта — над его двигателем. Изначально он был коллекторного типа, но сейчас его теснят иструменты с так называемыми бесщеточными двигателями.

Благодаря значительному числу своих преимуществ, безщеточные шуруповерты понемногу завоевывают рынок как профессионального, так и любительского инструмента. Большая часть современных моделей безщеточных шуруповертов оснащена двигателями на 12 или 18 вольт , реже встречаются модели на 32 В .

Бесщеточный шуруповерт

Конструктивно современные безщеточные шуруповерты состоят из шести частей:

1. Корпус эргономичной формы, чаще всего его материал — ударостойкий пластик.

2. Бесщеточный электродвигатель постоянного тока. От коллекторного бесщеточный двигатель отличается, что понятно из его названия, отсутствием коллекторно-щеточного узла. Именно он отвечал за передачу электрического тока на якорь двигателя.

В бесщеточном все устроено иначе. Сам якорь представляет собой высокотехнологичный мощный постоянный магнит. Он отцентрован по отношению к валу двигателя. Вокруг этого вращающегося магнита расположены катушки электромагнитов.

На каждый из них в определенном порядке импульсно подается электрический ток. Это обеспечивает вращение вала. Управление подачей электричества на обмотки осуществляется микроконтроллером, он с высокой точностью определяет положение якоря относительно обмоток магнитов (здесь используются современные датчики на эффекте Холла), меняет в зависимости от задач скорость и усилие.

Подобная конструкция помогает весьма экономно расходовать энергию, потери на трение не превышают 10-15% . Соответственно КПД бесщеточного двигателя колеблется около 85-90% . Для сравнения — КПД коллекторного двигателя не превышает 55-65% .

Кроме этого положительным следствием отсутствия щеток явилась невозможность искрения (вечный спутник коллекторных двигателей). Это повысило пожаробезопасность, взрывобезопасность работы бесщеточными шуруповертами.

Электронная система управления двигателем обеспечивает также стабильное усилие. Оно не падает даже при резком возрастании нагрузки (например, при изменении плотности материала, в который ввинчивается шуруп).

3. Управляющий электронный блок. К нему же относится узел регулировки оборотов, направления вращения вала двигателя.

4. Высокопрочный универсальный редуктор. Его внешней частью является кольцевой регулятор прилагаемого усилия и режима работы.

  • Дешевые модели шуруповертов часто имеют редуктор, состоящий из пластиковых шестерен. Их быстрый износ практически всегда является причиной выхода из строя этих инструментов. В профессиональных моделях все детали изготовлены из стали.

5. Быстрозажимной патрон для бит или других насадок. Обычно поддерживаемые диаметры — от 1 до 10 мм .

  • Существуют следующие виды патронов: самозажимной, быстрозажимной и со стандартным шестигранным хвостовиком. Каждый из них имеет свои преимущества для определенного круга задач.

6. Аккумулятор. Он может как крепиться к низу рукоятки, так и быть интегрированным в нее.

  • Существует три вида батарей: 1. никель-кадмиевые (NiCd)
    2. никель-металло-гидридные (NiMH)
    3. литий-ионные (Li-Ion)Все они имеют как плюсы, так и минусы. Все зависит от задач и других факторов, влияющих на выбор конкретного инструмента.
  • В новом шуроповерте нужно провести, согласно рекомендациям производителя, первую зарядку аккумуляторных батарей, до начала эксплуатации.

Достоинства и недостатки электроинструмента без щеток

Безщеточные шуруповерты обладают как преимуществами, так и недостатками. Из первых можно выделить следующие:

  • Большая надежность и значительный ресурс прочности. Это хорошо видно при сравнении с аналогичным инструментом, имеющим коллекторный двигатель. Чаще всего в нем ломаются именно щётки, а в бесщеточном шуроповерте их нет.
  • Минимальный уровень шума при работе инструмента. Это достигнуто тем, что производившие значительную долю шумов щетки отсутствуют в конструкции.
  • Высокий уровень пожаробезопасности. Таким шуруповертом можно спокойно, не опасаясь внезапного возгорания или взрыва работать в сильно запыленных помещениях, или в тех где в воздухе присутствуют горючие примеси (например природный газ, испарения углеводородов, спиртов и тому подобное). При работе бесколлекторного двигателя полностью исключено появление искр, как в двигателях старых конструкций.
  • Высокий крутящий момент при относительной компактности двигателя. Это позволяет выполнять более тяжелые работы с помощью весьма мобильного и легко управляемого инструмента. И что важно — без риска появления эффекта обратного хода — именно он частая причина травм связок запястья и порчи расходных материалов (из-за срыва резьбы, заклинивания или деформации крепежных элементов).
  • Большее время автономной работы в случае применения аккумуляторных моделей. Это достигнуто весьма рациональной компоновкой двигателя и его высоким КПД — около 85-90%. Соответственно запас энергии в аккумуляторе расходуется практически полностью на совершение работы, а не на преодоление трения, как в случае коллекторных двигателей.

Недостатков у бесщеточных шуруповертов можно назвать только три:

  • Большая стоимость инструмента. Это наиболее серьезный недостаток, так как рынок инструмента перенасыщен гораздо более дешевым инструментом. Он способен многократно окупить себя еще задолго до выхода из строя. А его ремонт просто не нужен — достаточно купить новый инструмент за такую же небольшую цену.
  • При высокой надежности двигателя появляется проблема выхода из строя других узлов — прежде всего электронной части и реже — редуктора.
  • Редуктор нуждается в регулярной смазке. Для этого нужно ознакомиться с рекомендациями производителя и неукоснительно следовать им. В общем случае, нужно:- разобрать редуктор,
    — удалить остатки старой смазки,
    — осмотреть на предмет вероятных повреждений (сколов, истираний) шестеренок,
    — нанести новую смазку в необходимом количестве (это обычно смазка на основе тефлона или силикона).
  • Затруднительность, а чаще просто невозможность самостоятельного ремонта. Это происходит из-за сложной микроэлектронной части инструмента. При ее повреждении самостоятельный оперативный ремонт практически невозможен. А это не многим мастерам придется по вкусу — зависеть от дорогих комплектующих и сервисных центров.

Какой шуруповерт выбрать

Из имеющегося на рынке электроинструмента разнообразия инструмента, можно порекомендовать безщеточные шуруповерты следующих как российских, так и иностранных производителей: Metabo, «Интерскол», Bosh, «Энкор»,Hilti, «Вихрь»,DeWalt, «Ермак», Makita, Hitachi, Ridgid, AEG, GreenWorks, Black-Decker.

Выбор конкретного производителя и его модели шуруповерта зависит от задач, которые будут возложены на этот инструмент и от имеющегося бюджета.

Согласно отзывам большинства покупателей на российском рынке электроинструмента наибольшим доверием пользуются безщеточные шуруповерты таких производителей как «Бош», «Макита» и «Интерскол».

Если выбор в пользу бесщеточного инструмента очевиден, то не столь ясно — каким аккумулятором он должен быть оснащен. Здесь можно дать две рекомендации:

  • Для регулярной профессиональной работы предпочтительнее аккумуляторы литий-ионные. Они допускают неограниченное число перезарядок, не имеют так называемого «эффекта памяти». В комплекте с ними стоит приобрести надежное профессиональное зарядное устройство. Работают такие аккумуляторы ровно столько, сколько прописано в их гарантии — примерно 4-5 лет.
  • При редких любительских работах более выгодны никель-кадмиевые аккумуляторы или никель-металло-гидридные. Со временем х ресурс не тратится, он зависит от количества циклов использования. Еще одним их преимуществом, помимо бюджетной цены, является морозостойкость.
  • При длительном перерыве в работе с шуруповертом нужно хранить инструмент с отсоединенным аккумулятором. Оптимальная температура для хранения — около 15 градусов Цельсия. Вдали от нагревательных приборов и солнечного света. Если на контактных площадках появится оксидная пленка, то ее нужно удалить рекомендованным производителем растворителем (во избежание порчи самого инструмента). Обычно это составы на основе этилового спирта.

Щеточный или бесщеточный шуруповерт: какой более полезен?

Отвертка – очень полезный в быту инструмент, даже для женщины. Полки, механизмы, все фиксируется на крепежах: болтах, шурупах или саморезах. Одно дело, когда их немного – хватит и отвертки. Однако если требуется собрать мебель, сделать ремонт, переехать в новую квартиру, то без надежного щеточного или бесщеточного шуруповерта не обойтись.

Устройство, плюсы и минусы

Электрические шуруповерты отличаются друг от друга принципом питания: бывают сетевые с питанием в 220 вольт и переносные, оснащенные аккумулятором. Кроме того, модели могут быть оснащены ударным механизмом. Других принципиальных новшеств не внедрено за последнее десятилетие за исключением одного – бесщеточный механизм.

Щеточный шуруповерт

Самый распространенный тип – коллекторный мотор установлен на большинстве моделей. Его принцип работы прост: обмотки переключаются механическим путем и в якорной цепи. Контакты – коллектор, а энергия передается благодаря подпружиненным щеткам.

  • старая, надежная технология;
  • низкая стоимость деталей;
  • простота и понятность ремонта.
  • коллектор приводят к потерям электроэнергии, а значит – более низкому КПД;
  • возникновение искр, нагрев мотора;
  • взаимозависимость оборотов и крутящего момента;
  • мощностные потери при реверсной работе;
  • быстрый износ;
  • потери оборотов при нагрузке.

Слабостей у щеточного мотора много, но их можно оправдать дешевыми комплектующими и простотой ремонта – это более доступный вариант.

Бесщеточный шуруповерт

С инверторными моделями ситуация обратная. Они эффективнее и более пригодны для работы. Преимущества:

  • возможность контроля частоты вращения: пользователь получает широкий диапазон настроек – оборот можно подправить, в зависимости от характера работы и обрабатываемой поверхности.
  • двигатель не предусматривает коллекторно-щеточный узел, а значит, инструмент будет реже ломаться (если его правильно эксплуатировать), а техническое обслуживание не вызовет проблем ввиду простоты конструкции;
  • модели эффективнее справляются с увеличенной нагрузкой, вызванной большим крутящим моментом;
  • электроэнергия аккумулятора, если это переносной шуруповерт, расходуется экономнее;
  • более высокий КПД – бесщеточный двигатель выдает 90%;
  • возможность эксплуатации инструмента в опасной среде: рядом с газовыми смесями и горючими веществами (инверторный двигатель работает без искры);
  • в прямом и реверсном режиме поддерживается одинаковая мощность;
  • повышенная нагрузка не приводит к снижению скорости вращения.
  • высокая стоимость;
  • большие размеры корпуса, если сравнивать с щеточными моделями – это мешает работать на вытянутой руке или проникать в узкие места.

При выборе важно уделить внимание типу аккумулятора внутри шуруповерта. Если рассудить правильно, то инструмент долгие годы прослужит хозяину верой и правдой без потери в производительности.

Как работает бесщеточный двигатель

В 1970-х годах произошел скачок в сфере полупроводниковой электроники, благодаря которому было решено устранить коллектор и щетки в двигателях постоянного тока. В бесщеточном двигателе усилитель заменил собой механические соединения контактов. Электронный датчик понимает угол поворота ротора и способен контролировать полупроводниковые переключатели. Отказ от скользящих контактов привел к снижению трения в механизме, а значит, и увеличению срока службы.

Читать еще:  Как перевозить поликарбонат

Бесщеточный двигатель в шуруповерте гораздо эффективнее и меньше страдает от износа. Также он гораздо тише и обеспечивает высокий крутящий момент. Внутренние элементы полностью закрываются, благодаря чему грязь и вода не попадают внутрь. Эффективность преобразования энергии в силу позволяет получить высокий КПД.

На скорость вращение влияет не центробежная сила, а напряжение, потому двигатель может работать в заданном режиме без перебоев. Если ток начнет просачиваться или мотор намагнитится – производительность не пострадает, а скорость не отстанет от момента вращения.

При эксплуатации механизма нет нужны в использовании коммутатора и обмотки, а магнит гораздо меньше, как по массе, так и по габаритам, если сравнивать с щеточным конкурентом.

Такое решение применяется в шуруповертах, мощность которых не переходит за 5 кВт. Их неразумно устанавливать в моделях с большими параметрами. Магниты внутри корпуса чувствительны к магнитному полю и сильному нагреву.

Разница щеточного и бесщеточного шуруповерта в принципе работы двигателя:

  1. Ток переключается не в роторе, а в обмотках статора. На якоре не достает катушки, магнитное поле образуется благодаря специальным магнитам внутри корпуса.
  2. Миг, когда требуется подача электричества, определяется встроенными датчиками. Они работают по принципу эффекта Холла. ДПР импульсы и регуляторные сигналы скорости проходят через встроенный процессор, где и формируются. Это называется ШИМ сигналом.
  3. Образованные импульсы в порядке друг за другом направляются на инверторы или, если проще, усилители – они увеличивают полученный ток. Их выходы связаны с обмоткой на статоре. Инверторы необходимы для коммутирования тока, возникающего в катушках, следуя импульсам, которые подаются из узла внутреннего процессора.

В результате описанного процесса формируется магнитное поле, которое связывается с тем, что вокруг ротора. Якорь начинает вращение – инструмент работает.

Что лучше

Преимуществ у бесщеточного мотора больше. Первое – КПД. Оно составляет 90%, а у аналога – лишь 60%. Если проще, то при одинаковой емкости батареи, инверторные шуруповерты прослужат дольше без подзарядки. Это важная характеристика, если приходится работать в отдалении от источника энергии.

Вес меньше у бесщеточной модели. Это снижает нагрузку на руку и облегчает эксплуатацию. Сравнивая характеристики, можно сказать, что инверторный шуруповерт полезнее, эффективнее и надежнее. Единственная проблема – стоимость.

Любой инструмент сломается рано или поздно. Если нет необходимости в точности, а модель понадобится для нечастого бытового пользования, то многие выбирают дешевые щеточные двигатели. Однако когда требуется взять аппарат, способный прослужить долго, то рекомендуется не жалеть средств и купить бесщеточный шуруповерт.

Шуруповерт выбирается исходя из предпочтений. Бесщеточная модель полезнее и будет более выгодной покупкой, если пользователь может себе позволить вложиться в инструмент.

Бесщеточные шуруповерты: плюсы и минусы

С появлением аккумуляторной дрели-шуруповерта выполнять работы по сборке мебели, установке панелей из гипсокартона, а особенно монтажу сайдинга на фасадах зданий, стало намного проще и безопаснее. Аккумуляторный инструмент не имеет мешающего работе электрического шнура питания, который при повреждении изоляции представляет для работающего серьезную опасность.

Бесщеточный шуруповерт

Привычные всем аккумуляторные шуруповерты оснащены коллекторными электродвигателями с переключением тока в обмотках якоря при помощи щеток. Бесщеточные шуруповерты, в отличие от них, комплектуются бесколлекторными электродвигателями. Функции коллекторно-щеточного узла (КШУ) выполняются электронным узлом управления. Разница состоит в том, что он переключает ток в обмотках статора, а не ротора. Якорь же не имеет катушек. Для исключения из конструкции скользящих контактов его магнитное поле создается постоянными магнитами. Момент подачи тока в статорные обмотки определяется при помощи датчиков положения ротора (ДПР), которые работают на основе эффекта Холла.

Импульсы ДПР совместно с сигналом регулятора скорости вращения обрабатываются микропроцессором. Результатом обработки является формирование электрических импульсов, модулированных по ширине. Это так называемый сигнал ШИМ. Результирующая последовательность импульсов подается на усилители тока (инверторы). Их выходы связаны с обмотками статора. Инверторы, в соответствии с выходным сигналами микропроцессорного узла, коммутируют ток в катушках статора. Переменное магнитное поле, вызванное импульсами этого тока, взаимодействуя с постоянным магнитным полем ротора, приводит к вращению якоря.

Достоинства и недостатки электроинструмента без щеток

Плюсами шуруповертов без щеток являются следующие качества:

  1. Простота регулировки частоты вращения. Возможность изменения ее в широких пределах.
  2. Отсутствие коллекторно-щеточного узла. Это исключило возникновение связанных с ним неисправностей и упростило техобслуживание инструмента.
  3. Хорошая переносимость кратковременных перегрузок по крутящему моменту.
  4. Экономный расход энергии. КПД бесщеточных двигателей около 90%.
  5. Более длительная наработка на отказ, чем у инструмента с КШУ.
  6. Отсутствие электрического искрения и, как следствие, безопасность работы во взрывоопасных смесях газов.
  7. Небольшие размеры и вес.
  8. У моделей с реверсом – одинаковая мощность в обоих направлениях вращения.
  9. Отсутствие падения скорости вращения при увеличении нагрузки на патрон.

Из минусов этих инструментов замечен только один. Они несколько дороже своих коллекторных конкурентов.

Какой шуруповерт выбрать

Сравним основные характеристики бесщеточных и коллекторных аккумуляторных дрелей:

  • КПД бесщеточных выше почти в 1,5 раза (90 против 60%). Значит, при одинаковой емкости аккумуляторных батарей бесщеточный будет работать без подзарядки значительно дольше.
  • Среднее время безотказной работы бесщеточных двигателей больше, чем коллекторных.
  • Масса и размеры первых меньше, чем вторых.

Проанализировав достоинства и недостатки аккумуляторных шуруповертов, можно с уверенностью сказать, что модели с бесщеточным двигателем – лучше. Если б стоимость сравниваемых шуруповертов была близка, выбирать следовало бы лучший.

Но преимущества бесщеточных довольно дорого стоят. Вопрос состоит в том, нужны ли они вам за эту разницу в цене.

Есть люди, которые работают исключительно дешевым китайским инструментом. Они объясняют это тем, что вечный инструмент еще не придумали. И любой, даже самый дорогой, когда-нибудь выйдет из строя, тогда нужно будет тратить время и деньги на его ремонт.

Недорогой инструмент до выхода из строя обычно успевает отработать деньги, потраченные на его покупку. Поэтому его не жалко выбросить, недорого купить такой же и опять работать новым. Как говорится, сколько людей – столько и мнений. Выбор за вами!

2 лучших бесщеточных шуруповерта

В чем принципиальная разница электрических шуруповертов? Имя производителя на корпусе в расчет не берем. Все знают, что бывают сетевые (питание 220 вольт) и автономные (питание от бортового аккумулятора) инструменты.

Кроме того, редуктор вращения вала может быть оснащен ударным механизмом. За последние десятилетия никаких революционных технологий не придумали, кроме одной. Про неё и поговорим.

Что такое бесщеточный двигатель?

На подавляющем большинстве шуруповертов установлены коллекторные электромоторы. Принцип действия следующий: переключение обмоток происходит механическим путем и в якорной цепи. Контакты – это коллектор, а электроток передается с помощью подпружиненных щеток.

  • Проверенная технология.
  • Дешевизна комплектующих.
  • Простота ремонта.
  • Большие потери тока на коллекторе, как следствие – низкий КПД.
  • Искрение, нагрев коллекторного узла.
  • Зависимость крутящего момента от оборотов.
  • Потеря мощности в режиме реверса.
  • Высокая степень износа.
  • Потеря оборотов при нагрузке.

При разработке бесколлекторного мотора стояла задача отказаться от механической коммутации электрического тока. В первую очередь, переключение обмоток перенесли с вращающегося якоря на неподвижный статор. Для этого на якоре обмотки заменили постоянными магнитами. Это немного не соответствует концепции электромотора, но никак не отражается на общей работоспособности.

После изменения конструкции, отпала необходимость в постоянной перекоммутации тока на коллекторе. Обмотки на статоре можно переключать с помощью электрической схемы.

В нужный момент, после определения углового положения ротора относительно статора, схема управления дает команду на включение необходимой группы обмоток. Для точного позиционирования якоря, на нем установлен датчик Холла (как на коленвале автомобильного мотора).

  • Можно добиться идеально точного позиционирования якоря.
  • Отсутствие механических потерь.
  • КПД бесщеточного шуруповерта приближается к 90%.
  • Ничего не искрит и не изнашивается механически.
  • Отсутствие искрения дает возможность работать электроинструментом в условиях пожароопасной пыли и высокой влажности.
  • Бесщеточный мотор более компактный и легкий, что важно для ручного инструмента.
  • При работе реверса не теряется мощность.
  • Перегрузки на предельной мощности не снижают ресурс двигателя.
  • Контроль за скоростью вращения: при изменении нагрузки обороты стабильные.
  • Прецизионная электронная регулировка оборотов.
  • Более сложная конструкция.
  • Высокая стоимость шуруповерта.

Если сравнивать преимущества и недостатки двух видов электродвигателей, в противовес высокой стоимости бесщеточного шуруповерта можно привести следующие аргументы:

  • Экономия при эксплуатации: меньшее потребление электроэнергии за счет высокого КПД.
  • Не потерь крутящего момента при регулировке оборотов.
  • Инструмент легкий и компактный.
  • Ресурс бесщеточных шуруповертов в разы выше.

Популярные бесщеточные шуруповерты

Дрель-шуруповерт Bosch GSR 18 V-EC – дорого, качественно, надежно

Компактный бесщеточный мотор позволил добиться у аккумуляторного шуруповерта характеристик, не хуже сетевого инструмента.

Именно за счет бесколлекторных технологий, эта модель позволяет работать на тяжелых поверхностях без опаски разрядить аккумулятор в течение смены. Корпус двигателя по размеру не превышает аккумулятор.

  • Комплект из 2 аккумуляторов емкостью по 5,0 А*ч, вкупе с бесщеточным двигателем.
  • Мощный крутящий момент (31 Нм) с возможностью мягкого изменения уровня.
  • Механическое переключение двух ступеней редуктора.
  • Компактные размеры позволяют работать в ограниченном пространстве.
  • Установка сверл с хвостовиком 13 мм.
  • Богатая комплектация: кейс, вкладыш в кейс для инструмента, магнитный держатель для бит.
  • Высокая стоимость (есть подозрение, что за бренд) – 23000 рублей.
  • Большой вес: 1,7 кг. Тяжеловато даже для аккумуляторного инструмента.

Дрель-шуруповерт Dewalt 18.0 В XR – средние характеристики по умеренной стоимости

Для того, чтобы уложиться в рамки приемлемой цены, производитель сэкономил на всем, кроме кейса для переноски. Характеристики достаточные, не более того. При попытке использовать дрель-шуруповерт «по максимуму», сразу чувствуется предел.

При этом инструмент бодро сверлит, крутит, шлифует. При выполнении домашних работ, недостатка в характеристиках не ощущается. Приемлемая альтернатива традиционному коллекторному шуруповерту.

  • Умеренная цена (как для бесщеточного мотора), за такие деньги часто предлагаются коллекторные модели – 11800 рублей.
  • Высокий крутящий момент, несмотря на ограничения по мощности.
  • Продуманная эргономика: можно свободно оперировать в труднодоступных углах.
  • Шуруповерт очень легкий: всего 1,15 кг с аккумулятором.
  • Две механические ступени редуктора.
  • Слабоваты аккумуляторы: 2 шт. по 1,5 А*ч.
  • Неудачно расположена лампа подсветки.
  • Некачественное крепление аккумулятора на рукояти.
Читать еще:  Скотч для пароизоляции

Выводы

Как видим, высокая стоимость бесщеточных шуруповертов с легкостью перевешивается достоинствами, технологии. Чем выше требования к инструменту – тем больше доводов в пользу бесколлекторного инструмента. Может быть, для домашнего применения цена высоковата, но для профессионала выбор очевиден.

В чем разница между щеточными и бесщеточными двигателями?

Все чаще на просторах интернет-магазинов можно найти инструменты с двумя типами двигателей. Инструменты и садовая техника WORX также не отстают от современных трендов при производстве техники, так что на нашем сайте вы тоже можете найти специальную характеристику двигателя — щеточный или бесщеточный. Так что же это за характеристика, на что она влияет и в чем принципиальные отличия инструментов с тем или иным двигателем? Давайте разбираться.

Устройство и принцип действия щеточного двигателя

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

Ротор — 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.

Чтобы напряжение передалось на обмотки, а ток прошел через коллектор в двигатель устанавливаются специальные щетки. Щетки обычно состоят из графита; они всегда контактируют с коммутатором и обеспечивают подачу энергии к катушкам с обмоткой. Есть две щетки, и каждая из них подключается к противоположному полюсу батареи. Это гарантирует, что при вращении ротора ток, протекающий к катушкам, постоянно меняет направление. Это приводит к необходимому изменению магнитного поля, которое позволяет ротору продолжать вращаться.

Все вышеописанные элементы установлены в статор. Статор — неподвижных элемент двигателя, в котором могут быть либо еще одна катушка с проволокой, либо постоянный магнит. За счет того или другого элемента и создается магнитное поле обратной полярности ротору, из-за чего тот вращается.

Коллекторные двигатели могут работать от переменного напряжения, так как при смене полярности ток в обмотках возбуждения и якоря также меняет направление, в результате чего вращательный момент не меняет своего направления.

Плюсы и минусы щеточного двигателя

Так мы с вами вкратце разобрались с устройством щеточного двигателя. Теперь в чем же его плюсы и минусы?

Плюсы

Минусы

Устройство и принцип действия бесщеточного двигателя

Теперь давайте разберем принцип работы бесщеточного двигателя. Как понятно из названия, его принципиальное отличие в отсутствии щеток. Но как же он тогда работает? Как нужная энергия поступает в двигатель?

В устройстве бесщеточного двигателя также присутствует ротор и статор — основные элементы любого мотора. Но при этом отсутствует коллектор, соответственно и двигатель по-другому называется бесколлекторным. Если у щеточного двигателя работа происходит за счет электро-механической смены полярности, то в бесщеточном двигателе все работает благодаря электромагнитной индукции. Также отличается местоположение обмотки — здесь она располагается на статоре, в отличие от предыдущего вида двигателя.

Вместо щеток и коллектора в бесщеточном двигателе установлены датчики Холла и контроллер, который контролирует подачу напряжения на катушки для создания индуктивности, а также положение ротора и скорость его вращения.

Когда плата подает на обмотку ток, создается тоже противоположное магнитное поле, и магниты на роторе начинают вращаться.

Еще одной особенностью бесщеточных двигателей нужно назвать их типы. Двигатели бывают двух типов — синхронный и асинхронный. В синхронном двигателе частота вращений ротора равна частоте вращений магнитного поля — то есть один оборот ротор совершает после одного полного прохождения тока через катушку. А в асинхронном двигателе обратная ситуация — частота вращений ротора меньше, чем частота вращения магнитного поля. То есть ток проходит через катушку быстрее.

Плюсы и минусы бесщеточного двигателя

Если с устройством бесщеточного двигателя мы разобрались, то теперь давайте рассмотрим положительные и отрицательные стороны инструментов с бесщеточными моторами.

Плюсы:

Минусы:

Но не бывает все настолько радужно. Даже у инструментов с бесщеточными двигателями есть и свои недостатки. Так сказать, ложка дегтя в бочке меда.

  1. К минусам, в первую очередь стоит отнести стоимость инструментов. Техника с бесщеточным мотором в цене дороже, чем упрощенные модели со щеточным двигателем.
  2. Вторым недостатком бесколлекторных инструментов может быть сложное и дорогое техническое обслуживание. Бесщеточный двигатель — технологичное устройство, для работы с которым нужны знания в микроэлектронике. К счастью, в сотрудники наших сервисных центров знают и умеют обслуживать бесколлекторные двигатели.

Итоги сравнения щеточного и бесщеточного двигателей

Если сравнивать инструменты с разными видами двигателей, то можно смело сказать, что техника с бесщеточным двигателем надежнее и мощнее. Но нужно учитывать тот факт, что ориентирована такая техника больше на профессиональные работы. В быту же и инструменты со щеточным двигателем отлично справятся со своими задачами. Потому перед покупкой инструмента заранее определите цели, для которых вы будете использовать инструменты.

В ассортименте компании WORX есть инструменты и со щеточными и с бесщеточными двигателями. Чтобы определить какой именно тип двигателя установлен в инструменте, обратите внимание на иллюстрацию в карточке товара — в бесщеточных моделях есть специальная пометка «BRUSHLESS MOTOR».

Плюсы и минусы бесщеточного шуруповерта

Что такое бесщеточный шуруповерт

Бесщеточный шуруповерт (или бесколлекторный) – это инструмент, электродвигатель которого не имеет коллекторного узла со щетками. Этот узел состоит из щеток, трущихся об ротор, через которые на него подается ток. Они переключают обмотки, создающие магнитное поле и приводящие ротор мотора в движение. В бесщеточном двигателе этот узел заменен электронным блоком, который осуществляет переключение с помощью транзисторов и других компонентов.

Узел коллектора на роторе © DiyHobby

Избавление от механического коллекторного узла позволило устранить некоторые недостатки электромоторов, тем самым повысив эффективность их работы. Поэтому в абсолютном выражении бесщеточный шуруповерт практически во всем лучше щеточного. Но в конкретных условиях применения имеются нюансы, которые оставляют право на жизнь инструментам с коллекторным двигателем. В чем именно они заключаются – сейчас разберемся.

Бесщеточный шуруповерт

Конструктивно современные безщеточные шуруповерты состоят из шести частей:

1. Корпус эргономичной формы, чаще всего его материал — ударостойкий пластик.

2. Бесщеточный электродвигатель постоянного тока. От коллекторного бесщеточный двигатель отличается, что понятно из его названия, отсутствием коллекторно-щеточного узла. Именно он отвечал за передачу электрического тока на якорь двигателя.

В бесщеточном все устроено иначе. Сам якорь представляет собой высокотехнологичный мощный постоянный магнит. Он отцентрован по отношению к валу двигателя. Вокруг этого вращающегося магнита расположены катушки электромагнитов.

На каждый из них в определенном порядке импульсно подается электрический ток. Это обеспечивает вращение вала. Управление подачей электричества на обмотки осуществляется микроконтроллером, он с высокой точностью определяет положение якоря относительно обмоток магнитов (здесь используются современные датчики на эффекте Холла), меняет в зависимости от задач скорость и усилие.

Габариты

Узел коллектора в сборе Дом инструмента
Козырем бесщеточных моторов является отсутствие коллекторного узла, отнимающего место. Этот узел составляет до 30–50% длины ротора, а значит, двигатель без щеток может быть настолько же компактнее при сравнимой мощности. Это особо актуально для профессионального инструмента, задача которого – не просто вкрутить три шурупа под полочку или собрать новый шкаф, а закручивать сотни саморезов в день.

Уменьшение мотора сказывается на общих габаритах шуруповерта. Например, бюджетная модель BLACK+DECKER BCD001BA10S на 150 грамм легче «собрата» BLACK+DECKER CD121, имеющего более мощный движок, и немного компактнее. А когда работать нужно несколько часов подряд, то каждая сотня грамм имеет значение.

Что такое бесщеточный мотор

Развитие полупроводниковой электроники в 1970-х привело к пониманию, что коллектор и щетки должны быть устранены в двигателях постоянного тока. В бесщеточном двигателе электронный усилитель заменяет механические коммутации контактов. Электронный датчик определяет угол поворота ротора и отвечает за контроль полупроводниковых переключателей. Устранение скользящих контактов позволило уменьшить трение и увеличило срок службы шуруповертов.

Такой мотор обеспечивает более высокую эффективность работы и меньшую подверженность механическому износу. Бесщеточные двигатели имеют несколько преимуществ над коллекторными:

  • более высокий крутящий момент;
  • повышенная надежность;
  • снижение шума;
  • длительный срок службы.

Внутренности мотора можно полностью закрыть и защитить от грязи или влаги. Преобразовывая электричество в механическую силу, безщеточные моторы более эффективны.

Скорость зависит от напряжения, но не зависит от центробежной силы, а работа мотора осуществляется в установленном режиме. Даже при утечке тока или намагничивании такой агрегат не снижает производительность, а скорость вращения совпадает с вращающимся моментом.

При использовании такого двигателя отпадает необходимость в использовании обмотки и коммутатора, а магнит в конструкции характеризуется небольшой массой и размером.

Используются бесщеточные двигатели в устройствах, мощность которых находится в пределе до 5 кВт. Их нерационально применять в оборудовании большей мощности. Более того, магниты в конструкции обладают чувствительностью к магнитному полю и высокой температуре.

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.

Какой шуруповерт выбрать

Сравним основные характеристики бесщеточных и коллекторных аккумуляторных дрелей:

  • КПД бесщеточных выше почти в 1,5 раза (90 против 60%). Значит, при одинаковой емкости аккумуляторных батарей бесщеточный будет работать без подзарядки значительно дольше.
  • Среднее время безотказной работы бесщеточных двигателей больше, чем коллекторных.
  • Масса и размеры первых меньше, чем вторых.

Проанализировав достоинства и недостатки аккумуляторных шуруповертов, можно с уверенностью сказать, что модели с бесщеточным двигателем – лучше. Если б стоимость сравниваемых шуруповертов была близка, выбирать следовало бы лучший.

Читать еще:  Материалы для утепления воздуховода своими руками

Но преимущества бесщеточных довольно дорого стоят. Вопрос состоит в том, нужны ли они вам за эту разницу в цене.

Есть люди, которые работают исключительно дешевым китайским инструментом. Они объясняют это тем, что вечный инструмент еще не придумали. И любой, даже самый дорогой, когда-нибудь выйдет из строя, тогда нужно будет тратить время и деньги на его ремонт.

Недорогой инструмент до выхода из строя обычно успевает отработать деньги, потраченные на его покупку. Поэтому его не жалко выбросить, недорого купить такой же и опять работать новым. Как говорится, сколько людей – столько и мнений. Выбор за вами!

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.

Электрический сетевой шуруповерт: какой лучше, профессиональный или бытовой

Сетевой электрический шуруповерт внешне похож на дрель с проводом. Отличие состоит лишь в наличии у первого крутящего момента. Работает проводной шуруповерт от сети, что может создать некоторые трудности в работе.

Тем не менее, сетевые шуруповерты имеют свои преимущества:

  • На время и срок эксплуатации сетевых шуруповертов не влияет заряд батареи;
  • Для питания инструмента подходит обычная розетка или удлинитель, в то время, как некоторые аккумуляторные шуруповерты требуют специальных зарядных устройств;
  • Использовать сетевой шуруповерт можно даже при резко отрицательных температурах;
  • В большинстве случает сетевые модели стоят дешевле аккумуляторных.

Сетевые шуруповерты делятся на бытовые и профессиональные. Профессиональные инструменты, в отличие от бытовых, имеют большую мощность и, соответственно, производительность, обладают устойчивым к механическим повреждениям корпусом. Но и стоят дороже бытовых. Поэтому, если вам нужен электрошуруповерт для того, чтобы провести ремонт в доме или квартире, лучше взять бытовую модель. Если инструмент необходим для проведения строительных работ на различных объектах и в различных условиях – выбираем профессиональную модель.

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.

Тип и размер патрона

Патрон — эта та часть шуруповерта, в которой крепиться сверло, бита или другое приспособление. Существует несколько разновидности патронов: быстрозажимной, патрон с ключом, патрон под биту и SDS патрон. Быстрозажимной патрон позволяет легко менять насадки без использования специального ключа. Таким патроном оснащено подавляющее большинство шуруповертов на потребительском рынке. Патроном с ключом оснащены более мощные инструменты. Такая система надежно удерживает сверло в патроне. Патроном под биту оснащают аккумуляторные отвертки. Патроном SDS оборудованы полупрофессиональные и профессиональные сетевые строительные дрели и перфораторы с ударным механизмом. Такая система исключает проскальзывание сверла и предназначена для сверления плотного бетона и других твердых строительных материалов.

Патрон электрической дрели также характеризуется максимальным и минимальным диаметром сверла, которое можно закрепить в патроне. Чаще всего, аккумуляторные шуруповерты оснащены быстрозажимным патроном 1,5-13 миллиметров. Для большинства бытовых задач достаточно 10-ти миллиметрового патрона.

Что такое бесщеточный мотор

Развитие полупроводниковой электроники в 1970-х привело к пониманию, что коллектор и щетки должны быть устранены в двигателях постоянного тока. В бесщеточном двигателе электронный усилитель заменяет механические коммутации контактов. Электронный датчик определяет угол поворота ротора и отвечает за контроль полупроводниковых переключателей. Устранение скользящих контактов позволило уменьшить трение и увеличило срок службы шуруповертов.

Такой мотор обеспечивает более высокую эффективность работы и меньшую подверженность механическому износу. Бесщеточные двигатели имеют несколько преимуществ над коллекторными:

  • более высокий крутящий момент;
  • повышенная надежность;
  • снижение шума;
  • длительный срок службы.

Внутренности мотора можно полностью закрыть и защитить от грязи или влаги. Преобразовывая электричество в механическую силу, безщеточные моторы более эффективны.

Скорость зависит от напряжения, но не зависит от центробежной силы, а работа мотора осуществляется в установленном режиме. Даже при утечке тока или намагничивании такой агрегат не снижает производительность, а скорость вращения совпадает с вращающимся моментом.

При использовании такого двигателя отпадает необходимость в использовании обмотки и коммутатора, а магнит в конструкции характеризуется небольшой массой и размером.

Стоит ли покупать бесщеточный шуруповерт: плюсы и минусы

Беспроводные технологии все сильнее проникают в обыденную жизнь. Появление аккумуляторных дрелей упростило многие строительные манипуляции: сборка мебели, установка строительных легких сооружений, монтаж сайдинга и др.

Технические характеристики

Бесщеточный шуруповерт работает на основе бесколлекторных электрических двигателей. Щетки отсутствуют, их функции выполняет электронный узел управления. Ток может переключаться на обмотке статора или ротора. Катушек на якоре нет.

В бесщеточном двигателе механические коммутации контактов заменены на электронный усилитель. Датчик устанавливает угол поворота ротора и следит за полупроводниковыми переключателями. Стандартная мощность шуруповерта не превышает 5 кВт. Бесщеточный мотор нерационально использовать в оборудовании с большими техническими показателями.

Технология подразумевает полное удаление обмотки и коммутатора. Расположенные внутри магниты компактны и мало весят. Их необходимо защищать от магнитных полей, к которым они очень чувствительны. Также, магниты не переносят резкие температурные перепады.

Преимущества бесщеточного шуруповерта

  • КПД. Устройство с бесщеточным двигателем работает эффективнее стандартного оборудования. КПД современной модели достигает 90%, щеточный шуруповерт редко приближается к 60%. При одинаковой аккумуляторной емкости, бесщеточный шуруповерт проработает на заряде дольше, чем щеточный прибор. Это полезно, когда источник питания располагается далеко или временно отсутствует.
  • Регулировка частоты вращения. В процессе можно легко и быстро настроить частоту вращения, в зависимости от выполняемой работы. У бесщеточного оборудования есть широкий диапазон вращения, что позволяет установить необходимые показатели. Главный критерии — вид работы.
  • Отсутствие поломок. Все подвижные детали и механизмы подвержены износу. Так как в устройстве отсутствует коллекторно-щеточный узел, оборудование не подвержено регулярным поломкам, которые характерны для других моделей. Благодаря упрощенному внутреннему механизму, техническое обслуживание не вызывает трудностей. Проводить профилактику можно самостоятельно.
  • Крутящий момент. При увеличении крутящего момента, общая нагрузка на оборудование становится больше. Бесщеточный шуруповерт более износостойкий и прочный. Он лучше справляется с увеличенными нагрузками.
  • Расход энергии. Строительный прибор работает на аккумуляторах. Работа оптимизирована, расход энергии экономичен. 1 заряда хватит на большой объем работы без перерывов.
  • Использование в опасных средах. Можно проводить работу в опасных средах, где большие скопления газовых смесей. При эксплуатации стандартных моделей, есть риск возникновения искры и возгорания. В усовершенствованном оборудовании искрение отсутствует, благодаря чему его можно использовать в сложных для работы условиях (наличие взрывоопасных газов и пыли, повышенная влажность).
  • Габариты. Современная модель имеет небольшие размеры, при высоких технических показателях. Вес устройства небольшой, что упрощает использование. Особенно это полезно при длительной сложной работе.
  • Мощность. Бесщеточный мотор поддерживает одну и ту же мощность на протяжении всего рабочего процесса. Скорость не снижается даже при увеличении нагрузки.
  • Шум. Из-за отсутствия внутри подвижных механизмов, в процессе эксплуатации шуруповерт работает гораздо тише. Сильные шумы отвлекают от работы, мешают сосредоточиться и влияют на нервное состояние человека. Снижение шумового уровня увеличивает эффективность.
  • Срок службы. Благодаря отсутствию подвижных элементов, бесщеточный шуруповерт дольше служит. Поломки происходят редко.
  • Отсутствие провода. Бесщеточный шуруповерт работает на аккумуляторах, поэтому постоянное подключение к электропитанию не требуется. Провода отсутствуют, что облегчает использование. Работу можно проводить на небольших участках и вдалеке от источника питания.

Недостатки современного оборудования

  • Стоимость. Все современные беспроводные аналоги стандартных устройств стоят гораздо дороже. Также, из-за усовершенствованного механизма, цена бесщеточного шуруповерта увеличена. Однако высокая стоимость окупает эффективность работы, высокий КПД и удобство.
  • Размеры. Не смотря на небольшие габариты, есть модели, для использования которых необходимо приложить достаточно усилий. Тяжело работать на вытянутой руке, хотя такое требуется часто.
  • Сложная конструкция. Бесщеточный двигатель — это современная технология, которая пока что используется не всеми строителями. Многие пользователи не знают всех особенностей механизма, из-за чего может быть неправильная эксплуатация. Исправить поломку самостоятельно будет сложно. Коллекторные модели более знакомы строителям, многие привыкли работать только с ними.
  • Износ деталей. Не смотря на увеличенный срок службы, бесщеточный шуруповерт все равно подвержен поломкам. Самыми хрупкими деталями являются подшипники и редуктор. Как правило, их поломка становится причиной выхода из строя всего оборудования. Необходимо регулярно проводить обслуживание, чтобы избежать дополнительного ремонта.
  • Аккумулятор. Даже при большой емкости, аккумулятор рано или поздно разрядится. Рабочий должен постоянно контролировать уровень заряда, чтобы устройство было готово к длительному строительному процессу. Периодически придется заряжать устройство, если оно используется регулярно.

Стоит ли покупать бесщеточный шуруповерт?

Данная технология значительно облегчает многие строительные работы. Значительных недостатков у оборудования нет. Если учесть некоторые эксплуатационные нюансы, использование прибора не доставит неудобств.

Главный минус — стоимость, но она окупается высокими техническими показателями и удобством эксплуатации.Опытные рабочие должны опробовать бесщеточный шуруповерт, чтобы сравнить его со стандартным прибором.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector