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

Бесщеточные шуруповерты особенности преимущества и недостатки

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.

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.

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.

Читать еще:  Грядки в теплице из поликарбоната

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.

Бесщеточные шуруповерты: особенности, преимущества и недостатки

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.

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.

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:

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 самостоятельно выравнять пол самонивелирующейся наливной смесью

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.

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.

Плюсы и минусы бесщеточного шуруповерта

С шуруповертом выполнять ремонт проще. Инструмент работает от аккумулятора, он не имеет провода, который мешается под ногами. Отлично подходит как для новичков, так и для профессионалов.

  1. Описание прибора
  2. Преимущества
  3. Недостатки
  4. Советы по выбору

Описание прибора

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

  • Закручивание и откручивание шурупов, болтов.
  • Нарезание резьбы.
  • Сверление материалов разной толщины.
  • Размешивание строительных растворов.

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:

  • Корпус. Делают из прочного пластика. Материал обладает повышенной износоустойчивостью к механическим повреждениям.
  • Двигатель постоянного тока.
  • Блок управления. Регулирует вращение вала электродвигателя.
  • Редуктор.

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

  • Патрон. Необходим для вставления насадок.
  • Аккумуляторная батарея. Бывает как съемного, так и встроенного типа.
Читать еще:  Самодельный мотоблок – варианты самоделок своими руками

Преимущества

Выделяют следующие достоинства прибора:

  • Хорошая долговечность и прочность. Шуруповерты без щеток редко выходят из строя.
  • Низкий уровень шума. Инструмент практически не издает звуков во время работы благодаря отсутствию щеток.
  • Пожаробезопасность. При соблюдении правил эксплуатации вероятность возникновения пожара мала. Во время работы электродвигателя искры не образуются.
  • Хорошая автономность. Одного заряда аккумулятора хватает на несколько часов беспрерывной работы. Данный показатель достигается благодаря грамотному расходу энергии.
  • Маленький вес и габариты.
  • Можно отрегулировать частоту вращения под себя.

Недостатки

Из минусов выделяют:

  • Высокая стоимость. Эти инструменты дороже коллекторных аналогов.
  • Износ комплектующих. При изготовлении особое внимание уделили электродвигателю. Комплектующие часто выходят из строя. Например, редуктор.

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

  • Сложности при самостоятельном ремонте.

Советы по выбору

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

  • Li-ion аккумуляторы предпочтительнее для профессиональной работы. Срок службы такой батареи — 5 лет. Об этом параметре указывает производитель.
  • Никель-кадмиевые батареи эффективнее при выполнении бытовых задач. Аккумулятор данного типа держит заряд на протяжении 4-5 часов. Этого времени достаточно, чтобы закрутить несколько шурупов. С годами никель-кадмиевые аккумуляторы теряют автономность. Однако они устойчивы к морозам.

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.

Полезные статьи, новости и обзоры на нашем канале Яндекс Дзен

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:

  • статор (индуктор) — это неподвижная деталь в виде кольца из постоянных магнитов либо стального цилиндра, на котором находятся обмотки главных и добавочных полюсов (они выполняют функции электромагнитов, которые создают магнитный поток);
  • ротор (якорь) — это вращающаяся деталь в виде «барабана» с сердечником из ферромагнитного материала. В его пазах уложены секции медной обмотки;
  • коллектор — это цилиндр, собранный из множества изолированных друг от друга медных пластинок, количество которых соответствует числу секций на роторе;
  • щетки — это небольшие детали, сделанные из графита. Они подключены к электроцепи и подпружинены, чтобы обеспечить постоянный и плотный скользящий контакт с коллектором.
Устройство коллекторного двигателя.

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.

  • меньше по размеру — отсутствие коллектора позволяет сократить длину двигателя (при примерно одинаковом диаметре) и уменьшить его вес;
  • более надежные — механический износ отсутствует практически полностью, а абразивная пыль, попадающая внутрь корпуса, не так вредна из-за отсутствия коллекторно-щеточного узла;
  • меньше греются — при работе выделяется значительно меньше тепла благодаря существенному уменьшению потерь на трение;
  • более энергоэффективные — электрические потери на коммутацию снижены в разы за счет замены коллектора и щеток на электронные ключи. Коэффициент полезного действия у бесщеточного двигателя достигает 80% – 90% (по сравнению с 65% – 75% у коллекторного мотора);
  • лучше переносят короткие перегрузки — при работе под большой нагрузкой остается некоторый «запас прочности», позволяющий на короткое время повысить напряжение в цепи и увеличить тепловыделение от обмоток без вреда для мотора.

Преимущества бесщеточного инструмента на практике

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

  • меньше и легче — разница в размерах и весе двигателей позволяет производителям выпускать легкие и компактные устройства, которые значительно удобнее в работе;
  • более мощный и оборотистый — замена механических узлов на электронные системы управления позволяет более эффективно расходовать энергию и гибче управлять характеристиками мотора;
  • дольше работает на одной зарядке — аккумуляторные шуруповерты с бесщеточными двигателями работают от батареи на 30% – 50% дольше, чем устройства с традиционными электромоторами;
  • не перегревается — незначительное тепловыделение от вентильного двигателя позволяет делать меньше пауз во время работы для охлаждения инструмента;
  • работает тише и плавнее — трение в коллекторно-щеточном узле неизбежно вызывает шум и повышенную вибрацию, а бесщеточные моторы лишены этого изъяна;
  • не искрит — шуруповерты с вентильными двигателями можно использовать при работе рядом с топливными емкостями или кислородными баллонами;
  • требует меньше обслуживания — о проблемах, связанных с подбором, покупкой и заменой графитовых щеток, можно полностью забыть;
  • реже выходит из строя — отсутствие пары трения «щетка-коллектор», способность переносить высокие нагрузки и стойкость к воздействию пыли значительно повышают надежность электроинструмента и существенно увеличивают срок его службы.

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.

  • Мощные неодимовые магниты, необходимые для создания компактных роторов бесщеточных двигателей, весьма дороги. Они изготавливаются по сложному технологическому процессу путем спекания недешевых редкоземельных элементов.
  • Требования к качеству датчиков очень высокие. Они должны быть сверхнадежными и максимально точными, чтобы включать и выключать подачу тока синхронно с движением магнитов, которые находятся на роторе, вращающемся с огромной скоростью.
  • Электроника, способная управлять бесщеточным двигателем, на порядок дороже, чем аналогичные модули коллекторных моторов. Грубо говоря, работой бесщеточного шуруповерта управляет не примитивная плата, а почти что микропроцессор, который постоянно отслеживает множество параметров и на лету их изменяет, в зависимости от того, какая задача является наиболее приоритетной в данный момент (максимальные мощность и момент на валу, оптимальное потребление энергии АКБ или защита от перегрузки).

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.

Если вы планируете купить аккумуляторный инструмент профессионального класса, то стоит присмотреться к бесщеточным устройствам. Несмотря на разницу в цене, покупка будет оправданной, поскольку шуруповерты, болгарки, дрели, реноваторы и другая техника, оснащенная современными бесколлекторными моторами, служат дольше и не так быстро «убивают» дорогостоящие аккумуляторы .

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.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector