Бесщеточные шуруповерты плюсы и минусы - MEBEL-MOSKWA.RU

Бесщеточные шуруповерты плюсы и минусы

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!

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.
Читайте также  Как выбрать мебель для кухни

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.

Бесщеточные шуруповерты: особенности, преимущества и недостатки

  1. Что такое бесщеточный мотор
  2. Бесщеточный шуруповерт: принцип возникновения энергии
  3. Достоинства и недостатки
  4. Сравнение коллекторного и бесщеточного инструмента
  5. Как выбрать

Аккумуляторные шуруповерты стали востребованными благодаря своей мобильности и возможностям. Отсутствие зависимости от источника питания позволяет решать гораздо больше строительных задач.

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.

Бесщеточный шуруповерт: принцип возникновения энергии

Бесщеточный шуруповерт имеет двигатель описанного типа, его отличие состоит в том, что ток переключается не в роторе, а обмотках статора. На якоре отсутствуют катушки, а магнитное поле создается посредством установленных в конструкции инструмента магнитов.

Момент, когда необходима подача энергии, определяется специальными датчиками. Их работа основана на эффекте Холла. ДПР импульсы и сигнал регулятора скорости проходят обработку в микропроцессоре, в результате чего они и формируются. На профессиональном языке их еще называют ШИМ сигналом.

Созданные импульсы последовательно подаются на инверторы или, проще говоря, усилители, которые увеличивают силу тока, а их выходы имеют связь с обмоткой, расположенной на статоре. Эти усилители тока призваны коммутировать ток, возникающий в катушках, согласно сигналам, которые исходят из микропроцессорного узла. В результате такого взаимодействия образуется магнитное поле, которое вступает в связь с тем, что имеется вокруг ротора, в результате чего начинает свое вращение якорь.

Достоинства и недостатки

Из достоинств можно выделить:

  • Возможность регулировать частоту вращения. При этом у пользователя появляется широкий диапазон настройки данного показателя, в зависимости от выполняемой работы и рабочей поверхности.
  • В конструкции такого агрегата отсутствует коллекторно-щеточный узел, соответственно инструмент ломается реже при правильном использовании, а техническое обслуживание не вызывает проблем.
  • Шуруповерт лучше справляется с большой нагрузкой, связанной с увеличением крутящего момента.

  • Энергия аккумуляторной батареи расходуется экономно.
  • Коэффициент полезного действия у такого оборудования составляет 90%.
  • Возможность использовать шуруповерт в опасной среде с присутствием взрывоопасной газовой смеси, поскольку отсутствует искрение.
  • Миниатюрные габариты и небольшой вес.
  • В обоих направлениях работы поддерживается одна мощность.
  • Даже увеличенная нагрузка не является причиной снижения скорости.

Недостатки:

  • Внушительная стоимость.
  • Большие размеры шуруповерта, что мешает работать на вытянутой руке и в труднодоступных местах.

Очень важно уделять внимание тому, какого типа аккумуляторная батарея стоит в конструкции инструмента. Если выбрать правильно шуруповерт с бесщеточным двигателем, то он проработает долго и будет радовать своей производительностью.

Сравнение коллекторного и бесщеточного инструмента

Как уже было отмечено, КПД у бесщеточных моторов выше и составляет 90%. В сравнении с ними коллекторные имеют только 60%. Это говорит о том, что при одинаковой емкости аккумулятора, бесщеточный шуруповерт проработает дольше на одном заряде, что очень важно, если источник для зарядки находится далеко.

Габариты и вес также лучше у того инструмента, внутри которого стоит бесщеточный мотор.

В связи с этим можно говорить о том, что описываемое оборудование гораздо эффективнее, однако пользователя часто останавливает его стоимость. Поскольку любой, даже самый дорогой инструмент выходит рано или поздно из строя, большинство предпочитают работать дешевой китайской продукцией. Но если хочется взять агрегат, который прослужит долго, тогда стоит знать основные критерии выбора, на которые должен опираться современный пользователь.

Как выбрать

Если потребитель готов заплатить достойную цену за бесщеточный шуроповерт, тогда ему следует более глубоко изучить, какие параметры важны при выборе качественного инструмента.

  • В конструкции такого оборудования патрон может быть быстрозажимным или шестигранным, у которого диаметр хвостовика составляет чаще всего ¼ дюйма. В первом случае менять оснастку проще и быстрее, но и другой вид патрона ни чем не хуже, поэтому лучше опираться на диаметр. Поскольку величина отвечает за универсальность инструмента, желательно, чтобы она была больше.

  • Число оборотов тоже не менее важно. Если не планируется работать инструментом постоянно, а необходимо, например, собрать мебель, то достаточно будет шуруповерта с показателем в 500 об/мин. Такой агрегат нельзя применять в качестве дрели, а если эта функция необходима, тогда лучше обратить внимание на товар с показателем 1300 об/мин и выше.
  • Выбор аккумуляторной батареи играет особенно важную роль. Сегодня на рынке можно встретить шуруповерты с никель-металл-гидридными аккумуляторами, они обладают прекрасной устойчивостью к механическому воздействию, но быстро саморазряжаются, и требуется много времени на зарядку. Никель-кадмиевые быстро напитываются энергией, могут использоваться при пониженной температуре воздуха и имеют низкую стоимость, но они тоже быстро разряжаются и могут проработать максимум 5 лет. Литий-ионные или литий-полимерные небольшие по весу и габаритам, не саморазряжаются, но не могут эксплуатироваться на холоде и обладают небольшим сроком эксплуатации.

  • Пользователю стоит так же обратить внимание на крутящий момент, от него зависит максимальная сила вращения и скорость, с которой шуруп входит в поверхность. Если на инструменте написано 16-25 Н*м, тогда этот показатель считается средним. У профессионального оборудования он чаще всего находится в промежутке от 40 до 60 Н*м, а у самых дорогих моделей и вовсе 150 Н*м.
  • Ударная функция позволяет использовать агрегат в качестве дрели, без вреда для шуруповерта. Ее преимущество в том, что инструмент может легко создавать отверстия в плотных материалах, таких как кирпич или бетон.
Читайте также  Как сделать угловой диван своими руками

Безусловно, при покупке необходимо обращать внимание и на дополнительный функционал, который предлагает производитель. Лучше приобретать инструмент, у которого имеется возможность регулировки не только скорости вращения шуруповерта, но и передаваемого усилия, направления вращения.

Подсветка и индикатор, оповещающий о количестве заряда — приятные и полезные функции, с которыми работа становится комфортнее. Если есть второй аккумулятор, кейс для транспортировки, зарядка и даже комплект оснастки — такой шуруповерт непременно достоин внимания покупателя.

О том, какой бесщеточный шуруповерт выбрать, смотрите в следующем видео.

Что такое бесщеточные шуруповерты? Их плюсы и минусы

Содержание

Содержание

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

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

Конструкция и принцип действия

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

Классический коллекторный двигатель

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

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

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

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

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

На видео наглядно проиллюстрирована работа бесщеточного двигателя:

Плюсы и минусы бесщеточного шуруповерта

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

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

Вот по-настоящему значимые преимущества бесщеточного инструмента:

  • Высокий КПД. У бесщеточного двигателя он составляет порядка 90 %, в то время как у коллекторного мотора — на уровне 60 %. Это обусловлено отсутствием потерь на трение и искрообразование, и, как следствие, повышением температуры коллекторного узла якоря мотора.
  • Быстрый выход на номинальную скорость вращения двигателя. В этом опять же заслуга высокого КПД BLDC мотора.
  • При тех же массогабаритных показателях, с вала бесщеточного электродвигателя снимается большая мощность, а это влечет получение большего крутящего момента.
  • Лучшая энергоэффективность. Благодаря отсутствию потерь в коллекторе и щеточном узле и более высокому КПД бесщеточный шуруповерт сделает больше полезной работы на одном заряде аккумулятора. Это важно профессионалам, для которых время — деньги. Эффективность бесщеточного шуруповерта в среднем выше на 25–40 % в сравнении с его коллекторным аналогом.
  • Возможность использования во взрыво- и пожароопасных средах ввиду отсутствия искр на щеточном узле.
  • Грамотная защита от перегрузки. Плата управления электродвигателем просто не позволит нагрузить инструмент сверх меры, а вот коллекторный шуруповерт при должном старании можно перегреть и получить дымок из вентиляционных отверстий.

Но бесщеточным инструментам присущи и некоторые недостатки:

  • Высокая цена. Наличие в конструкции дорогой силовой платы управления BLDC мотором ощутимо увеличивает стоимость шуруповерта.
  • Плохая ремонтопригодность. В бесщеточном шуруповерте плата управления, кнопка включения инструмента и статор электродвигателя обычно идут единым блоком. Стоимость запчасти — от 2/3 до 3/4 стоимости нового инструмента. Если поломка произойдет по истечении гарантийного срока, то ремонтировать такой шуруповерт вряд ли целесообразно. В отличие от коллекторных экземпляров, где можно заменить кнопку или электродвигатель отдельно, и стоить это будет на порядок дешевле.

Перспективы бесщеточных шуруповертов на рынке электроинструмента

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

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

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

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.
Читайте также  Утепление крыши опилками минусы

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.

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.

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.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: