чем бесщеточный шуруповерт лучше щеточного
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.
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:
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:
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.
Что такое бесщеточные шуруповерты? Их плюсы и минусы
Содержание
Содержание
Все чаще на электроинструменте можно встретить надпись «Brushless motor». Это значит, что девайс оснащен бесщеточным электродвигателем постоянного тока. Действительно ли от этого есть толк или это очередная уловка маркетологов? Давайте разбираться на примере шуруповертов.
Мы будем говорить о шуруповертах как о наиболее востребованном электроинструменте в арсенале домашнего мастера (кто крутил саморезы отверткой, тот поймет). Но тезисы материала безоговорочно распространяются на весь электроинструмент, оснащенный бесщеточными двигателями.
Конструкция и принцип действия
«Brushless motor» в буквальном переводе означает бесщеточный двигатель, в конструкции которого отсутствует коллектор и щеточный узел. Также можно встретить сокращение BLDC, которым именуют бесщеточный электродвигатель постоянного тока.
Классический коллекторный двигатель
Щеточный узел — это механическая контактная часть якоря электродвигателя. С помощью него через пластины коллектора подается напряжение на обмотку якоря. Электрический ток, протекая по проводнику, вызывает электромагнитное поле. Магнитное поле обмотки якоря, взаимодействуя с постоянным магнитным полем статорных обмоток, приводит к возникновению крутящего момента на валу электродвигателя и его вращению. Чтобы вращение вала сохранялось постоянно, напряжение на отдельные проводники якорной обмотки нужно подавать в определенной последовательности. Электрический ток должен протекать по рамкам якорной обмотки в нужный момент, а электромагнитное поле, наводимое в проводниках, взаимодействовало с постоянным магнитным полем обмоток статора. В двигателе постоянного тока эту функцию выполняет коллекторный узел на якоре электродвигателя.
В бесщеточном электродвигателе коллектор и щетки отсутствуют, но принцип взаимодействия постоянного магнитного поля якоря с электромагнитным полем обмоток статора остается неизменным. Только в BLDC моторе нужно подавать постоянное напряжение на обмотки статора в определенные интервалы времени, имитируя работу коллектора.
Как правило, в конструкции статора бесщеточного мотора используются три пары обмоток, и напряжение на них подается поочередно. При подаче напряжения на первую пару обмоток якорь с постоянными магнитами поворачивается, выравнивая свое положение в соответствии с направлением силовых линий возникшего магнитного поля. В этот момент напряжение с первой пары обмоток снимается и подается на вторую пару. Поскольку якорь электродвигателя обладает определенным моментом инерции, он не останавливается моментально, а продолжает свое вращение, и его магниты начинают взаимодействовать со следующим магнитным полем. Так продолжается до тех пор, пока на обмотки статора поочередно подается напряжение.
Это упрощенная схема работы Brushless мотора. На самом деле, для усиления крутящего момента и исключения «провалов» его полки, в работе постоянно находятся две пары обмоток. Одна из них притягивает постоянные магниты якоря в моменты, когда они находятся до средней линии полюса катушки, а вторая подталкивает, как только полюс катушки пройден центральной частью постоянного магнита якоря. На первую пару катушек подается напряжение прямой полярности, а на вторую — обратной.
Для определения, на какие пары катушек нужно подать напряжение и какой полярности, в системе установлен датчик положения ротора. Он состоит из трех датчиков Холла, дающих контроллеру сигнал о необходимости формирования напряжения на каждой из пар катушек статора.
На видео наглядно проиллюстрирована работа бесщеточного двигателя:
Плюсы и минусы бесщеточного шуруповерта
Производители пишут, что основная изюминка бесщеточного шуруповерта — не нужно менять щетки, которых нет. Это на самом деле так, но так ли сложно поменять щетки?
За этим «жирным» плюсом притаился довольно коварный минус. Дело в том, что более-менее нагруженный шуруповерт потребует замены щеток на второй, а то и третий год работы. Проводя их замену, бережливый владелец наверняка заглянет и в другие узлы инструмента. Обратит внимание на состояние подшипников, очистит внутренности от пыли, заложит порцию свежей смазки — в общем, проведет полное техобслуживание инструмента. В случае с бесколлекторным инструментом, о необходимости сервисного обслуживания можно просто забыть и вспомнить о нем, когда шуруповерт начнет конкретно барахлить.
Вот по-настоящему значимые преимущества бесщеточного инструмента:
Но бесщеточным инструментам присущи и некоторые недостатки:
Перспективы бесщеточных шуруповертов на рынке электроинструмента
Переход на бесщеточные инструменты неизбежен, поскольку они выгодны в первую очередь самим производителям ввиду унификации производственных процессов, уменьшению количества составных частей и улучшения технических характеристик выпускаемых моделей. Конечному пользователю такой переход абсолютно ничем не грозит. Шуруповерты как закручивали винты и саморезы, так и будут, исходя из своих технических возможностей.
Для профессиональной деятельности однозначно стоит смотреть в сторону бесщеточных моделей. Они экономичней, шустрее и надежней. Каждый рубль, вложенный в их покупку, окупится сторицей.
А вот домашнему мастеру стоит взвесить все «за» и «против», реально оценить возможную загруженность инструмента и свою готовность отдать больше денег за современные технологии.
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:
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:
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.
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:
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 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:
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.
Сравнение щеточного и бесщеточного шуруповерта —преимущества и недостатки
Когда нужно закрутить шурупы, причем большое их количество, сэкономить время поможет специальный инструмент. Шуруповерт — это электроинструмент, помогающий собрать мебель, установить полку, сделать многое другое. Есть разные его виды, свойства которых нужно учитывать при выборе.
Как работает бесщеточный двигатель
Есть много видов шуруповертов. Чтоб понять преимущества каждого нужно изучить их данные, принцип работы. Это позволит понять, какой шуруповерт лучше щеточный или безщеточный, в каких случаях ими нужно пользоваться. Ведь все электрические инструменты различны по техническим параметрам.
В конце прошлого века произошли перемены в сфере полупроводниковой электроники. Это позволило не использовать привычные щетки. Механический способ соединения контактов в бесщеточном был замене усилителем.
Изучая, как устроен бесщеточный двигатель шуруповерта, можно отметить, что он гораздо удобнее при работе, обеспечивает более высокий крутящийся момент. Данный тип двигателя меньше изнашивается, он тише, защищен от попадания внутрь грязи.
При этом скорость вращение усиливается при помощи напряжения, создаваемого внутри, а не центробежной силы. В этом случае двигатель работает в нужном режиме, не давая сбоев.
Даже если ток просочится внутрь или произойдет намагничивание мотора, скорость останется той же.
Для нормальной эксплуатации не требуется коммутатор и обмотка. Да и встроенный магнит необходим не такой большой как в щеточном оборудовании.
В бесщеточном двигателя есть ротор и статор как элементы любого мотора. Но коллектора здесь нет. Поэтому его бесколлекторный вариант будет надежнее.
Интересно! Такие приборы устанавливаются в шуруповертах малой мощности (до 5 кВт). В моделях с большими параметрами они менее эффективны.
Конструкция и принцип действия
Безколлекторный инструмент занял в наборе необходимых инструментов свое место. Покупая оборудование в дом, хозяин должен ознакомиться с принципами его работы.
Можно рассмотреть особенности того, как работает безщеточный двигатель в шуруповерте:
В результате возникает магнитное поле, которое заставляет вращаться якорь и инструмент начинает работать.
Преимущества бесщеточных двигателей в теории
С устройством бесщеточного двигателя уже разобрались и теперь стоит рассмотреть положительные и отрицательные стороны подобных инструментов.
Есть несколько преимуществ таких двигателей:
Важно! Помимо этого бесщеточные двигатели могут выдавать максимальные показатели вращения почти сразу.
Преимущества бесщеточного инструмента на практике
Теоретические преимущества полностью реализуются на практике. Это нужно учитывать, выбирая шуруповерт щеточный или бесщеточный, двигатель какой лучше можно узнать после работы с ним.
Специалисты отмечают, что такой инструмент:
Почему бесщеточный инструмент такой дорогой
Главным недостатком такого инструмента является его высокая цена. Она обусловлена присутствием дорогой силовой платы и электронного управления. Благодаря этому электродвигатель становится надежнее.
Но высокая стоимость такого инструмента иногда становится решающим фактором при покупке инструмента. Какой шуруповерт лучше щеточный или бесщеточный каждый пользователь решает для себя. И многие склоняются в пользу более дешевого изделия.
Важно! Замена деталей бесщеточных инструментом всегда обходится дорого.
Стоит ли покупать инструмент с бесщеточным двигателем
Если инструмент нужен на несколько раз или просто для домашнего пользования, то лучше выбрать более дешевый вариант. Но профессионалам необходим надежный и мощный шуруповерт, который окупится очень быстро. Это можно понять, увидев, как работает бесщеточный шуруповерт, и сколько процессов с ним можно сделать без перерывов.
Можно подождать, когда технология станет более доступной. Ведь она внедрена не так давно и новые движки, которыми они оснащены слишком дороги в отличие от обычных. При анализе цены разница составит 30-50 %. Такие переплаты слишком значительные, чтобы покупать инструмент просто для наличия дома.
Работа бесщеточного шуруповерта
Какой шуруповерт лучше: щеточный или бесщеточный
Для многих приобретение инструментов сложный и длительный процесс. Необходимо изучать технологические характеристики, сравнивать модели и их стоимость. Поэтому выбирая из нескольких вариантов: шуруповерт безщеточный или обычный, какой лучше может сказать только профессионал или человек, который пользовался ими на практике.
Понятно, что технически преимуществ у бесщеточных моторов гораздо больше. У него самый высокий КПД, доходящий до 90 %. Данный показатель у остальных видов изделий намного ниже.
Возможность обходится без зарядки ценна, только когда рядом нет сети электричества.
Важно! Небольшой вес снижает утомляемость во время работы, и дает возможность выполнить ее более быстро и качественно.
Таким образом, инверторный шуруповерт выгоднее из-за своих характеристик и эффективности. Но цена слишком высока для широкого круга покупателей.
У классических вариантов технология надежная и проверенная. Их легко ремонтировать, кроме того, стоимость деталей не велика. Для многих это оптимальный вариант. Главное при выборе — проверить качество прибора.
Конечно, более дорогой бесщеточный вариант лучше. Но здесь каждый покупатель должен решать исходя из собственных финансовых, пользовательских приоритетов.