Можно подождать, пока эта технология не получит более широкого распространения. В конце концов, она не так давно появилась на рынке, а новые двигатели, которыми они оснащены, очень дороги, в отличие от обычных. Если проанализировать цену, то разница составляет 30-50%. Такая переплата очень важна, чтобы купить инструмент только для того, чтобы иметь его дома.
Сравнение щеточного и бесщеточного шуруповерта —преимущества и недостатки
Если вам нужно закрутить шурупы и даже большое количество винтов, то специальный инструмент поможет сэкономить время. Отвертка — это электроинструмент, с помощью которого можно собрать мебель, повесить полку и сделать многое другое. Отвертка — это инструмент, с помощью которого можно собрать мебель, повесить полку и сделать многое другое.
Как работает бесщеточный двигатель
Существует множество типов отверток. Чтобы понять преимущества каждого из них, необходимо изучить, что и как работает. Так вы сможете понять, какой шуруповерт лучше — щеточный или бесщеточный, и когда его следует использовать. В конце концов, все электроинструменты отличаются по своим техническим параметрам.
В конце прошлого века произошли изменения в полупроводниковой электронике. Это позволило отказаться от обычных щеток. Механический способ соединения контактов в бесщеточном инструменте был заменен усилителем.
Если разобраться, как работает бесщеточный двигатель для шуруповерта, можно обнаружить, что он гораздо удобнее в использовании и обеспечивает больший крутящий момент. Двигатель этого типа меньше изнашивается, работает тише и защищен от попадания грязи.
Скорость вращения увеличивается за счет внутреннего напряжения, а не за счет центробежной силы. В этом случае двигатель работает в правильном режиме без сбоев.
Даже если внутри двигателя возникает ток утечки или намагничивание, скорость остается неизменной.
Для нормальной работы не требуется коммутатор или обмотка. Кроме того, встроенный магнит не такой большой, как в бесщеточном двигателе.
Бесщеточный двигатель имеет ротор и статор, как элементы любого двигателя. Но коммутатор отсутствует. Поэтому версия без коммутатора более надежна.
Интересно! Такие устройства устанавливаются в шуруповерты с небольшой мощностью (до 5 кВт). В моделях с более высокими параметрами они менее эффективны.
Как работает щеточный электродвигатель?
Аккумуляторные отвертки приводятся в действие двигателем постоянного тока. Классическая конструкция этого электродвигателя включает в себя так называемый коллектор на валу ротора, единственную вращающуюся часть двигателя. Коллектор представляет собой набор медных пластин, равномерно расположенных на поверхности диэлектрического цилиндра на валу ротора. К ним приварены выводы обмоток ротора, сформированные в металлическом сердечнике.
Это клеммы, на которые подается напряжение питания. Сложность этой схемы заключается в том, что ротор вращается, и контакт может быть только скользящим. Во времена изобретения двигателя постоянного тока этот контакт осуществлялся пучком медных проводов, отсюда и название — щетки. Позже они были заменены полоской электрографита, которая обеспечивала более плотный контакт с пластинами коллектора и позволяла передавать ток на обмотки ротора с меньшими потерями. Название, однако, осталось.
Недостатком этой очень простой и эффективной конструкции было то, что полученный контакт обладал не только высоким электрическим сопротивлением, но и механическим сопротивлением. Сбрасыватели перескакивали с пластины на пластину, высекали искры и изнашивались. Часть энергии аккумулятора тратится впустую. Кроме того, электрическая машина нуждается в обслуживании, и щетки время от времени необходимо заменять. Однако с этим мирились большую часть 20-го века, поскольку альтернативы выключателю не было.
Как работает бесщеточный электродвигатель?
Бесщеточный двигатель стал возможен благодаря тому же эффекту электромагнитной индукции, который лежит в основе всех электродвигателей. Когда вы перемещаете металлический предмет в магнитном поле, через него протекает электрический ток. Человеку потребовалось лишь некоторое время, чтобы соединить одно с другим и ввести это в действие.
Приборы для регистрации магнитного поля — магнитометры — появились в 1920-х годах. И как обычно, первоначально они использовались в качестве компонентов оружия. Например, их прикрепляли к взрывателям глубинных бомб.
Потребность в необслуживаемых двигателях постоянного тока возникла с появлением компьютерных технологий. Это было связано с тем, что многие компоненты схемы необходимо было охлаждать, что было возможно только с помощью вентиляторов.
По этой причине был разработан электродвигатель, также называемый бесщеточным или бескоммутационным. Причина этого в том, что магнитное поле было изменено другим способом, а именно бесконтактным. Самое интересное в этом устройстве то, что оно напоминает обычный двигатель постоянного тока, но в перевернутом виде. Он имеет следующую форму:
- Вращающаяся часть, ротор, находится снаружи.
- Неподвижная часть, статор, устанавливается внутри.
Ротор состоит из цилиндра, на внутренней стороне которого закреплены постоянные магниты с чередующейся полярностью. К внешней стороне цилиндра крепятся рабочие элементы (лопасти), как это используется в компьютерных вентиляторах. Или к торцевой стенке изнутри крепится стержень — такая схема используется для крепления шпинделей шуруповертов.
Статор состоит из нескольких обмоток, которые сидят на металлических сердечниках. Он расположен внутри ротора, вал которого проходит через него.
Сам бесщеточный двигатель ничем не отличается от бесщеточных моделей, которые приводятся в действие коммутатором. Он основан на явлении, когда противоположные полюса магнитов притягиваются, а одинаковые — отталкиваются.
В двигателе с коммутатором смена полярности происходит при вращении ротора, соединяя другие концы его обмотки с неподвижными щетками. В бесщеточном двигателе этот процесс осуществляется магнитометрами, которые реагируют на прохождение над ними постоянных магнитов ротора.
Наиболее часто используемыми устройствами в настоящее время являются так называемые датчики Холла, хотя существует и другая форма. Она заключается в том, что вхождение обмотки статора в магнитное поле ротора сопровождается изменением направления протекающего через нее тока — так называемым обратным ХЭД. Это явление обнаруживается и используется электронной схемой управления.
Следует также отметить, что в обычных двигателях постоянного тока магнитное поле ротора отталкивается от неподвижного поля статора. В бесщеточных двигателях все наоборот — неподвижное магнитное поле ротора притягивается вращающимся полем статора.
Факторы, определяющие преимущества бесщеточного двигателя
Двигатель постоянного тока без коммутатора имеет определенные преимущества перед обычным бесщеточным. Они определяются следующими факторами:
Преимущества и недостатки бесщёточных шуруповёртов
Отсутствие щеточного коммутатора, таким образом, является преимуществом
- электронный блок занимает меньше места, чем коллектор со щётками, что позволяет уменьшить габариты и вес электромотора;
- из-за отсутствия механического износа срок эксплуатации моторов бесколлекторных шуруповёртов выше, к тому же они лучше защищены от попадания внутрь конструкции абразивной пыли;
- трение здесь практически отсутствует, поэтому такое явление, как перегрев мотора, случается очень редко;
- в отличие от щёточного шуруповёрта, у бесщёточного гораздо выше энергоэффективность: 80-90% против 65-75%, поскольку отсутствует потери на коллекторно-щёточном узле;
- такой мотор не искрит, что позволяет использовать бесколлекторные шуруповёрты при работе в условиях повышенной взрыво- и пожароопасности;
- увеличение КПД позволяет повысить мощность шуруповёрта, добиться более гибкого управления параметрами его работы, в случае с аккумуляторными разновидностями – увеличить время автономной работы на 25-50%;
- бесщёточный шуруповёрт надёжнее коллекторного аналога за счёт отсутствия трения в паре коллектор-щётка, он лучше защищён от проникновения абразивной пыли и намного более приспособлен к кратковременным перегрузкам, что для шуруповёрта особенно важно;
- отсутствует необходимость в регулярной диагностике и замене щёток;
- наконец, шуруповёрт с мотором вентильного типа работает намного тише, в нем практически отсутствует вибрация, возникающая при взаимодействии щёток и коллектора.
Хотя преимущества бесщеточного шуруповерта многочисленны, недостатком — и немаловажным — является высокая цена такого инструмента.
Почему бесколлекторные шуруповёрты такие дорогие
Разница в стоимости обусловлена следующими факторами, при этом остальные факторы относительно равны:
- чтобы обеспечить ротору компактные размеры, приходится использовать мощные, но дорогие неодимовые магниты, при изготовлении которых применяются дефицитные и потому дорогие редкоземельные элементы, да и сама технология их спекания недешёвая;
- дорогостоящими компонентами являются и датчики, к которым предъявляются повышенные требования относительно точности срабатывания и надёжности, ведь синхронизация переключений направления движения тока должна производиться на огромных скоростях;
- большая разница в стоимости бесщёточного шуруповёрта по сравнению с щёточным объясняется также необходимостью использования более совершенного электронного блока. Он построен на базе специализированного микропроцессора, способного менять режимы работы в зависимости от состояния целого ряда текущих параметров шуруповёрта.
Сочетание этих факторов объясняет, почему инструменты без преобразователей так дороги. Кстати, они также могут быть очень дорогими в ремонте, поскольку их приходится заменять, если выходит из строя электроника или арматура.
Бесщеточный шуруповерт: выше ресурс, дороже инструмент и ремонт
Бесщеточный двигатель — это более современный двигатель. Его использование в шуруповерте увеличивает мощность на 25%, а срок службы двигателя (и, соответственно, самого инструмента) — на 10%. Если шуруповерт аккумуляторный, технология также позволяет увеличить время работы на одном заряде на 50%, так как бесщеточный двигатель более энергоэффективен. Все это объясняется отсутствием щеточного узла, который, вероятно, является наиболее изнашиваемой частью инструмента, а также отсутствием потерь на трение, тепло и т.д.
Отсутствие щеточного узла уменьшает длину двигателя (и инструмента) на 2-3 см, что означает, что аккумуляторная отвертка с щеточным узлом может быть более подходящей для работы в труднодоступных местах.
Кроме того, бесщеточный двигатель работает без искрения, поэтому инструмент можно использовать практически в любых условиях. Более сложная конструкция двигателя и все эти преимущества объясняют более высокую цену на шуруповерты этого типа.
Бесщеточные отвертки Worx WX102, WX175 и ударные отвертки Worx WX352 и WX354 — это бесщеточные отвертки, предназначенные для более тяжелых работ.
Следует также отметить недостатки бесщеточных двигателей:
- такие двигатели «боятся» металлической окалины, пыли, стружки, любых мелких предметов (ротор бесщеточного двигателя представляет собой постоянный магнит), которые могут попасть внутрь инструмента и испортить двигатель. Производители борются с этим, устанавливая на вентиляционные отверстия мелкую сетку.
- конструкция имеет минимум движущихся частей и отсюда меньшая вероятность поломок, однако если ремонт потребуется, то починить бесщеточный шуруповерт обойдется дороже.
Какой же все-таки лучше?
Если вам нужно использовать шуруповерт только время от времени, то бесщеточный шуруповерт — идеальный вариант. Однако для частого использования и более интенсивной работы следует рассмотреть бесщеточные модели.
