Двигатель щеточный или безщеточный: Какой шуруповерт лучше — щеточный или бесщеточный?

Какой шуруповерт лучше — щеточный или бесщеточный?

Статьи

Базовые различия двигателей, и как это влияет на инструмент

Чем отличаются щеточные и бесщеточные двигатели, легко понять по их названиям. Разница — в конструкции, а именно:

• щеточные моторы (коллекторные) оснащены двумя щетками из углерода, которые подводят электричество от аккумулятора к мотору. При работе происходит трение, выделяется тепло, тратится энергия.
• бесщеточные моторы (бесколлекторные) передают электричество напрямую, создавая магнитное поле. Они имеют минимум движущихся частей, работают без трения.

В зависимости от того, каким двигателем оснащен шуруповерт, он будет иметь некоторые особенности.

Щеточный шуруповерт: ниже ресурс, дешевле инструмент и ремонт

Двигатели с угольными щетками в аккумуляторных дрелях-шуруповертах — это старая технология, проверенная временем. Двигатели универсальны: в шуруповерт устанавливается двигатель в сборе (есть несколько типоразмеров), что делает инструмент очень удобным в плане ремонта. Более простая конструкция = проще в обслуживании. В связи с этим шуруповерты со щеточными двигателями доступнее по цене.

Многие шуруповерты Worx оснащены щеточными моторами, и это отличные инструменты для домашних мастеров (например, модели WX101.1, WX176.2, WX178).

В то же время технология имеет несколько слабых сторон:

• щетки со временем изнашиваются, поэтому такие двигатели имеют меньший ресурс, чем бесщеточные;
• при длительной напряженной работе мотор нагревается, поэтому иногда требуется делать перерывы;
• от трения щеток могут возникать искры — это значит, что не стоит работать таким шуруповертом вблизи от легковоспламеняющихся веществ.
• на трение расходуется энергия, поэтому моторы обладают более низким КПД по сравнению с бесщеточными.

Бесщеточный шуруповерт: выше ресурс, дороже инструмент и ремонт

Бесщеточный двигатель — более современный. Его использование в конструкции шуруповерта прибавляет до + 25% к мощности и до + 10% к сроку службы двигателя (а значит и самого инструмента). Если шуруповерт аккумуляторный, технология также обеспечивает до + 50% к длительности работы на одном заряде, поскольку бесщеточный мотор более экономно расходует энергию. Все эти показатели достигаются благодаря отсутствию щеточного узла, наверно самого быстроизнашиваемого в инструменте, отсутствию потерь на трение, нагрев и т.д.

Отсутствие щеточного узла позволяет уменьшить габариты двигателя (и инструмента) по длине на 2-3 см, а значит дрель-шуруповерт с таким двигателем может больше подходить для работы в труднодоступных местах.

Кроме того, бесщеточный двигатель работает без искр, поэтому инструмент можно использовать практически в любых условиях. Более сложная конструкция двигателя и все перечисленные преимущества объясняют более высокую стоимость такого шуруповерта.

Среди дрелей-шуруповертов Worx бесщеточными двигателями, которые эффективнее щеточных справляются с повышенной нагрузкой, оснащены модели WX102, WX175, а также ударные модели WX352 и WX354.

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.

Если использовать шуруповерт требуется время от времени, то щеточный станет идеальным вариантом. А для частого использования и более напряженной работы следует присмотреться к бесщеточным моделям.

18.11.2021/от manpan

https://worx.ru/wp-content/uploads/2021/11/Kakoj-shurupovert-luchshe_Cover.jpg
1280
1920

manpan

https://worx.ru/wp-content/uploads/2020/07/logo.png

manpan2021-11-18 19:26:182021-11-18 19:28:13Какой шуруповерт лучше — щеточный или бесщеточный?

В чем разница между щеточными и бесщеточными двигателями? — Worx Tools Russia

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

Устройство и принцип действия щеточного двигателя

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

Ротор — по-другому, якорь. Как раз он вращается внутри и преобразует электрическую энергию в механическую. Якорь обмотан медной проволокой (обмоткой) с разных сторон ротора. За счет прохождения тока через проволоку создается магнитное поле, которое в свою очередь и создает вращение элемента.

На щеточном двигателе установлен коммутатор, который используется для переключения с одной обмотки на другую. Это позволяет менять направление вращения ротора. Этот коммутатор и есть коллектор, от которого взял свое название двигатель.

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

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

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

Плюсы и минусы щеточного двигателя

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

Плюсы

1. 
   Первым плюсом инструментов со щеточными двигателями стоит отметить более низкую стоимость в отличие бесщеточных. Это связано с технологиями производства и более бюджетными материалами.
2. 
   Вторым плюсом специалисты отмечают упрощенную конструкцию двигателя, что влияет на стоимость ремонта. Проще поменять щетки, чем весь мотор в целом.
3. 
   Также к плюсам можно отнести относительно малый вес и размер инструментов.

Минусы

1. 
   На высоких оборотах увеличивается трение щёток. Отсюда вытекает проблема их быстрого износа. Помимо износа самих щеток, в процессе работы они стираются. Стертый графит может засорить коллектор и привести в полную негодность инструмент.
2. 
   Также к минусам можно отнести более низкую мощность щеточных инструментов, в отличие от бесщеточных моделей. Это связано с тем, что щеточные двигатели физически не могут выдавать мощность выше 3 000 об./мин. Но такой мощности вполне достаточно для домашнего обихода.
3. 
   Еще одним минусом щеточных двигателей мы можем отметить наличие искрения во время работ. Обратите внимание, что при запуске инструмента щетки трутся о коллектор и создают видимые искры. Это значит, что работать щеточными инструментами нужно более аккуратно — убирать на расстояние все возможные легковоспламеняющиеся вещества и предметы, а также периодически делать перерывы в работе, во избежание перегрева двигателя.
4. 
   Последним минусом отметим не очень высокий КПД инструментов с коллекторным двигателем — всего 60%. Это значит, что инструменты несколько хуже справляются с прочными материалами (например, с металлом) и выполняют меньший объем работы за то же время, что бесщеточный инструмент.

Устройство и принцип действия бесщеточного двигателя

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

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

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

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

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

Плюсы и минусы бесщеточного двигателя

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

Плюсы:

1. 
   У инструментов с бесщеточным двигателем отсутствуют многие проблемы, которые встречаются у щеточных моделей. Так, первым плюсом специалисты отмечают бо́льшую износостойкость инструментов. Ввиду отсутствия щеток не создается трение внутри двигателя, соответственно нет внутренних загрязнений. Также отсутствие щеток снижает пожароопасность инструмента — при работе нет искрения, а значит можно работать практически в любых условиях.
2. 
   Вторым плюсом стоит отметить упрощенную регулировку крутящего момента — в отличие от щеточных моделей, у бесколлекторных инструментов достаточно просто нажать соответствующую кнопку на инструменте. Причем регулировка может иметь до 15 уровней и переключаться в одно мгновение.
3. 
   Одним из ключевых преимуществ бесщеточных моделей нужно отметить экономию расходуемой энергии. Этот пункт особенно актуален для аккумуляторных инструментов. Благодаря экономии инструменты работают до 50% дольше, чем модели со щеточным двигателем. Также КПД бесколлекторных инструментов намного выше — инструмент выполняет 90% поставленных задач, против 60% у коллекторных моделей. Это значит, что бесщеточными инструментами можно работать практически с любым материалом без потери мощности.
4. 
   Помимо вышеуказанных преимуществ инструментов с бесщеточным двигателем, они еще могут разгоняться до максимальных показателей и имеют быстрый запуск сразу с больших скоростей, чем не могут похвастаться щеточные инструменты.

Минусы:

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

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

Итоги сравнения щеточного и бесщеточного двигателей

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

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

Вернуться к списку

Разница между щеточными и бесщеточными двигателями
– Progressive Automations

Ежедневно машины и орудия в нашем окружении часто используют щеточные и бесщеточные двигатели постоянного тока для обеспечения вращательного движения. Оба мотора внешне могут выглядеть одинаково, однако их конструкция и работа сильно различаются. Чтобы получить наилучшие результаты, важно выбрать правильный двигатель и обеспечить правильную конфигурацию для вашего приложения. В этой статье мы рассмотрим разницу между щеточными и бесщеточными двигателями, чтобы лучше понять, какой двигатель наиболее подходит для их применения. Мы также покажем, как подключить щеточные и бесщеточные электродвигатели к кулисным переключателям в целях тестирования.

Просмотрите все наши электрические линейные приводы, от микро до промышленных!

Коллекторный двигатель постоянного тока

Коллекторный двигатель постоянного тока состоит из нескольких основных компонентов, которые в сочетании с источником питания постоянного тока создают вращающийся двигатель. Конфигурацию якоря, коммутатора, щеток и магнита возбуждения можно увидеть на рисунке 1 ниже.

Рис. 1. Чертеж (слева) и фактический пример (справа) коллекторных двигателей постоянного тока

На нашем чертеже показан упрощенный якорь, чтобы было легче увидеть протекающий через него ток; однако щеточные двигатели постоянного тока будут иметь несколько обмоток катушки с якорем. Щетки заряжают коммутатор, который пропускает ток через якорь в противоположной полярности постоянного магнита. Это заставляет якорь вращаться от притяжения магнитов.

Коллекторные двигатели постоянного тока просты в эксплуатации, поскольку являются одними из самых простых типов двигателей, однако их срок службы короче, чем у бесщеточных двигателей. Из-за того, что щетки имеют физический контакт с коллектором, искрение является распространенной проблемой для щеточных двигателей. Этот физический контакт также со временем изнашивает щетки и приводит к некоторой потере энергии из-за возникающего трения.

Выберите правильную систему управления для вашего привода из нашего большого ассортимента!

Контроллер бесщеточного двигателя постоянного тока

Бесщеточный двигатель постоянного тока (BLDC) устраняет основные недостатки его щеточного аналога. Двигатель состоит из постоянных магнитов и катушек, которые через серию идеально синхронизированных интервалов подачи питания заставляют постоянный магнит в центре вращаться вокруг катушек, окружающих его. Мы включили схему бесщеточного двигателя для справки на рис. 2 ниже.

Рисунок 2: Чертеж (слева) и фактический пример (справа) бесщеточных двигателей постоянного тока

На катушки бесщеточного двигателя подается питание в определенной последовательности (рис. 3), что приводит к вращению постоянных магнитов на роторе. Это делается без какого-либо физического контакта и позволяет использовать более эффективный и долговечный двигатель постоянного тока.

Рис. 3. Последовательность подачи питания на катушки

Для того чтобы обеспечить выходной сигнал, показанный на Рис. 3, бесщеточному двигателю постоянного тока требуется электронный блок управления (ЭБУ), определяющий положение ротора и катушки, на которые подается питание.

В отличие от коллекторных двигателей постоянного тока, для вращения которых требуется напряжение 12 В постоянного тока, приложенное непосредственно к двигателю, для бесщеточных двигателей постоянного тока требуется трехфазное питание. Это означает, что контроллер бесщеточного двигателя постоянного тока должен выдавать соответствующую мощность на различные катушки для обеспечения вращения. При использовании нашего контроллера бесщеточного двигателя постоянного тока LC-241 на входные клеммы можно подать напряжение постоянного тока 12 В при токе 5 А с помощью источника питания. Затем он преобразуется в 3-фазное питание для управления нашими бесколлекторными моторами. В следующем разделе базовая схема подключения поможет при тестировании бесщеточного привода постоянного тока.

Подключение бесщеточных двигателей к кулисным переключателям

Progressive Automations в настоящее время предлагает мини-линейный привод PA-14 в варианте бесщеточного постоянного тока для индивидуальных заказов. Схема подключения бесщеточных приводов PA-14 показана на рисунке 4 ниже.

Рис. 4. Схема подключения бесщеточного привода PA-14

Шаг 1
Подсоедините 3 провода контроллера двигателя от бесщеточного привода PA-14 к контроллеру бесщеточного двигателя постоянного тока LC-241. Провода обычно зеленого, синего и белого цвета, которые подключаются к клеммам U, V и W соответственно. Убедитесь, что соединения бесщеточного двигателя надежно закреплены. Если провода разного цвета, подключение их в неправильном порядке просто приведет к перемещению электрического линейного привода в направлении, противоположном предполагаемому.

Шаг 2
Подключите контакт SPD к заземлению источника питания 12 В постоянного тока, чтобы включить встроенный потенциометр для управления скоростью. Убедитесь, что этот потенциометр повернут по часовой стрелке на полную скорость.

Шаг 3
Подключите контакт GND к контактам Common на кулисном переключателе.

Шаг 4
Подсоедините контакт RUN к обеим сторонам тумблера. Это важно, так как и вперед, и назад для работы требуется, чтобы контакт RUN контактировал с землей.

Шаг 5
Подсоедините контакт REV к одной стороне тумблера. Эта сторона будет обратной стороной тумблера.

Шаг 6
Подайте 12 В постоянного тока на контроллер бесщеточного двигателя постоянного тока, при первом включении питания слышен шум индикатора.

Рис. 5. Физическая проводка бесщеточного привода PA-14

Базовая настройка завершена; с помощью кулисного переключателя привод можно выдвигать и втягивать. Проблема с приводом бесщеточного двигателя постоянного тока заключается в том, что внутренние концевые выключатели не могут остановить подачу питания к приводу, как это происходит с щеточными двигателями постоянного тока. Это связано с тем, что на бесколлекторный двигатель PA-14 подается трехфазное питание. Бесколлекторный электропривод PA-14 оснащен встроенным концевым выключателем с обратной связью, который можно использовать с ПЛК или микроконтроллером для индикации того, что привод находится в конце хода. Обратная связь действует как нормально замкнутый на нормально открытый переключатель, который необходим для интеграции бесщеточного привода PA-14 в реальные приложения.

У нас также есть статья о непрерывном удлинении и втягивании хода привода с бесщеточным двигателем постоянного тока для справки с примерами кодирования.

Подключение щеточных двигателей к кулисным переключателям

Большинство наших электрических линейных приводов поставляются с щеточными двигателями постоянного тока. Простота эксплуатации коллекторных двигателей постоянного тока позволяет подключать кулисные переключатели между источником питания постоянного тока и коллекторным двигателем без необходимости в дополнительном контроллере.

Рисунок 6: Схема подключения кулисного переключателя к приводу с коллекторным двигателем подключен к земле блока питания.

Этот тип проводки выключателя привода позволяет оператору изменять направление потока электрического тока, поступающего в привод, для изменения направления движения. В качестве физического примера схемы подключения исполнительного механизма с кулисным переключателем это видео является отличным примером.

Рис. 7. Физическая проводка кулисного переключателя к приводу с коллекторным двигателем

Хотите внедрить автоматизацию в свой дом? Взгляните на наши продукты для домашней автоматизации!

Резюме

Коллекторные двигатели постоянного тока имеют катушки в центре, вращающиеся вокруг постоянных магнитов, в то время как бесщеточные двигатели постоянного тока имеют в центре постоянный магнит, который вращается вокруг катушек. Конструкция бесщеточного двигателя лучше подходит для приложений, которые будут использовать его более длительный срок службы и большую энергоэффективность. Для более простой и легкой работы в приложениях с коротким временем цикла можно воспользоваться удобной конструкцией коллекторных двигателей постоянного тока.

Если у вас есть какие-либо вопросы или вы хотите обсудить наши продукты, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам! Мы являемся экспертами в том, что мы делаем, и хотим, чтобы вы нашли лучшее решение для вашего приложения.

[email protected] | 1-800-676-6123

В чем разница между бесщеточным и щеточным двигателем?

Бесщеточные и щеточные двигатели, по существу, выполняют одну и ту же функцию. Они преобразуют электрический ток во вращательное движение.

В то время как коллекторные двигатели доступны уже более 100 лет, бесщеточные двигатели появились в 1960-х годах, когда твердотельная электроника сделала возможным их проектирование. Так было до 1980-х годов бесщеточные двигатели стали более распространенными в инструментах и ​​электронике. Сегодня обе конструкции используются во всем мире для бесконечных приложений.

Механический и электронный привод

Основное различие между щеточными и бесщеточными двигателями заключается в том, что щеточные двигатели имеют механический привод, а бесщеточные — электронный.

В щеточных двигателях , статор (неподвижная часть) содержит постоянные магниты, а ротор (подвижная часть) содержит электромагниты. Угольные щетки при физическом контакте с коммутатором в роторе передают на него электрическое напряжение. Это напряжение создает электромагнитное поле в роторе. Постоянно меняя полярность магнитного поля через коммутатор, достигается вращательное движение. Конструкция проста, но имеет свои недостатки:

• Меньшая эффективность
• Более горячая
• Меньший срок службы
• Требует больше обслуживания

В бесщеточных двигателях все наоборот. Ротор содержит постоянные магниты, а статор создает электромагнитное поле. Вместо щеток электронный контроллер создает трехфазный переменный ток, который последовательно питает катушки двигателя. Это формирует вращающееся магнитное поле в статоре, которое питает магниты ротора и создает вращательное движение.

Есть несколько недостатков бесщеточной конструкции:

• Требуется электронный контроллер
• Более дорогой
• Более сложный

Что лучше: щеточный или бесщеточный?

Обе конструкции имеют свои преимущества, и ни одна из них не обязательно лучше. Когда дело доходит до этого, стоимость, вероятно, является самым важным фактором. Коллекторные двигатели производятся серийно и дешевле. Преимущества коллекторных двигателей помимо цены:

• Простота в эксплуатации
• Надежный
• Доступен в различных размерах и номиналах
• Простое управление
• Подходит для более низких рабочих циклов

Если ваше приложение требует более высокого уровня контроля, а полезность перевешивает затраты, бесщеточный двигатель может быть лучшим вариантом.