При выборе электроинструмента мы обращаем внимание на несколько важных моментов: оцениваем мощность, конструктивные особенности, безопасность эксплуатации, легкость обслуживания и, конечно, не забываем про тип двигателя. Производители предлагают на выбор два варианта: щеточный и бесщеточный. Рассказываем, какая разница между этими двигателями, а также какие свойства они могут дать инструменту, в котором установлены.
Чем отличается щеточный двигатель от бесщеточного
Основное различие между щеточным (коллекторным) и бесщеточным (бесколлекторным) двигателем заключается в конструкции. Коллекторный мотор имеет в своем составе щетки и коллектор. Эти детали подвержены износу, поэтому их требуется периодически менять на новые. В бесколлекторном моторе полностью отсутствуют щетки, как и коллектор. Благодаря этому уменьшается трение деталей во время работы, за счет чего снижается уровень шума и уменьшается потеря энергии.
Так как двигатели имеют разное устройство, то у них есть различия в принципе действия. Разберем подробнее особенность работы каждого.
Конструкция и принцип действия щеточного двигателя
Коллекторный двигатель работает за счет коммутации электрического тока, который проходит к вращающемуся ротору (якорю) через щеточно-коллекторный узел. Якорь состоит из вала с подшипниками на концах и катушек с медной обмоткой. В состав двигателя входит коммутатор, состоящий из медных пластин. К нему присоединяются концы обмоток, с помощью которых меняется направление вращение ротора.
Для передачи эклектического тока на катушки, а потом на якорь устанавливают графитовые щетки, которые скользят по коллектору. Во время контакта с пластиной электричество передается на соединенную с ней катушку — в обмотке ротора образуется электромагнитное поле.
Еще один неотъемлемый элемент щеточного двигателя в любом инструменте — неподвижный статор. Внутри него также располагается катушка с обмоткой (или магнит), благодаря которой создается электромагнитное поле с обратной полярностью относительно якоря. Ротор начинает вращаться в результате работы электромагнитов — возникает крутящий момент. При этом движении электроэнергия преобразуется в механическую, то есть инструмент начинает работать.
Конструкция и принцип действия бесщеточного двигателя
Как мы сказали выше, главная особенность бесщеточного двигателя — отсутствие коллектора и щеток. Но как тогда он работает? Принцип действия, как у щеточного аналога, основан на электромагнитной индукции. Но, конечно, есть отличие — оно заключается в способе передачи тока на катушки.
Бесщеточный двигатель может быть представлен в двух исполнениях. Первый вариант состоит из наружного якоря с постоянными магнитами и внутреннего статора с катушками и трехфазной обмоткой. Второй — из наружного статора, в котором расположены три катушки, и ротора с магнитами.
В каждом из вариантов создается крутящий момент с помощью притяжения и отталкивания между катушками. Это происходит, когда поочередно подается напряжение на разные обмотки, и магниты взаимодействуют между собой. Угловое положение ротора, скорость его вращения и величину напряжения контролируют датчики Холла.
Какой двигатель выбрать: разбираем преимущества и недостатки
В электроинструменте используются оба вида двигателей. Чтобы выбрать оптимальный вариант для конкретной задачи, предлагаем разобраться в плюсах и минусах каждого. Начнем с преимуществ щеточного мотора.
- Простая конструкция. Несмотря на наличие щеток и коллектора, устройство двигателя более простое и надежное. Чтобы поменять направление вращения ротора, не требуется дополнительный коннектор.
- Доступность. Коллекторные модели имеет цену ниже, чем бесщеточные аналоги.
- Проще ремонт и обслуживание. В случае поломки устранить проблему легче, к тому же ремонт и замена деталей обойдется дешевле.
Теперь перейдем к недостаткам. Их значительно больше по количеству.
- Низкая производительность. КПД у щеточного мотора ниже, чем у бесщеточного. В среднем он не превышает 60-70%, то есть такой электроинструмент не справится с трудными задачами или выполнит меньший объем, чем запланировано.
- Низкая мощность. Больше 3 000 об/мин щеточный двигатель выдавать не способен, такое количество оборотов больше подходит для бытового применения, а не для профессионального.
- Износ деталей. Из-за постоянного трения щетки стираются и быстро приходят в негодность. Если их вовремя не заменить, то они могут засорить коллектор — инструмент сломается. К тому же из-за этого происходит перегрев двигателя, поэтому во время работы приходится часто делать перерывы.
- Наличие искр. Искрение возникает из-за трения щеток о коллектор. Это нормальное явление, но для обеспечения безопасности советуем убирать легковоспламеняемые предметы из рабочей зоны.
Бесщеточный двигатель имеет усовершенствованное устройство, по сравнению с щеточным, поэтому в большинстве характеристик он его превосходит. К плюсам относят такие параметры:
- Высокий КПД. У такого двигателя коэффициент полезного действия достигает 90%. То есть его мощность и производительность выше, хотя энергии тратится одинаковое количество. Если электроинструмент работает от аккумулятора, то разряжаться он будет медленнее.
- Двигатель не перегревается. Так как в конструкции нет элементов, которые создают трения, то перегрев не происходит, не образуются искры. Благодаря этому работать с инструментом удобнее и безопаснее, к тому же не надо делать перерывы. Меньше тепла означает меньший износ и более длительный потенциальный срок службы бесщеточного двигателя.
- Поддержание стабильного хода. Бесколлекторный мотор быстрее набирает скорость и поддерживает обороты на заданном уровне.
- Тихий. Во время работы бесщеточных моделей уровень шума ниже, так как нет в составе щеток.
- Небольшие габариты и вес. За счет отсутствия щеточно-коллекторного узла мотор обладает меньшими размерами и весом.
Однако у бесколлекторных моделей есть и недостатки, их необходимо учитывать при покупке и эксплуатации инструмента.
- Сложный ремонт. Двигателю присуща меньшая вероятность поломок, но из-за особенностей устройства, в случае неисправности отремонтировать ее сложнее и затратнее. Кроме того, такие моторы часто ломаются, если в них попадет пыль, стружки, металлические окалины. Производители ставят на корпус защитные сетки, но они спасают не от всех мелких предметов. Также уязвимым местом считается датчик Холла, который часто становится причиной обращения в сервис.
- Стоимость. Если сравнивать щеточный и бесщеточный двигатель с равными характеристиками, то второй при покупке обойдется значительно дороже.
Бесщеточные двигатели получили большее распространение, особенно в профессиональном оборудовании. Они лучше подходят для выполнения большого объема работы, позволяя сэкономить силы и время.
Как тип двигателя влияет на электроинструмент
В зависимости от того, какой тип двигателя имеет инструмент, для него будут характерны разные особенности. Хотя внешне модели могут быть практически идентичны. Бесщеточный мотор в среднем прибавит 20-25% к мощности оборудования, а также повысит его срок службы. В аккумуляторном инструменте возрастет длительность беспрерывной работы на 40-50%, так как энергия будет расходоваться экономнее.
Кроме того, электроинструмент с бесколлекторным двигателем по длине на 3-4см меньше, чем его аналог с щеточным мотором. Таким оборудованием удобно работать в узких и удаленных местах, где необходимо обеспечить компактность. Также снизится вес инструмента, что облегчит выполнение задачи.
Щеточный двигатель более ощутим при работе за счет наличия вибрации и шума. Помимо этого, можно увидеть появление искр при большом числе оборотов, когда щетки будут соприкасаться с коллектором, а трение станет высоким. Также скорость вращения периодически может падать. Однако в конструкции щеточного мотора нет электроники, поэтому он подходит для инструментов, которые используются в сложных погодных условиях (при сильном ветре или высокой влажности).
В гипермаркете строительных товаров «Лемана ПРО» вы найдёте широкий выбор электроинструмента с двигателями разных видов. Подписывайтесь на «Сообщество профессионалов Лемана ПРО», следите за выходом новых статей. Ставьте лайки, если вам понравилось.
Помогите нам стать лучше. Примите участие в опросе — ваше мнение очень важно для нас!
#щеточныйдвигатель #бесщеточныйдвигатель #сообществопрофессионалов #профи