Чем отличаются бесщеточные двигатели от щеточных?

4 сентября 2023

14.7K

просмотров

Время чтения

~11 мин.

Производители электроинструмента в техпаспорте часто указывают тип двигателя: щеточный или бесщеточный. Можно встретить и другие варианты названия: коллекторный и бесколлекторный электрические двигатели. Сегодня мы рассказываем, в чем разница между этими двумя типами и разбираем преимущества и недостатки каждого.

Щеточный двигатель: как устроен, плюсы и минусы, сфера применения

Конструкция коллекторного электродвигателя включает в себя две основные части: вращающийся ротор (якорь) и неподвижный статор. Ротор состоит из вала и трех катушек с медной обмоткой, которые выполняют роль электромагнитов. На концах вала находятся подшипники. В статоре установлены постоянные магниты или катушка возбуждения.

Коллектор (коммутатор) ротора состоит из медных пластин, к которым присоединяются выводы с обмоток. По коллектору скользят графитовые щетки, через которые подается ток питания. При контакте щетки с определенной пластиной электричество запитывает соединенную с ней катушку. Таким образом в обмотках ротора возникает электромагнитное поле. В результате отталкивания и притяжения электромагнитов ротора к постоянным магнитам статора создается крутящий момент.

Среди достоинств щеточного типа двигателей отмечают следующие:

простая конструкция понятна даже непрофессионалам;
обслуживание проще, а ремонт дешевле, чем у бесщеточных двигателей;
коллекторные двигатели стоят значительно дешевле бесколлекторных, иногда в несколько раз.

К недостаткам моторов этого типа относят такие моменты:

коэффициент полезного действия, а значит, и производительность ниже по сравнению с бесщеточными двигателями;
меньшее количество оборотов холостого хода;
трение щеток приводит к нагреву двигателя, из-за чего сокращается время беспрерывной работы;
щетки изнашиваются и требуют периодической замены.

Двигатели коллекторного типа являются более ранней и распространенной технологией по сравнению с бесколлекторными. В зависимости от мощности щеточные моторы используют как в промышленном оборудовании, так и в бытовой технике и электроинструментах. Для работ небольшого или среднего объема и интенсивности инструменты с щеточным двигателем являются удобным бюджетным вариантом. При своевременном правильном уходе это оборудование прослужит долгое время.

Бесщеточный двигатель: как устроен, преимущества и недостатки, где используется

Работа двигателей этого типа также основывается на взаимодействии полей между электромагнитом и постоянным магнитом. При этом встречаются разные типы конструкции бесщеточного двигателя:

наружный ротор с постоянными магнитами и внутренний статор с электромагнитными катушками;
наружный статор с тремя парами обмоток, а якорь — с постоянными магнитами.

При поочередной подаче напряжения на катушки происходит взаимодействие электромагнитов с постоянными магнитами. Так как ток разной полярности одновременно подается на две пары обмоток, это будет притяжение у одних катушек и отталкивание у других. В результате этого взаимодействия полей создается крутящий момент электродвигателя.

Главным отличием от коллекторного мотора является способ подачи и переключения напряжения на катушках. В конструкции бесщеточного двигателя отсутствуют коллектор и щетки. Ток подается на обмотки через приложенную трехфазную систему напряжения. Положение ротора во время вращения определяется с помощью трех датчиков Холла. Эти данные передаются в электронный контроллер (микропроцессор). С учетом положения ротора контроллер определяет, на какие пары обмоток надо подавать напряжение.

Бесщеточные двигатели обладают рядом преимуществ по сравнению с щеточными.

Коэффициент полезного действия бесколлекторных моторов достигает 90%, а у коллекторных не превышает 75%. Больший КПД означает более высокую мощность и производительность при одинаковом потреблении энергии.
Двигатель не греется из-за трения, так как нет щеточно-коллекторного узла. Благодаря этому увеличивается время беспрерывной работы. Отсутствие искр повышает безопасность использования.
Бесщеточный двигатель быстрее разгоняется и поддерживает более высокие обороты.
Лучшая энергоэффективность позволяет бережнее расходовать заряд батареи у аккумуляторных инструментов.
Надежность бесколлекторных двигателей выше, так как щеточно-коллекторный узел является уязвимым местом и подвержен поломкам. При этом стоит помнить, что надежность и срок службы зависят не только от типа конструкции. Решающую роль здесь играют качество материалов, деталей и сборки.

Теперь рассмотрим недостатки бесщеточных двигателей.

Стоимость оборудования с этим типом моторов существенно выше, чем у инструментов с щеточными двигателями. Речь идет о сравнении устройств одного класса со схожими характеристиками.
В случае поломки отремонтировать бесщеточный двигатель будет сложнее и дороже. В моторах бесколлекторного типа самым уязвимым местом является электроника. Это подразумевает значительные денежные затраты при ремонте.

Благодаря своим преимуществам бесщеточные двигатели получают все большее распространение. Эти моторы выигрывают конкуренцию у коллекторных при работах большого объема и высокой интенсивности, поэтому ими чаще оснащают промышленное оборудование и профессиональные инструменты. Бесщеточным двигателям также отдают предпочтение, если от устройства требуются определенные технические характеристики, например, большая удельная мощность или высокие обороты.

Выводы

Выбор между оборудованием с щеточным или бесщеточным двигателем зависит от стоящих задач по его применению. Если инструмент предназначается для периодического бытового использования, то главными факторами будут невысокая цена и простое обслуживание щеточных моторов. В случае, когда работы поставлены на поток и требуется высокая надежность, лучше выбирать устройства с бесколлекторным двигателем.

Аккумуляторная дрель-шуруповерт REDVERG Basic SD14LE/1-2

Аккумуляторная дрель-шуруповерт REDVERG Basic SD14LE/1-2 работает от Li-Ion аккумулятора. Используется для строительных и ремонтных работ. Имеет 19 ступеней крутящего момента, которые позволяют выбрать оптимальный режим для работы с разными материалами и крепежом разной длины. Максимальный крутящий момент 20Нм.

Продолжительное время работы на одном заряде - благодаря аккумулятору емкостью 1,5 Ач
Компактные размеры и малый вес - обеспечивают максимальный комфорт при продолжительной работе
Яркая LED подсветка - способствует комфортной работе в условиях недостаточного освещения
Быстрозажимной патрон - для максимальной простоты и скорости замены оснастки
Широкий диапазон регулировки крутящего момента - усилие закручивания удобно настраивать под различные материалы и задачи
Двухскоростной редуктор - позволяет как заворачивать с большим крутящим моментом, так и сверлить на высоких оборотах
Электронная регулировка оборотов - для выбора оптимального режима закручивания крепежа или сверления
Эргономичная прорезиненная рукоятка - гарантирует повышенный комфорт и уменьшает утомляемость при продолжительной работе
Электронный тормоз двигателя - моментальная остановка вращения патрона при отпускании кнопки пуска

Аккумуляторная дрель-шуруповерт REDVERG Basic SD14LE/1-2 — Фото 1

Напряжение аккумулятора, В

14.4

Макс. крутящий момент, Нм

Число скоростей

Емкость аккумулятора, А*ч

1.5

2 790р

Забрать из 1 магазина сегодня

Аккумуляторная дрель-шуруповерт REDVERG RD-S18MBLC/U (без акк, без з/у)

Аккумуляторная дрель-шуруповерт REDVERG RD-S18MBLС/U (без акк, без з/у) предназначен для работы с крепежом и сверления отверстий без удара в дереве, металле и пластике. Особенностью данной модели являются компактные размеры (самый компактный в UNIMAX), бесщеточный двигатель, с которым шуруповерт способен проработать более длительное время без подзарядки АКБ. Двухскоростной редуктор позволяет использовать шуруповерт для разных задач: сверления или работы с крепежом. Крутящий момент до 42Нм позволяет легко закрутить шурупы в материалы разной плотности. Для дополнительного удобства шуруповерт оборудован LED-подсветкой.

UNIMAX 18/36

Аккумуляторная дрель-шуруповерт REDVERG RD-S18MBLC/U (без акк, без з/у) — Фото 1

Напряжение аккумулятора, В

Макс. крутящий момент, Нм

Число скоростей

4 190р

Забрать из 1 магазина сегодня

Аккумуляторная дрель-шуруповерт REDVERG RD-IS18BLC/U ударная (без акк, без з/у)

Аккумуляторная дрель-шуруповерт REDVERG RD-IS18BLC/U ударная (без акк, без з/у) для безударного сверления металла, древесины, пластмассы и подобных материалов, вворачивания/выкручивания шурупов и нарезания резьбы, а также для ударного сверления каменной кладки, кирпича и камня. 25+1+1 положение регулировки крутящего момента для точной настройки. Специальная металлическая скоба-подвес, с размещением с двух сторон корпуса для вывешивания на ремень при выполнении различных работ в том числе и на высоте.