Узнайте, как работают эти два различных типа двигателей, а также о плюсах и минусах каждого из них, чтобы сделать правильный выбор для своего следующего электроинструмента.
Часто два электроинструмента одного производителя имеют очень похожие характеристики. Единственная явная разница может заключаться в том, что у одного есть щеточный двигатель, а у другого - бесщеточная версия. Последний всегда дороже, поэтому большой вопрос заключается в том, оправдывают ли бесщеточные электроинструменты такие дополнительные затраты.
Мы составили краткое объяснение, в котором основное внимание уделяется обоим типам, а также соответствующим плюсам и минусам каждого из них. Нижеследующее поясняет споры о бесщеточных и щеточных двигателях, чтобы помочь вам сделать лучший выбор с точки зрения производительности и стоимости.
Бесщеточные двигатели больше подходят для аккумуляторных инструментов, чем для проводных
На первый взгляд тема коллекторных и бесщеточных двигателей охватывает два типа. На самом деле существует четыре типа двигателей. Существуют бесщеточные двигатели переменного тока, щеточные двигатели переменного тока, бесщеточные двигатели постоянного тока и щеточные двигатели постоянного тока.
Переменный ток (AC) - это то, что выходит из сетевой розетки, поэтому все электроинструменты с питанием от сети должны быть оснащены двигателями переменного тока. Подавляющее большинство - это коллекторные двигатели, проверенная конструкция, используемая на протяжении нескольких поколений. Бесщеточные двигатели переменного тока существуют, но основные преимущества этого типа двигателя больше подходят для аккумуляторных инструментов. Когда они используются, бесщеточные двигатели переменного тока, как правило, встречаются на тяжелых профессиональных инструментах.
Постоянный ток (DC) - это то, что питают аккумуляторы, и он используется в каждом беспроводном инструменте. Как и в случае с двигателями переменного тока, в инструментах с батарейным питанием могут использоваться как щеточные, так и бесщеточные двигатели постоянного тока (последний также известен как BLDC). Оба типа широко доступны, поэтому чаще всего возникают вопросы о бесщеточных двигателях по сравнению с щеточными.
Как работает коллекторный двигатель?
Основные компоненты коллекторного двигателя размещены во внешней оболочке, содержащей постоянные или статорные магниты. Внутри этой оболочки находится ряд проволочных катушек, называемых якорем. Через середину якоря проходит приводной вал (или ротор), обеспечивающий механический привод. Коллекторный двигатель также имеет коллектор на конце якоря.
Когда электричество проходит через якорь, якорь становится магнитным. Если полярность этого магнетизма такая же, как у постоянного магнита, то он отталкивается, заставляя якорь вращаться. Вместе с ним вращается центральный ротор, который приводит в действие патрон, пильный диск и т. д. Однако, когда якорь поворачивается наполовину, полярности будут противоположными. Поскольку противоположные полярности притягиваются, двигатель должен остановиться.
Чтобы предотвратить это и обеспечить работу двигателя, установлены щетки, которые трутся о коллектор. Одна щетка несет положительный заряд, другая отрицательный. Они обеспечивают постоянно меняющуюся полярность якоря, поэтому он продолжает отталкиваться. В результате двигатель продолжает вращаться.
Как работает бесщеточный двигатель?
Так что же такое бесщеточный двигатель и что означает бесщеточный двигатель? Бесщеточный двигатель по-прежнему содержит статор, якорь и ротор, но не имеет физического коммутатора. Как следует из названия, он также не содержит кистей.
Эти детали заменены электронной схемой, называемой инвертором. Это создает одно постоянно вращающееся магнитное поле вокруг якоря для создания постоянного движения. Таким образом, двигатель этого типа не нуждается ни в физическом контакте щеток, ни в соответствующем коммутаторе.
Бесщеточные двигатели более энергоэффективны
Щетки щеточных двигателей вызывают трение, а это означает, что часть энергии, которую они выделяют, используется для преодоления этого трения. Трение также вызывает потерю напряжения, что снижает количество энергии, приводящей в движение инструмент.
Бесщеточные двигатели не имеют трения от щеток; следовательно, они превращают гораздо больше произведенной электроэнергии в полезную энергию. Это особенно важно для инструментов с батарейным питанием, которые имеют ограниченное количество энергии, доступной на одну зарядку. Например, бесщеточная дрель может работать на 30-50% дольше, чем такая же аккумуляторная дрель, оснащенная щеточным двигателем.
Бесщеточные двигатели имеют и другие преимущества. Отсутствие сопротивления или связанного с этим накопления тепла означает, что бесщеточные двигатели могут достигать желаемой скорости быстрее, чем их щеточные аналоги, работать быстрее дольше и (обычно) обеспечивают больший крутящий момент при эквивалентном потреблении мощности.
Коллекторные двигатели требуют большего обслуживания, чем бесколлекторные
Щетки, трущиеся о щеточные коллекторы двигателя, приводят к их износу. Очевидными признаками этого являются заикание двигателя или прерывистый пуск и остановка электроинструмента. Замена щеток технически несложна, и детали обычно доступны, но производители электроинструментов не всегда упрощают доступ к двигателю данного инструмента. Как минимум неудобно.
В конце концов, коллекторы также могут изнашиваться, а конструкция двигателя может сделать замену невыполнимой. Даже если это практично, цена запасных частей может удешевить просто покупку нового инструмента. Особенно это касается бюджетных моделей, в которых чаще используются коллекторные двигатели.
Двигатели бесщеточных электроинструментов, напротив, не имеют сменных частей и поэтому не требуют технического обслуживания. Они также, как правило, имеют значительно более длительный срок службы.
Бесщеточные двигатели более компактны и работают тише, чем коллекторные двигатели
Отсутствие коммутаторов в бесщеточных двигателях может сэкономить много места. В частности, бесщеточные дрели можно сделать очень компактными. Это также означает, что, когда физический размер электроинструмента не имеет большого значения, можно использовать более крупный и мощный двигатель. Например, обычно энергоемкие инструменты, такие как перфораторы, могут иметь повышенную производительность при сохранении размеров, аналогичных щеточным двигателям.
Отсутствие трения и связанной с ним вибрации также делает бесщеточные инструменты более тихими. Хотя это не особенно заметно для дрелей/шуруповертов, лобзиков и шлифовальных машин, это может иметь существенное значение для таких инструментов, как циркулярные пилы и рубанки. Кроме того, сниженная вибрация делает такие инструменты, как перфораторы, более удобными в использовании в течение длительного времени.
Безопасность также является важным фактором. Щеточные двигатели могут вызывать искрение, особенно если щетки изнашиваются и контакт становится нестабильным. В некоторых условиях это трение может представлять опасность возгорания или взрыва. Хотя могут потребоваться другие меры предосторожности, бесщеточные двигатели не создают искр, что делает их гораздо более безопасным вариантом.
Двигатели с щетками стоят меньше, чем бесщеточные
На данный момент все указывает на то, что бесколлекторные двигатели являются явным победителем. Однако бесщеточный двигатель не всегда может быть лучшим выбором.
Коллекторные двигатели существуют уже несколько поколений, поэтому они надежны и намного дешевле, чем бесколлекторные двигатели. Когда дело доходит до выбора между бесщеточной или щеточной дрелью, последняя может предложить очень похожие характеристики и сопоставимую производительность всего за полцены. То же самое можно сказать и о других типах электроинструментов.
Для профессиональных бесщеточных инструментов способность работать дольше и минимальные требования к обслуживанию могут дать большое преимущество. Однако эти элементы обычно оказывают меньшее влияние на пользователя DIY. Может не иметь значения, если работа должна быть остановлена, чтобы зарядить аккумулятор. Если инструмент не используется очень часто, набор щеток может никогда не изнашиваться. В результате фактор обслуживания становится менее значимым. Если щеточный инструмент не используется весь день, каждый день, тот факт, что он немного шумнее, может не иметь значения.
Для тех, кому нужна высокая производительность и долговечность на стройплощадке, бесщеточный двигатель имеет явные преимущества. В долгосрочной перспективе это, вероятно, окажется лучшим вложением. Однако, если вы ищете выгодную покупку, обратите внимание на аккумуляторный электроинструмент с щеточным двигателем.