Бесщеточный двигатель шуруповерта принцип работы

Щёточный или бесщёточный инструмент? Моя точка зрения

В нескольких комментариях под моими статьями люди спрашивали, какой инструмент покупать: щёточный или бесщёточный?

У меня недавно появились два винтовёрта, щёточный и бесщёточный. Оба RYOBI ONE+. Один аккумулятор этой линейки подходит ко всем инструментам этой линейки.

Мне непонятно, почему они по-разному называются. Бесщёточный называется импульсный винтовёрт. Щёточный — импульсный гайковёрт. Размер патрона 1/4 дюйма у обоих.

Бесщеточный по размерам меньше, но тяжелее и мощнее. 270 Нм против 220 Нм.

По многим параметрам бесщеточный лучше

Энергопотребление. В бесщеточном двигателе нет коллектора со щётками, соответственно нет потерь на трение, нагрев и искрообразование. За счёт этого в среднем бесщёточный мотор экономичнее примерно на 30%. Например, щёточным шуруповёртом вы закрутите 200 саморезов, а бесщёточным 270 саморезов.

Ресурс двигателя. В бесщёточном моторе просто нечему ломаться, кроме подшипников. В щёточном двигателе со временем изнашиваются щётки и коллектор.

У двигателя без щёток меньшие разрядные токи. Это немного бережёт аккумулятор.

Я взял сосновую доску 200*50 мм и попробовал закручивать в неё шурупы-глухари, размером 8*180 мм.

Бесщёточный однозначно закручивает эти глухари быстрее. Это прям чувствуется.

Если вы из будущего, посмотрите на главной странице моего канала. Там должно быть видео, где я показываю, как закручиваются глухари в доску.

В общем, у бесщёточных одни плюсы. Один только минус есть. Цена. Бесщеточный инструмент часто стоит в два раза дороже.

На примере этих винтовёртов: за щёточный по акции я заплатил 4 500 рублей, за бесщёточный выложил 6 800 рублей.

В щёточном винтовёрте мне понравилось переключение скоростей. На задней крышке. Можно держа винтовёрт в руке спокойно пальцем переключать скорости.

На бесщёточном переключение скоростей находится там, где крепится аккумулятор, и одной рукой переключить скорость нереально.

Для себя я сделал такой вывод: если работаешь инструментом постоянно, то нужно взять бесщёточный. Если время от времени то бери щёточный.

У меня есть шуруповёрт Макита, которым я пару сотен тысяч саморезов закрутил, а щётки на нём ещё не стёрлись.

Поэтому для такого темпа, в котором я работаю, покупать бесщёточный инструмент нет смысла.

Источник

Бесщеточные шуруповерты: плюсы и минусы

С появлением аккумуляторной дрели-шуруповерта выполнять работы по сборке мебели, установке панелей из гипсокартона, а особенно монтажу сайдинга на фасадах зданий, стало намного проще и безопаснее. Аккумуляторный инструмент не имеет мешающего работе электрического шнура питания, который при повреждении изоляции представляет для работающего серьезную опасность.

Бесщеточный шуруповерт

Привычные всем аккумуляторные шуруповерты оснащены коллекторными электродвигателями с переключением тока в обмотках якоря при помощи щеток. Бесщеточные шуруповерты, в отличие от них, комплектуются бесколлекторными электродвигателями. Функции коллекторно-щеточного узла (КШУ) выполняются электронным узлом управления. Разница состоит в том, что он переключает ток в обмотках статора, а не ротора. Якорь же не имеет катушек. Для исключения из конструкции скользящих контактов его магнитное поле создается постоянными магнитами. Момент подачи тока в статорные обмотки определяется при помощи датчиков положения ротора (ДПР), которые работают на основе эффекта Холла.

Читайте также:  Учебник устройство и работа двигатели внутреннего сгорания

Импульсы ДПР совместно с сигналом регулятора скорости вращения обрабатываются микропроцессором. Результатом обработки является формирование электрических импульсов, модулированных по ширине. Это так называемый сигнал ШИМ. Результирующая последовательность импульсов подается на усилители тока (инверторы). Их выходы связаны с обмотками статора. Инверторы, в соответствии с выходным сигналами микропроцессорного узла, коммутируют ток в катушках статора. Переменное магнитное поле, вызванное импульсами этого тока, взаимодействуя с постоянным магнитным полем ротора, приводит к вращению якоря.

Достоинства и недостатки электроинструмента без щеток

Плюсами шуруповертов без щеток являются следующие качества:

  1. Простота регулировки частоты вращения. Возможность изменения ее в широких пределах.
  2. Отсутствие коллекторно-щеточного узла. Это исключило возникновение связанных с ним неисправностей и упростило техобслуживание инструмента.
  3. Хорошая переносимость кратковременных перегрузок по крутящему моменту.
  4. Экономный расход энергии. КПД бесщеточных двигателей около 90%.
  5. Более длительная наработка на отказ, чем у инструмента с КШУ.
  6. Отсутствие электрического искрения и, как следствие, безопасность работы во взрывоопасных смесях газов.
  7. Небольшие размеры и вес.
  8. У моделей с реверсом – одинаковая мощность в обоих направлениях вращения.
  9. Отсутствие падения скорости вращения при увеличении нагрузки на патрон.

Из минусов этих инструментов замечен только один. Они несколько дороже своих коллекторных конкурентов.

Какой шуруповерт выбрать

Сравним основные характеристики бесщеточных и коллекторных аккумуляторных дрелей:

  • КПД бесщеточных выше почти в 1,5 раза (90 против 60%). Значит, при одинаковой емкости аккумуляторных батарей бесщеточный будет работать без подзарядки значительно дольше.
  • Среднее время безотказной работы бесщеточных двигателей больше, чем коллекторных.
  • Масса и размеры первых меньше, чем вторых.

Проанализировав достоинства и недостатки аккумуляторных шуруповертов, можно с уверенностью сказать, что модели с бесщеточным двигателем – лучше. Если б стоимость сравниваемых шуруповертов была близка, выбирать следовало бы лучший.

Но преимущества бесщеточных довольно дорого стоят. Вопрос состоит в том, нужны ли они вам за эту разницу в цене.

Есть люди, которые работают исключительно дешевым китайским инструментом. Они объясняют это тем, что вечный инструмент еще не придумали. И любой, даже самый дорогой, когда-нибудь выйдет из строя, тогда нужно будет тратить время и деньги на его ремонт.

Недорогой инструмент до выхода из строя обычно успевает отработать деньги, потраченные на его покупку. Поэтому его не жалко выбросить, недорого купить такой же и опять работать новым. Как говорится, сколько людей – столько и мнений. Выбор за вами!

Источник

Бесщеточный двигатель принцип работы

Как устроен бесщеточный двигатель

Работа бесщеточного электродвигателя основывается на электрических приводах, создающих магнитное вращающееся поле.

В настоящее время существует несколько типов устройств, имеющих различные характеристики.

С развитием технологий и использованием новых материалов, отличающихся высокой коэрцитивной силой и достаточным уровнем магнитного насыщения, стало возможным получение сильного магнитного поля и, как следствие, вентильных конструкций нового вида, в которых отсутствует обмотка на роторных элементах или стартере.

Читайте также:  Стук при прогреве двигателя меган 2

Обширное распространение переключателей полупроводникового типа с высокой мощностью и приемлемой стоимостью ускорило создание подобных конструкций, облегчило исполнение и избавило от множества сложностей с коммутацией.

Использование

Бесщеточный двигатель постоянного тока с постоянными магнитами встречается в основном в устройствах с мощностью в пределах 5 кВт.

В более мощной аппаратуре их применение нерационально.

Магниты в двигателях данного типа отличаются особой чувствительностью к высоким температурам и сильным полям.

Двигатели активно используются в электрических мотоциклах, автомобильных приводах благодаря отсутствию трения в коллекторе.

Описание и принцип работы

Бесщеточный (бесколлекторный) двигатель постоянного тока очень похож на двигатель постоянного тока с постоянными магнитами, но не имеет щеток для замены или износа из-за искрения коммутатора.

Поэтому в роторе выделяется мало тепла, что увеличивает срок службы двигателей.

Конструкция бесщеточного двигателя устраняет необходимость в щетках благодаря более сложной схеме привода, в которой магнитное поле ротора является постоянным магнитом, который всегда синхронизирован с полем статора, что позволяет более точно контролировать скорость и крутящий момент.

Управление бесщеточными двигателями постоянного тока очень отличается от обычного щеточного двигателя постоянного тока тем, что этот тип двигателя включает в себя некоторые средства для определения углового положения роторов (или магнитных полюсов), необходимые для получения сигналов обратной связи, необходимых для управления переключением полупроводников. Появление процессорной техники и силовых транзисторов позволило конструкторам отказаться от узла механической коммутации и изменить роль ротора и статора в электромоторе постоянного тока.

Принцип работы БДКП

В бесколлекторном электродвигателе роль механического коммутатора выполняет электронный преобразователь. Это позволяет осуществить «вывернутая наизнанку» схема БДКП — его обмотки расположены на статоре, что исключает необходимость в коллекторе.

Иными словами, основное принципиальное различие между классическим двигателем и БДКП в том, что вместо стационарных магнитов и вращающихся катушек последний состоит из неподвижных обмоток и вращающихся магнитов. Несмотря на то что сама коммутация в нём происходит похожим образом, её физическая реализация в бесщёточных приводах гораздо более сложна.

Как работает коллекторная машина

Чтобы произвести запуск коллекторного двигателя, потребуется подать напряжение на обмотку возбуждения, которая расположена непосредственно на якоре. При этом образуется постоянное магнитное поле, которое взаимодействует с магнитами на статоре, в результате чего проворачиваются якорь и коллектор, закрепленный на нём. При этом подается питание на следующую обмотку, происходит повтор цикла.

Как осуществляется управление

Электронный блок управления позволяет провести коммутацию обмоток привода. Для определения момента переключения при помощи драйвера отслеживается положение ротора по датчику Холла, установленном на приводе.

В том случае, если нет таких устройств, необходимо считывать обратное напряжение.

Оно генерируется в катушках статора, не подключенных на данный момент времени.

Контроллер — это аппаратно-программный комплекс, он позволяет отслеживать все изменения и максимально точно задавать порядок коммутации.

Трехфазные бесколлекторные электродвигатели

Очень много бесколлекторных электродвигателей для авиамоделей выполняется под питание постоянным током.

Но существуют и трехфазные экземпляры, в которых устанавливаются преобразователи.

Они позволяют из постоянного напряжения сделать трехфазные импульсы.

Читайте также:  Схемы частотных регуляторов оборотов двигателей

Работа происходит следующим образом:

  1. На катушку «А» поступают импульсы с положительным значением. На катушку «В» — с отрицательным значением. В результате этого якорь начнет двигаться. Датчики фиксируют смещение и подаётся сигнал на контроллер для осуществления следующей коммутации.
  2. Происходит отключение катушки «А», при этом импульс положительного значения поступает на обмотку «С». Коммутация обмотки «В» не претерпевает изменений.
  3. На катушку «С» попадается положительный импульс, а отрицательный поступает на «А».
  4. Затем вступает в работу пара «А» и «В». На них и подаются положительные отрицательные значения импульсов соответственно.
  5. Затем положительный импульс опять поступает на катушку «В», а отрицательный на «С».
  6. На последнем этапе происходит включение катушки «А», на которую поступает положительный импульс, и отрицательный идет к С.

И после этого происходит повтор всего цикла.

Преимущества использования

Изготовить своими руками бесколлекторный электродвигатель сложно, а реализовать микроконтроллерное управление практически невозможно. Поэтому лучше всего использовать готовые промышленные образцы.

Но обязательно учитывайте достоинства, которые получает привод при использовании бесколлекторных электродвигателей:

  1. Существенно больший ресурс, нежели у коллекторных машин.
  2. Высокий уровень КПД.
  3. Мощность выше, нежели у коллекторных моторов.
  4. Скорость вращения набирается намного быстрее.
  5. Во время работы не образуются искры, поэтому их можно использовать в условиях с высокой пожарной опасностью.
  6. Очень простая эксплуатация привода.
  7. При работе не нужно использовать дополнительные компоненты для охлаждения.

Источник

Бесщеточный шуруповерт. Что это такое?

При выборе шуруповерта вы можете столкнуться с таким термином, как «бесщеточный шуруповерт». Такие модели стоят заметно дороже обычных. Чем же такие шуруповерты отличаются?

Отличия заключатся в конструкции двигателя и его контроллера. Традиционно в электроинструменте использовались обычные коллекторные двигатели постоянного тока. Как следует из названия, в их конструкции есть коллектор на который поступает ток через щетки. Щетки это такие детали, которые обычно изготавливают из графита. Вы могли видеть, как при работе электроинструмента что-то немного искрит внутри: это как раз щетки. Такая конструкция обусловлена простотой работы коллекторного двигателя: для его работы достаточно подключить постоянный ток к его выводам.

Бесщеточные двигатели (бесколлекторные) лишены щеток. В их конструкции ротор и статор поменяны местами. На роторе нет коллектора и обмоток: там только постоянные магниты. Для управления таким двигателем уже требуется специальный контроллер, который будет создавать правильное магнитное поле. Но зато нет никаких трущихся и искрящихся деталей. Также благодаря электронному управлению магнитным полем можно более качественно управлять скоростью вращения без потери мощности.

Бесщеточные шуруповерты по всем параметрам превосходят своих коллекторных предшественников:

  • у них больше мощность при одинаковых размерах
  • у них больше ресурс мотора, так как отсутствуют трущиеся детали
  • у них меньше потерь, поэтому их аккумуляторы работают дольше
  • они более удобны в работе за счет более плавной и качественной регуляции оборотов

Но у них есть один существенный недостаток: они сильно дороже. На текущий момент разница в цене составляет примерно в два раза. Поэтому покупать такой шуруповерт для домашнего использования скорее всего не стоит. Мы рекомендуем покупать бесщеточных инструмент пока только тем, кто занимается ремонтом на постоянной основе.

Источник

Adblock
detector