Плюсы и минусы бесщеточного шуруповерта

Бесщеточный шуруповерт: плюсы и минусы агрегата

Говоря о преимуществах и недостатках безщеточных шуруповертов, стоит заметить, что КПД у бесколлекторных агрегатов существенно выше и близится к отметке 90%. Для сравнения: у конкурирующего варианта данный показатель едва ли достигает 60%.

К числу достоинств шуруповертов, в которых отсутствуют щетки, относятся:

Бесщеточные шуруповерты имеют КПД существенно выше, чем обычные изделия

1. Легкость регулирования частоты вращения. При этом пользователи получают возможность корректировать данный показатель в широчайшем диапазоне – все зависит от особенностей выполняемых работ.
2. За счет отсутствия коллекторно-щеточного узла инструмент практически не подвержен связанным с ним поломкам в случае правильного применения. Кроме того, благодаря этому техобслуживание прибора не вызывает трудностей.
3. Устройство гораздо лучше справляется с существенной нагрузкой, которая связана с увеличением крутящего момента.
4. Расход энергии батареи аккумулятора происходит максимально экономно.
5. Двигатель шуруповерта бесщеточного типа обеспечивает возможность применения устройства в опасной среде, для которой характерно наличие газовых смесей. Данная особенность связана с отсутствием искрения.
6. Небольшая масса и миниатюрный размер.
7. Независимо от направления работы, обеспечивается поддержание единой мощности.
8. Даже в случае увеличения нагрузки скорость не снижается.

Что касается минусов, у представленных инструментов имеется лишь единственный. Они имеют более высокую стоимость, чем их коллекторные конкуренты. При этом высокая цена шуруповерта легко оправдывается преимуществами технологии. Чем более высокими являются требования к изделию, тем больше доводов появляется в пользу бесколлекторного прибора. Возможно, для инструмента, используемого в домашних условиях, стоимость действительно высоковата. Если же говорить о том, какой шуруповерт лучше – щеточный или безщеточный для профессионалов, выбор является очевидным.

У бесщеточных шуруповертов только один минус – довольно высокая цена

Популярные бесщеточные шуруповерты

Дрель-шуруповерт Bosch GSR 18 V-EC – дорого, качественно, надежно

Компактный бесщеточный мотор позволил добиться у аккумуляторного шуруповерта характеристик, не хуже сетевого инструмента.

Именно за счет бесколлекторных технологий, эта модель позволяет работать на тяжелых поверхностях без опаски разрядить аккумулятор в течение смены. Корпус двигателя по размеру не превышает аккумулятор.

Преимущества:

• Комплект из 2 аккумуляторов емкостью по 5,0 А*ч, вкупе с бесщеточным двигателем.
• Мощный крутящий момент (31 Нм) с возможностью мягкого изменения уровня.
• Механическое переключение двух ступеней редуктора.
• Компактные размеры позволяют работать в ограниченном пространстве.
• Установка сверл с хвостовиком 13 мм.
• Богатая комплектация: кейс, вкладыш в кейс для инструмента, магнитный держатель для бит.

Недостатки:

• Высокая стоимость (есть подозрение, что за бренд) – 23000 рублей.
• Большой вес: 1,7 кг. Тяжеловато даже для аккумуляторного инструмента.

Дрель-шуруповерт Dewalt 18.0 В XR – средние характеристики по умеренной стоимости

Для того, чтобы уложиться в рамки приемлемой цены, производитель сэкономил на всем, кроме кейса для переноски. Характеристики достаточные, не более того. При попытке использовать дрель-шуруповерт «по максимуму», сразу чувствуется предел.

При этом инструмент бодро сверлит, крутит, шлифует. При выполнении домашних работ, недостатка в характеристиках не ощущается. Приемлемая альтернатива традиционному коллекторному шуруповерту.

Преимущества:

• Умеренная цена (как для бесщеточного мотора), за такие деньги часто предлагаются коллекторные модели – 11800 рублей.
• Высокий крутящий момент, несмотря на ограничения по мощности.
• Продуманная эргономика: можно свободно оперировать в труднодоступных углах.
• Шуруповерт очень легкий: всего 1,15 кг с аккумулятором.
• Две механические ступени редуктора.

Недостатки:

• Слабоваты аккумуляторы: 2 шт. по 1,5 А*ч.
• Неудачно расположена лампа подсветки.
• Некачественное крепление аккумулятора на рукояти.

Лучшие бесщеточные шуруповерты

Сперва рассмотрим шуруповерты с патронами только для бит. Это электроинструмент, который используют для установки крепежа (саморезы, винты, шурупы). При наличии реверса оборудование подойдет для демонтажа строительных конструкций и разборки различной техники. Ввиду особой шестигранной формы гнезда патрона, закрепить сверло в таком устройстве не получится.

DeWALT DCF620D2K 30 Н·м

Рейтинг: 4.9

На первом месте бесщеточный шуруповерт DCF620D2K, работающий на аккумуляторах с напряжением 18 В. Он способен развивать обороты до 4400 в минуту, а сила затягивания составляет 30 Нм. В комплекте поставляется две батареи, емкостью 2.0 А/ч и кейс, а также две биты. Весит шуруповерт 1.9 кг. У него скорость вращения регулируется силой надавливания на курок. Быстро установить постоянное значение невозможно. На торце патрона предусмотрено три световых диода, облегчающие видимость в плохо освещенных местах. Мастерам в отзывах нравится, что АКБ заряжается в течение часа, поэтому пока один разрядится, второй уже будет полностью готов.

Мы рекомендуем этот шуруповерт для установки листов гипсокартона в больших объемах. Бесщеточная модель отлично выдерживает нагрузки в течение 6-8 часов беспрерывной эксплуатации. Еще в комплекте поставляется насадка для ленточной подачи крепежа, что значительно экономит время и повышает производительность. Регулировка выноса разрешает устанавливать нужную глубину закручивания.

Преимущества и недостатки

У современных моделей бесщёточных шуруповёртов есть большое количество плюсов и минусов. Среди достоинств можно выделить:

1. Легко регулировать частоту вращения и изменять её в широких границах.
2. Из конструкции исключён коллекторно-щёточный узел. Это помогло упростить техническое обслуживание и ремонт шуруповёрта, а также снизить возможность возникновения неисправностей.
3. Теперь короткие перегрузки крутящего момента переносятся шуруповёртом гораздо легче.
4. Низкое энергопотребление. Благодаря экономичному распределению энергии КПД инструмента повысился до 90%.
5. Увеличился срок службы шуруповёрта.
6. Меньший уровень нагрева, по сравнению со щеточным шуруповёртом.
7. Улучшилась система безопасности. Из-за изменений в конструкции возможность образования искр исключена. Это позволяет без опасений работать в помещениях с наличием взрывоопасных газов.
8. Длительная работа от аккумулятора (до 2-3 дней).
9. Уменьшились размеры инструмента, он стал легче.
10. Для шуруповёртов с функцией реверса появилась возможность использования одинаковой мощности для обратного и прямого кручения.
11. Во время повышения нагрузок на патрон скорость кручения не изменяется (в моделях с КШУ она значительно падала).
12. Более плавная и тихая работа.

Исходя из этого каждый мастер сам для себя решает, остановить выбор на щеточном или бесщеточном инструменте.

Что такое бесщеточный двигатель?

На подавляющем большинстве шуруповертов установлены коллекторные электромоторы. Принцип действия следующий: переключение обмоток происходит механическим путем и в якорной цепи. Контакты – это коллектор, а электроток передается с помощью подпружиненных щеток.

Преимущества:

• Проверенная технология.
• Дешевизна комплектующих.
• Простота ремонта.

Недостатки:

• Большие потери тока на коллекторе, как следствие – низкий КПД.
• Искрение, нагрев коллекторного узла.
• Зависимость крутящего момента от оборотов.
• Потеря мощности в режиме реверса.
• Высокая степень износа.
• Потеря оборотов при нагрузке.

При разработке бесколлекторного мотора стояла задача отказаться от механической коммутации электрического тока. В первую очередь, переключение обмоток перенесли с вращающегося якоря на неподвижный статор. Для этого на якоре обмотки заменили постоянными магнитами. Это немного не соответствует концепции электромотора, но никак не отражается на общей работоспособности.

После изменения конструкции, отпала необходимость в постоянной перекоммутации тока на коллекторе. Обмотки на статоре можно переключать с помощью электрической схемы.

В нужный момент, после определения углового положения ротора относительно статора, схема управления дает команду на включение необходимой группы обмоток. Для точного позиционирования якоря, на нем установлен датчик Холла (как на коленвале автомобильного мотора).

Преимущества:

Можно добиться идеально точного позиционирования якоря.
Отсутствие механических потерь.
КПД бесщеточного шуруповерта приближается к 90%.
Ничего не искрит и не изнашивается механически.
Отсутствие искрения дает возможность работать электроинструментом в условиях пожароопасной пыли и высокой влажности.
Бесщеточный мотор более компактный и легкий, что важно для ручного инструмента.
При работе реверса не теряется мощность.
Перегрузки на предельной мощности не снижают ресурс двигателя.
Контроль за скоростью вращения: при изменении нагрузки обороты стабильные.
Прецизионная электронная регулировка оборотов.

Недостатки:

• Более сложная конструкция.
• Высокая стоимость шуруповерта.

Итог:

Если сравнивать преимущества и недостатки двух видов электродвигателей, в противовес высокой стоимости бесщеточного шуруповерта можно привести следующие аргументы:

• Экономия при эксплуатации: меньшее потребление электроэнергии за счет высокого КПД.
• Не потерь крутящего момента при регулировке оборотов.
• Инструмент легкий и компактный.
• Ресурс бесщеточных шуруповертов в разы выше.

Бесщеточные двигатели: несколько слов о современной технологии

Прежде всего, говоря о том, что такое шуруповерт, следует заметить, что данный прибор является надежным помощником в различных ситуациях. Благодаря его универсальности существенно экономится время и сокращаются усилия на выполнение таких работ, как:

В бесщеточном моторе электронный усилитель отлично заменяет механические контакты

• разборка и сборка мебельных конструкций;
• вкручивание крепежных элементов;
• монтажные работы;
• сверление;
• организация резьбы.

Кроме того, инструмент может применяться в качестве строительного миксера для смешивания краски, различных замазок либо клея. Абсолютно любой мелкий ремонт, который предполагает применение шурупов либо гаек, можно выполнить в считаные секунды с помощью представленного прибора.

Вместе с развитием полупроводниковых электрических устройств пришло понимание того, что коллекторы и щетки должны быть искоренены в двигателе для шуруповерта. В таком моторе электронный усилитель выступает отличной заменой механических коммутаций контактов. Посредством электронного датчика происходит определение угла поворота ротора и осуществляется контроль за полупроводниковыми переключателями. Благодаря устранению скользящих контактов существенно снизилось трение и одновременно повысился срок службы агрегатов.

Бесщеточные моторы обеспечивают предельную эффективность функционирования устройств и минимальную подверженность износу механического характера. В сравнении с коллекторными вариантами двигатели представленного типа наделены следующими преимуществами:

Бесщеточные моторы предельно эффективны и имеют минимальный износ механического характера

• более высоким крутящим моментом;
• повышенной степенью надежности;
• уменьшенным уровнем издаваемого шума;
• длительным сроком эксплуатации.

Очень важной характеристикой является то, что внутренности бесщеточного мотора для шуруповерта можно целиком закрыть, защищая таким образом от попадания пыли и влаги. Благодаря этому не только значительно повышается безопасность в процессе эксплуатации устройства, но и возрастает срок его службы

При применении представленного типа мотора пропадает необходимость использования коммутатора и обмотки. Магнит в такой конструкции отличается компактностью и небольшим весом.

Бесщеточные двигатели для шуруповерта можно полностью закрыть, таким образом защитив их от попадания пыли и влаги.

В данном случае уровень скорости зависит от напряжения, а не от центробежной силы. При этом функционирование мотора происходит в выбранном режиме. Даже в случае утечки тока либо при намагничивании подобный агрегат не понижает производительность, а скорость вращения соответствует крутящему моменту. Превращая электричество в механическую силу, шуруповерты с бесщеточным двигателем характеризуются отличной эффективностью.

Что это за инструмент?

Устройство двигателей

Распространённые модели аккумуляторных шуруповёртов имеют в конструкции коллекторные электрические двигатели.

Ток в них переключается через обмотку якоря благодаря угольным щёткам.

А бесщёточные шуруповёрты работают при помощи бесколлекторных электродвигателей, в которых нет щёток.

Те функции, которые выполняли щётки в обычных шуруповёртах, в этих моделях переложены на электронный узел управления. Он способен переключать ток на обмотке статора, а не ротора. На якоре отсутствуют катушки. Чтобы исключить возможность скольжения контактов, магнитное поле в нём генерируется при помощи постоянных магнитов. В статорных обмотках нужный момент для подачи тока создаётся с использованием датчиков положения ротора. Они, в свою очередь, работают по принципу эффекта Холла.

Импульсы датчиков положения ротора принимаются микропроцессором вместе с сигналом, регулирующим скорость кручения. После окончания обработки происходит создание электрических импульсов с точными установками ширины (сигнал ШИМ). То сочетание импульсов, которое получилось в итоге, передаётся к инверторам (усилителям тока). Их выходы соединены с обмоткой статора. В соответствии с полученной информацией инверторы создают ток в катушках статора. Образовавшиеся импульсы создают переменное магнитное поле. При его взаимодействии с постоянным полем ротора начинается кручение якоря.

Принцип работы и отличие от щеточного:

Достоинства и недостатки электроинструмента без щеток

Безщеточные шуруповерты обладают как преимуществами, так и недостатками. Из первых можно выделить следующие:

 Большая надежность и значительный ресурс прочности. Это хорошо видно при сравнении с аналогичным инструментом, имеющим коллекторный двигатель. Чаще всего в нем ломаются именно щётки, а в бесщеточном шуроповерте их нет.
Минимальный уровень шума при работе инструмента. Это достигнуто тем, что производившие значительную долю шумов щетки отсутствуют в конструкции.
Высокий уровень пожаробезопасности. Таким шуруповертом можно спокойно, не опасаясь внезапного возгорания или взрыва работать в сильно запыленных помещениях, или в тех где в воздухе присутствуют горючие примеси (например природный газ, испарения углеводородов, спиртов и тому подобное). При работе бесколлекторного двигателя полностью исключено появление искр, как в двигателях старых конструкций.
Высокий крутящий момент при относительной компактности двигателя. Это позволяет выполнять более тяжелые работы с помощью весьма мобильного и легко управляемого инструмента

И что важно — без риска появления эффекта обратного хода — именно он частая причина травм связок запястья и порчи расходных материалов (из-за срыва резьбы, заклинивания или деформации крепежных элементов).
Большее время автономной работы в случае применения аккумуляторных моделей. Это достигнуто весьма рациональной компоновкой двигателя и его высоким КПД — около 85-90%

Соответственно запас энергии в аккумуляторе расходуется практически полностью на совершение работы, а не на преодоление трения, как в случае коллекторных двигателей.

Недостатков у бесщеточных шуруповертов можно назвать только три:

•  Большая стоимость инструмента. Это наиболее серьезный недостаток, так как рынок инструмента перенасыщен гораздо более дешевым инструментом. Он способен многократно окупить себя еще задолго до выхода из строя. А его ремонт просто не нужен — достаточно купить новый инструмент за такую же небольшую цену.
• При высокой надежности двигателя появляется проблема выхода из строя других узлов — прежде всего электронной части и реже — редуктора.

 Редуктор нуждается в регулярной смазке. Для этого нужно ознакомиться с рекомендациями производителя и неукоснительно следовать им. В общем случае, нужно:- разобрать редуктор,
— удалить остатки старой смазки,
— осмотреть на предмет вероятных повреждений (сколов, истираний) шестеренок,
— нанести новую смазку в необходимом количестве (это обычно смазка на основе тефлона или силикона).

 Затруднительность, а чаще просто невозможность самостоятельного ремонта. Это происходит из-за сложной микроэлектронной части инструмента. При ее повреждении самостоятельный оперативный ремонт практически невозможен. А это не многим мастерам придется по вкусу — зависеть от дорогих комплектующих и сервисных центров.

Устройство, плюсы и минусы

Электрические шуруповерты отличаются друг от друга принципом питания: бывают сетевые с питанием в 220 вольт и переносные, оснащенные аккумулятором. Кроме того, модели могут быть оснащены ударным механизмом. Других принципиальных новшеств не внедрено за последнее десятилетие за исключением одного – бесщеточный механизм.

Щеточный шуруповерт

Самый распространенный тип – коллекторный мотор установлен на большинстве моделей. Его принцип работы прост: обмотки переключаются механическим путем и в якорной цепи. Контакты – коллектор, а энергия передается благодаря подпружиненным щеткам.

Сильные стороны:

• старая, надежная технология;
• низкая стоимость деталей;
• простота и понятность ремонта.

Недостатки:

• коллектор приводят к потерям электроэнергии, а значит – более низкому КПД;
• возникновение искр, нагрев мотора;
• взаимозависимость оборотов и крутящего момента;
• мощностные потери при реверсной работе;
• быстрый износ;
• потери оборотов при нагрузке.

Слабостей у щеточного мотора много, но их можно оправдать дешевыми комплектующими и простотой ремонта – это более доступный вариант.

Бесщеточный шуруповерт

С инверторными моделями ситуация обратная. Они эффективнее и более пригодны для работы. Преимущества:

• возможность контроля частоты вращения: пользователь получает широкий диапазон настроек – оборот можно подправить, в зависимости от характера работы и обрабатываемой поверхности.
• двигатель не предусматривает коллекторно-щеточный узел, а значит, инструмент будет реже ломаться (если его правильно эксплуатировать), а техническое обслуживание не вызовет проблем ввиду простоты конструкции;
• модели эффективнее справляются с увеличенной нагрузкой, вызванной большим крутящим моментом;
• электроэнергия аккумулятора, если это переносной шуруповерт, расходуется экономнее;
• более высокий КПД – бесщеточный двигатель выдает 90%;
• возможность эксплуатации инструмента в опасной среде: рядом с газовыми смесями и горючими веществами (инверторный двигатель работает без искры);
• в прямом и реверсном режиме поддерживается одинаковая мощность;
• повышенная нагрузка не приводит к снижению скорости вращения.

Слабые стороны:

• высокая стоимость;
• большие размеры корпуса, если сравнивать с щеточными моделями – это мешает работать на вытянутой руке или проникать в узкие места.

При выборе важно уделить внимание типу аккумулятора внутри шуруповерта. Если рассудить правильно, то инструмент долгие годы прослужит хозяину верой и правдой без потери в производительности

Битва технологий. Бесщеточный шуруповерт против обычного. Makita VS DeWALT

А вы задумывались, стоит ли сегодня покупать шуруповерт с бесщеточным двигателем, или стоит подождать, пока эта технология станет еще более доступной? Ведь даже сейчас, когда прошло достаточно времени с момента внедрения бесщеточных ( brushless ) движков, шуруповерты, оснащенные ими стоят заметно дороже аналогичных, с обычными двигателями. Порой эта разница достигает 30%-50%, и так сразу и не поймешь, действительно ли бесщеточные шуруповерты на столько лучше обычных, что стоят этой переплаты.

Давайте разберемся. Конструктивно, в нашем случае стандартный, коллекторный («щеточный») двигатель имеет ротор с обмотками и статор с постоянными магнитами.А бесщеточный, он же бесколлекторный двигатель, наоборот, состоит из ротора с постоянными магнитами и статора с обмотками.

Коллекторный и бесколлекторный двигатели

Так же, для работы бесщеточного двигателя требуется достаточно сложная плата управления двигателем. Которая, по итогу, даст нам некоторое улучшение потребительских свойств нашего шуруповерта ( улучшенная защита , например, энергоэффективность так же, как наиважнейший фактор ) В конструкции бесщеточного движка отсуствует сложный, требующий обслуживания тяжелый и искрящий узел – коллектор. Двигатель получается легче и, как минимум, короче . Ощутимо уменьшаются потери на коммутацию, поскольку контакты коллектора и графитовые щетки можно сказать, заменяется платой управления двигателя. В итоге — имеем электродвигатель с лучшими показателями КПД и показателем мощности на килограмм веса , с более широким диапазоном изменения оборотов. Так же, бесщеточный двигатель и греется меньше , чем коллекторный Переносит большую нагрузку по моменту.

В теории, получаем то, что бесщеточные двигатели в инструменте — это действительно полезно и оправдано. Но что мы увидим на практике?

На счет лучшей защиты двигателя есть видео, которое показывает, что случается с обычным шуруповертом при перегрузке ( основная причина поломки шуруповертов ):

и что с бещеточным:

Ну а в новом видео, мы рассмотрим на практике, на сколько бесщеточный шуруповерт лучше обычного, и лучше ли вообще. Мы сравним, сколько шурупов на одном аккумуляторе может закрутить Makita DF332 ( как пример бесщеточника ) и сколько DeWALT DCD710 — хороший, проверенный шуруповерт с классическим коллекторным двигателем:

Источник

Бесщеточный шуруповерт

Конструктивно современные безщеточные шуруповерты состоят из шести частей:

1. Корпус эргономичной формы, чаще всего его материал — ударостойкий пластик.

2. Бесщеточный электродвигатель постоянного тока. От коллекторного бесщеточный двигатель отличается, что понятно из его названия, отсутствием коллекторно-щеточного узла. Именно он отвечал за передачу электрического тока на якорь двигателя.

В бесщеточном все устроено иначе. Сам якорь представляет собой высокотехнологичный мощный постоянный магнит. Он отцентрован по отношению к валу двигателя. Вокруг этого вращающегося магнита расположены катушки электромагнитов.

На каждый из них в определенном порядке импульсно подается электрический ток. Это обеспечивает вращение вала. Управление подачей электричества на обмотки осуществляется микроконтроллером, он с высокой точностью определяет положение якоря относительно обмоток магнитов (здесь используются современные датчики на эффекте Холла), меняет в зависимости от задач скорость и усилие.

Подобная конструкция помогает весьма экономно расходовать энергию, потери на трение не превышают 10-15%. Соответственно КПД бесщеточного двигателя колеблется около 85-90%. Для сравнения — КПД коллекторного двигателя не превышает 55-65%.

Кроме этого положительным следствием отсутствия щеток явилась невозможность искрения (вечный спутник коллекторных двигателей). Это повысило пожаробезопасность, взрывобезопасность работы бесщеточными шуруповертами.

Электронная система управления двигателем обеспечивает также стабильное усилие. Оно не падает даже при резком возрастании нагрузки (например, при изменении плотности материала, в который ввинчивается шуруп).

3. Управляющий электронный блок. К нему же относится узел регулировки оборотов, направления вращения вала двигателя.

4. Высокопрочный универсальный редуктор. Его внешней частью является кольцевой регулятор прилагаемого усилия и режима работы.

 Дешевые модели шуруповертов часто имеют редуктор, состоящий из пластиковых шестерен. Их быстрый износ практически всегда является причиной выхода из строя этих инструментов. В профессиональных моделях все детали изготовлены из стали.

5. Быстрозажимной патрон для бит или других насадок. Обычно поддерживаемые диаметры — от 1 до 10 мм.

 Существуют следующие виды патронов: самозажимной, быстрозажимной и со стандартным шестигранным хвостовиком. Каждый из них имеет свои преимущества для определенного круга задач.

6. Аккумулятор. Он может как крепиться к низу рукоятки, так и быть интегрированным в нее.

 Существует три вида батарей: 1. никель-кадмиевые (NiCd)
2. никель-металло-гидридные (NiMH)
3. литий-ионные (Li-Ion)Все они имеют как плюсы, так и минусы. Все зависит от задач и других факторов, влияющих на выбор конкретного инструмента.

 В новом шуроповерте нужно провести, согласно рекомендациям производителя, первую зарядку аккумуляторных батарей, до начала эксплуатации.