Чем отличаются бесщеточные двигатели от щеточных?

15 мая 2025
3869
Время чтения 17 минут
Прочитать позже

Отправим материал на почту

политика конфиденциальности
Чем отличаются бесщеточные двигатели от щеточных?
Содержание

До приобретения ручного инструмента и садовой техники необходимо определить параметры, которым они должны соответствовать: функциональность, управление, ремонтопригодность, обслуживание и прочее. В этой статье мы заострим внимание на том, какой двигатель лучше: щеточный или бесщеточный для цепной пилы, аккумуляторной болгарки или другого оборудования. Мы рассмотрим принцип действия, преимущества и недостатки каждого мотора и для каких условий эксплуатации они больше подходят.

Сравнение различных моторов
Сравнение различных моторов
Источник avatars.mds.yandex.net

Как работают щёточные и бесщёточные двигатели

В 1832 году был изобретен коммутаторный двигатель, ставший основой для разработки щеточного мотора. У последнего в качестве коммутатора выступает коллектор, с которым контактируют щетки, передающие электрическую энергию катушкам с медной обмоткой. Проходящий по ним ток создает магнитное поле, что заставляет ротор вращаться.

Щетки – это проводники электричества от питающего кабеля к якорю, к которому прикреплен ротор. Передача энергии происходит через так называемый скользящий контакт с коллекторными пластинами. Простыми словами: щетки трутся о вращающийся коллектор.

Если инструмент плохо работает или мотор сильно искрит, значит:

  • щетки неправильно установлены, они плохого качества или новые еще не притерлись;
  • коллектор сильно загрязнен пылью, графитом или маслом;
  • щетки стерты и плохо контактируют с пластинами (рабочий ресурс ограничен, поэтому износ – это нормальное явление);
  • пластины повреждены или деформированы;
  • пружины на щетках вышли из строя, чему причинами обычно являются вибрация инструмента и низкое качество материала.


Сравнение типов двигателей для садового оборудования в разрезе инструмента
Сравнение типов двигателей для садового оборудования в разрезе инструмента
Источник avatars.dzeninfra.ru
Читайте также:
Как узнать, почему глохнет бензопила: причины и решение проблем

Щетки изготавливают из природного и искусственного графита, в чистом виде и в смеси с медью или серебром, углем и прочими добавками. Для садового инструмента обычно подходят графитовые и угольные модели. Первые дороже и служат дольше за счет низкого коэффициента трения. Вторые дешевле, но в процессе более скорого износа создают больше искр, шума и вибраций.

Бесщеточные двигатели появились во второй половине XX века. Здесь нет коллектора и щеток, поэтому иначе их называют бесколлекторными. Здесь преобразование электрической энергии в механическую происходит за счет взаимодействия магнитных полей от электромагнитов на статичном статоре и магнитов на подвижном роторе.

Вращение ротора поддерживается за счет микропроцессора с токопроводящей обмоткой.

Это электронный контроллер, который может выполнять несколько задач:

  • считывание информации с датчиков двигателя (Холла, энкодеры, обратной ЭДС, резольверы и другие), чтобы обеспечить стабильную работу оборудования;
  • контроль за своевременной передачей электричества на статор с нужной силой (отвечает за плавную работу инструмента);
  • защита мотора от перегрева, перегрузки или перенапряжения.

Пример инструмента с различными конструкциями моторов
Пример инструмента с различными конструкциями моторов
Источник avatars.mds.yandex.net

Микропроцессор может быть встроенным в двигатель и вынесенным наружу. Первый вариант используют в производстве небольших инструментов с низким энергопотреблением (аккумуляторных триммеров, дисковых пил). Вторые актуальны в ситуациях, когда важны точность и высокая производительность на больших оборотах (гайковерт или углошлифовальная машинка).

Чем отличаются бесщеточные двигатели от щеточных

Двигатели устанавливаются как на бензиновый, так и на электрический (сетевой и аккумуляторный) инструмент. Чтобы сузить выбор, нужно разобраться в плюсах и минусах оборудования. Для этого мы далее рассмотрим перфоратор, секатор или триммер щеточный и бесщеточный – в чем разница и в каких условиях какой вариант будет лучше.

Читайте также:
Как пользоваться бензопилой – от подготовки до распила

Достоинства щеточного двигателя

Сегодня щеточные двигатели ставят, как правило, на инструментах из бюджетного и бытового сегмента. Это обосновано доступностью и относительно низкой стоимостью материалов, используемых в производстве комплектующих моторов. А также стоит отметить простоту сборки устройства, что впоследствии упрощает его ремонт. Например, щетки можно заменить самостоятельно.

Один из типов электродвигателей
Один из типов электродвигателей
Источник cdn-blog.adafruit.com

Основные достоинства щеточных моделей:

  • широкий ассортимент оборудования с различными техническими характеристиками;
  • возможность работать практически в любых климатических условиях (есть разные допуски по температуре, уровню влажности и степени запыленности);
  • низкая стоимость ремонта как своими силами, так и с помощью специалистов.

Несмотря на проверенную временем надежность, щеточные моторы на фоне бесколлекторных новинок теряют свои позиции. Главным образом, это обосновано ограниченным ресурсом щеток, относительно низкой предельной скоростью и некоторыми неудобствами в работе.

Однако все это можно оспорить:

  • Обычно ресурс составляет 70-120 часов. Но на практике болгарка в гараже может 10 лет работать с родными щетками, аккумуляторная цепная пила при интенсивной эксплуатации – 1-1,5 года. То есть все зависит от типа и качества щеток.
  • Скоростное ограничение составляет 3000 об/мин. Но есть модели триммеров с электромотором на 1,5 кВт (8000 об/мин) и цепных пил мощностью 2,2 кВт (5800 об/мин). Значит, пределы могут быть актуальны для отдельной группы оборудования или техники, но не в целом.
  • Из-за трения щеток о коллектор создаются искры, шум и вибрация, и происходит нагрев деталей двигателя. Первые минусы часто можно свести к минимуму путем замены угольных щеток на графитовые. А второе решается технологическими перерывами, которые для любой техники и оператора только в плюс.

Износ щеток электродвигателя: старые и новые компоненты рядом
Износ щеток электродвигателя: старые и новые компоненты рядом
Источник avatars.mds.yandex.net

Если нужно выбрать инструменты для домашней мастерской, то разницы по части типа мотора нет. Чаще возникает вопрос о том, что такое щеточный двигатель на газонокосилке или триммере. КПД здесь может составлять всего 60%, и производительность не очень высокая. Но для небольших объемов и при неинтенсивной эксплуатации техники и этих характеристик вполне достаточно.

Читайте также:
Пила по газобетону – ручная, сабельная, цепная, аллигатор, станок, критерии выбора электропилы по газобетону

Преимущества бесщеточных двигателей

Бесколлекторные моторы обычно устанавливаются на аккумуляторных и сетевых триммерах, цепных пилах, секаторах и строительных инструментах (перфораторах, дрелях, болгарках и так далее). Практически весь профессиональный сегмент также работает на бесщеточных двигателях.

Это обосновано рядом преимуществ изделий по сравнению с щеточными аналогами:

  • лучше энергоэффективность;
  • выше ограничение в скорости;
  • оборудование компактнее, и с ним комфортнее работать;
  • безопаснее эксплуатация;
  • больший срок службы.

Первый пункт легко обосновать отсутствием трения между щетками и коллектором. То есть на создание крутящего момента затрачивается больше энергии. А в совокупности с низкой интенсивностью нагрева деталей двигателя это положительно сказывается на КПД: до 90% против максимума в 60-75%.

Более широкий диапазон скоростей (до сотен тысяч об/мин) объясняется все тем же отсутствием трения. Если у щеточных моторов обороты и крутящий момент, кроме прочего, зависят от материала щеток, то у бесколлекторных от напряжения и силы магнитного поля.

Пример бесщеточного двигателя
Пример бесщеточного двигателя
Источник www.trumpf.com
На заметку!

У асинхронных моделей по сравнению с синхронными ротор вращается медленнее из-за более высокой частоты прохождения тока.

Третий пункт – компактность и комфорт. Габариты мотора меньше, так как убран коллектор. А значит, и размеры корпуса можно сделать меньшими и облегченными. Комфорт заключается в меньшем шуме и вибрации, а также в эргономике, которой уделяется больше внимания за счет компактности корпуса.

Безопасность главным образом сводится к отсутствию искр от трения графита/угля о медные пластины коллектора. Из-за них могут загореться легковоспламеняющиеся материалы, если они окажутся слишком близко. Другая сторона – отсутствие графитовой пыли, из-за которой могут засоряться внутренние детали мотора и происходить замыкание/разрыв электрической цепи. То есть перегрев мотора, снижение его мощности и уменьшение рабочего ресурса обмоток происходят реже.

Срок службы инструментов за счет установки электронного контроллера увеличен примерно на 30-50%. Устранены источники засоров и нагревания, упрощен способ набора оборотов, убраны сменные детали – все это позволяет дольше пользоваться оборудованием. Техника и ее ремонт стоят дороже, но при интенсивной эксплуатации все затраты с лихвой окупаются.

Видео описание

На видео – характеристики аккумуляторных цепных пил
с разными двигателями:

Итоги сравнения щеточного и бесщеточного двигателей

Зная о плюсах и минусах, несложно разобраться в том, какой двигатель лучше: щеточный или безщеточный для цепной пилы (аккумуляторной или сетевой). У первого есть сменные щетки и коллектор, которые снижают КПД и мощность. То есть для интенсивной эксплуатации нужна техника с электронным контроллером. Она меньше шумит и вибрирует, медленнее нагревается, имеет меньшие размеры и облегченный эргономичный корпус.

Для домашней мастерской вполне подойдут инструменты с щеточными моторами. Из-за относительно нечастого использования они не будут быстро перегреваться, а щетки и коллектор долго прослужат без замены. Главное – не забывать про техническое обслуживание.

Выбирая между моторами, также следует учесть ремонтопригодность. Щеточные двигатели проще наладить, и ремонт с заменой деталей обходится относительно недорого. Бесколлекторные модели имеют более сложное устройство и потому сложнее поддаются ремонту. Устранять их поломки приходится в сервисных центрах, что стоит дороже.

Прочитать позже

Отправим материал на почту

политика конфиденциальности
А как считаете Вы?

Комментарии

    Отзывов нет. Будьте первым!