Шуруповерти, гайкокрути

Різниця між щітковим та безщітковим двигуном
При виборі електроінструменту в характеристиках часто вказують тип двигуна, який буває щітковим або безщітковим (brushless). Як правило, інструменти з безщіткковим двигуном, такі як болгарки, дрилі коштують дорожче. Чи варто платити більше? Давайте розберемося.

Конструкція щіткового двигуна
Щітковий двигун, який також називають колекторним, влаштований досить просто:

якір (ротор), який власне обертається, перетворюючи електричну енергію в механічну,

обмотка – мідні дроти, якими обмотано якір. По дротах проходить електрика, що створює магнітне поле, яке змушує ротор обертатися,

комутатор дозволяє змінювати напрямки обертання (здійснює перемикання між обмотками). Також його називають колектор, звідси й пішла назва цих електричних двигунів.

Для передачі напруги на обмотку використовують щітки, звідси й друга назва двигуна. Щітки стикаються з комутатором, зазвичай їх дві чи чотири. Їх виробляють із різних матеріалів, у кожного є свої плюси та мінуси: графітові, електрографітові, вугільно-графітові (їх називають просто «вугільні»), мідно-графітові. Усі вони є витратним матеріалом, тобто зношуються. Виникає питання: чому не зробити щітки, які не зношуються? Відповідь проста. Якщо в електродвигуні щітки будуть з матеріалу, який менш схильний до зносу, то вони будуть стирати колектор (комутатор), що все одно призведе до поломки.
Але в тому, що ці щітки зношуються нічого страшного немає. Їх можна легко замінити та зробити це самостійно. Більше того, у багатьох моделях електроінструментів конструкція така, що дозволяє дуже швидко замінити щітки. Головне лише купити підходящі, з чим зазвичай не виникає жодних труднощів, а ціна комплекту із двох штук рідко перевищує 200 гривень.
Всі елементи встановлені в статор, який є нерухомим, а в ньому може бути як друга котушка, так і магніт. Як видно, пристрій та принцип роботи щіткового двигуна гранично прості. А тепер про переваги та недоліки щіткових моторів.
Переваги

використання щіткового двигуна дозволяє зменшити як розмір, так і вагу електроінструменту;

простоту конструкції також можна віднести до плюсів. Так, щітки зношуються, але інші поломки трапляються рідко;

ціна таких двигунів значно нижча.

Недоліки

ККД нижчий, зазвичай не більше 60%. Тобто, при однаковому споживанні енергії, інструменти з безщітковим двигуном мають меншу продуктивність;

при підвищенні обертів тертя на щітки збільшується, деякі навіть починають іскрити. До речі, при роботі з такими інструментами варто переконатися у відсутності поруч легкозаймистих матеріалів. Ну а робота на максимальних обертах сприяє швидкому зношенню інструментів;

пил від стертих графітових щіток може стати причиною засмічення колектора, що також призведе до непридатності інструменту і його доведеться чистити, хоча це трапляється не дуже часто;

у потужних інструментах щіткові двигуни не використовують, оскільки вони можуть видавати дуже високі обороти, це досить серйозне обмеження.

Конструкція безщіткового двигуна
Безщітковий двигун (також називається безколекторним) також має статор та ротор, проте не має колектора та щіток. Натомість використовується датчик Холла, а також контролер. Принцип дії такого двигуна заснований на електромагнітній індукції: електрична енергія перетворюється на механічну завдяки зміні полярності.
Варто зазначити, що безщіткові двигуни діляться на синхронні та асинхронні, втім, виробники електроінструментів вказують це рідко, знайти інформацію можна лише в документації. Різниця проста: у синхронному безщітковому двигуні частота обертання магнітного поля така сама, як і частота обертання ротора. Один оборот здійснюється за одне проходження струму через котушку. В асинхронному струм проходить значно швидше, тому ротор обертається повільніше. А тепер поговоримо про їхні плюси та мінуси.
Переваги

у контексті порівняння зі щітковими можна відразу сказати, що безщіткові електродвигуни не мають безлічі проблем, які притаманні іншому типу. Зокрема немає іскріння та тертя, немає забруднення через руйнування щіток;

можуть працювати на більш високих оборотах, крім того, розганяються значно швидше. Це актуально в тому випадку, якщо очікуються великі обсяги роботи: економить час;

коефіцієнт корисної дії значно вищий і може досягати 90%. А це заощаджує й енергію;

існує можливість регулювати оберти і момент, що крутить, при чому в досить широкому діапазоні. Втім, хоча така можливість і існує, але виробники додають її не у всі електроінструменти;

до переваг можна віднести надійну конструкцію;

розрядні струми дещо менші, що продовжує роботу акумулятора. Це не надто суттєво, але все одно це можна записати у плюси.

Недоліки

інструменти з безщітковим двигуном будуть важчими і матимуть великі габарити. Втім, бувають винятки, особливо якщо порівнювати моделі із різних цінових категорій;

вартість таких інструментів набагато вища, якщо порівнювати моделі з однаковими характеристиками та від одного виробника;

хоча конструкція і надійна, але поломки можуть бути і тут. Безщіткові двигуни полагодити набагато складніше, хоча це і залежить від того, що саме вийшло з ладу.

Таким чином, виходить, що для рядового споживача основним фактором буде ціна. Якщо є готовність заплатити за більш високу надійність, то вибір варто робити на користь безщіткових двигунів. Крім того, такий вибір доведеться зробити і в тому випадку, якщо для роботи потрібні високі обороти. Ну, а для побутових цілей можна придбати інструмент із щітковим двигуном. Заміна щіток не є складним завданням, їхня вартість невисока, а використання в побуті не передбачає частої роботи, тому щітки доведеться міняти досить рідко.
Загалом, не варто думати, що щітки зношуються дуже швидко. Такий стереотип є, але він помилковий. Звичайно, все залежить від матеріалу, з якого їх зробили, але наприклад у відгуках на шуруповерти нерідко можна знайти інформацію, що заміна знадобилася після закрутки кількох сотень тисяч шуруповертів. Тобто, якщо ви купуєте інструмент для будівництва будинку, то щіток для цього однозначно вистачить.