От няколко години наблюдаваме как безчетковите двигатели започват да доминират в задвижването на безжични инструменти в професионалната индустрия. Това е чудесно, но какъв е проблемът? Наистина ли е важно, стига да мога да завинтя този винт за дърво? Ъм, да. Има значителни разлики и ефекти, когато се работи с четкови и безчеткови двигатели.
Преди да се задълбочим в двуметровите четкови и безчеткови двигатели, нека първо разберем основните познания за действителния принцип на работа на DC двигателите. Що се отнася до задвижването на двигатели, всичко е свързано с магнити. Противоположно заредените магнити се привличат взаимно. Основната идея на DC двигателя е да поддържа противоположния електрически заряд на въртящата се част (ротор) привлечен от неподвижния магнит (статор) пред нея, като по този начин непрекъснато я дърпа напред. Това е малко като да сложите Boston Butter Donut на клечка пред себе си, когато тичам - ще продължа да се опитвам да я хвана!
Въпросът е как да се поддържат поничките в движение. Няма лесен начин да се направи. Всичко започва с набор от постоянни магнити. Набор от електромагнити променя заряда (обръщайки полярността), докато се въртят, така че винаги има постоянен магнит с противоположен заряд, който може да се движи. Освен това, подобният заряд, изпитван от електромагнитната намотка, докато тя се променя, ще я избута. Когато разглеждаме четкови двигатели и безчеткови двигатели, ключовият момент е как електромагнитът променя полярността.
В четков двигател има четири основни компонента: постоянни магнити, котви, комутационни пръстени и четки. Постоянният магнит представлява външната част на механизма и е неподвижен (статор). Единият е положително зареден, а другият е отрицателно зареден, създавайки постоянно магнитно поле.
Арматурата е бобина или поредица от бобини, които се превръщат в електромагнит, когато се захранват. Това е и въртящата се част (ротор), обикновено изработена от мед, но може да се използва и алуминий.
Комутаторният пръстен е фиксиран към котвената бобина в два (2-полюсна конфигурация), четири (4-полюсна конфигурация) или повече компонента. Те се въртят заедно с котвата. Накрая, графитните четки остават на мястото си и пренасят заряда към всеки комутатор.
След като котвата се захранва, заредената намотка ще бъде привлечена към противоположно заредения постоянен магнит. Когато комутаторният пръстен над нея също се завърти, той се премества от връзката на едната въглеродна четка към следващата. Когато достигне следващата четка, тя ще получи обръщане на полярността и сега е привлечена от друг постоянен магнит, докато е отблъсната от същия вид електрически заряд. Осезаемо, когато комутаторът достигне отрицателната четка, той сега е привлечен от положителния постоянен магнит. Комутаторът пристига навреме, за да образува връзка с четката на положителния електрод и да последва отрицателния постоянен магнит. Четките са по двойки, така че положителната намотка ще се придърпва към отрицателния магнит, а отрицателната намотка ще се придърпва към положителния магнит едновременно.
Все едно съм бобина на арматура, която гони поничка с масло от Бостън. Бях близо, но после промених решението си и се насочих към по-здравословно смути (полярността или желанието ми се промениха). В края на краищата, поничките са богати на калории и мазнини. Сега гоня смутита, докато ме отблъсква кремът от Бостън. Когато стигнах до там, осъзнах, че поничките са много по-добри от смутитата. Стига да натискам спусъка, всеки път, когато стигна до следващата четка, ще си променя решението и едновременно с това ще гоня предметите, които харесвам, в неистов кръг. Това е най-доброто приложение за ADHD. Освен това, там сме двама, така че поничките и смутитата с масло от Бостън винаги се гонят ентусиазирано от единия от нас, но нерешителен.
При безчетков двигател се губи колекторът и четките, а се използва електронен контролер. Постоянният магнит сега действа като ротор и се върти вътре, докато статорът е съставен от външна фиксирана електромагнитна намотка. Контролерът захранва всяка намотка въз основа на заряда, необходим за привличане на постоянния магнит.
В допълнение към електронното преместване на заряди, контролерът може също така да осигури подобни заряди, които да противодействат на постоянните магнити. Тъй като зарядите от един и същи вид са противоположни един на друг, това избутва постоянния магнит. Сега роторът се движи поради силите на дърпане и бутане.
В този случай постоянните магнити се движат, така че сега те са моят партньор по бягане и аз. Вече не променяме идеята за това, което искаме. Вместо това знаехме, че аз искам Boston Butter Donuts, а партньорът ми иска смутита.
Електронните контролери позволяват на съответните ни удоволствия от закуската да се движат пред нас, а ние през цялото време преследваме едни и същи неща. Контролерът също така поставя неща, които не искаме, зад нас, за да осигури тласък.
Четковите DC двигатели са сравнително прости и евтини за производство части (въпреки че медта не е поевтиняла). Тъй като безчетковият двигател изисква електронен комуникатор, всъщност започвате да изграждате компютър в безжичен инструмент. Това е причината за повишаване на цената на безчетковите двигатели.
Поради конструктивни причини, безчетковите двигатели имат много предимства пред четковите. Повечето от тях са свързани с загубата на четки и комутатори. Тъй като четката трябва да е в контакт с комутатора, за да прехвърли заряда, тя също така причинява триене. Триенето намалява постижимата скорост и същевременно генерира топлина. Все едно карате велосипед с леки спирачки. Ако краката ви използват същата сила, скоростта ви ще се забави. И обратно, ако искате да поддържате скорост, трябва да получите повече енергия от краката си. Също така ще нагреете джантите поради топлината от триене. Това означава, че в сравнение с четковите двигатели, безчетковите двигатели работят при по-ниска температура. Това им дава по-висока ефективност, така че те преобразуват повече електрическа енергия в електрическа енергия.
Въглеродните четки също се износват с времето. Това е причината за искри в някои инструменти. За да може инструментът да работи, четката трябва да се сменя от време на време. Безчетковите двигатели не изискват този вид поддръжка.
Въпреки че безчетковите двигатели изискват електронни контролери, комбинацията ротор/статор е по-компактна. Това води до възможности за по-леко тегло и по-компактни размери. Ето защо виждаме много инструменти като ударния винтоверт Makita XDT16 с ултракомпактен дизайн и мощна мощност.
Изглежда има недоразумение относно безчетковите двигатели и въртящия момент. Самият дизайн на четковия или безчетковия двигател не показва точно големината на въртящия момент. Например, действителният въртящ момент на първата перфораторна бормашина Milwaukee M18 с гориво е бил по-малък от този на предишния модел с четкови двигатели.
В крайна сметка обаче производителят осъзна някои много важни неща. Електрониката, използвана в безчетковите двигатели, може да осигури повече мощност на тези двигатели, когато е необходимо.
Тъй като безчетковите двигатели сега използват усъвършенствано електронно управление, те могат да усещат кога започват да забавят скоростта си под товар. Докато батерията и двигателят са в рамките на температурния диапазон, електрониката на безчетковия двигател може да изисква и получава повече ток от батерията. Това позволява на инструменти като безчеткови бормашини и триони да поддържат по-високи скорости под товар. Това ги прави по-бързи. Обикновено са много по-бързи. Някои примери за това включват Milwaukee RedLink Plus, Makita LXT Advantage и DeWalt Perform and Protect.
Тези технологии безпроблемно интегрират двигателите, батериите и електрониката на инструмента в единна система, за да се постигне оптимална производителност и време на работа.
Комутация – промяна на полярността на заряда – стартиране на безчетковия двигател и поддържане на въртене. След това трябва да контролирате скоростта и въртящия момент. Скоростта може да се контролира чрез промяна на напрежението на статора на BLDC двигателя. Модулирането на напрежението с по-висока честота ви позволява да контролирате скоростта на двигателя в по-голяма степен.
За да се контролира въртящият момент, когато натоварването на двигателя надвиши определено ниво, е възможно да се намали напрежението на статора. Разбира се, това въвежда ключови изисквания: наблюдение на двигателя и сензори.
Сензорите на Хол осигуряват евтин начин за откриване на позицията на ротора. Те могат също така да откриват скоростта по времето и честотата на превключване на сензора за време.
Бележка на редактора: Вижте нашата статия „Какво е безсензорен безчетков мотор“, за да научите как усъвършенстваната технология на BLDC моторите променя електрическите инструменти.
Комбинацията от тези предимства има и друг ефект - по-дълъг живот. Въпреки че гаранцията за четковите и безчетковите двигатели (и инструменти) в рамките на една и съща марка обикновено е еднаква, можете да очаквате по-дълъг живот за безчетковите модели. Това обикновено може да бъде няколко години след гаранционния срок.
Помните ли, когато казах, че електронните контролери по същество вграждат компютри във вашите инструменти? Безчетковите двигатели са и пробивната точка за интелигентните инструменти, които ще повлияят на индустрията. Без зависимостта на безчетковите двигатели от електронна комуникация, технологията с един бутон на Milwaukee нямаше да работи.
На работното си време Кени задълбочено изследва практическите ограничения на различните инструменти и сравнява разликите. След като си свърши работата, вярата и любовта към семейството му са негов основен приоритет. Обикновено ще сте в кухнята, ще карате колело (той е триатлонист) или ще заведете хора на риболов в залива Тампа.
В Съединените щати като цяло все още има недостиг на квалифицирани работници. Някои го наричат „разликата в уменията“. Въпреки че получаването на 4-годишна университетска диплома може да изглежда „много модерно“, последните резултати от проучване на Бюрото по трудова статистика показват, че квалифицирани индустрии като заварчици и електротехници отново са класирани [...]
Още през 2010 г. писахме за по-добри батерии, използващи графенова нанотехнология. Това е сътрудничество между Министерството на енергетиката и Vorbeck Materials. Учените използват графен, за да позволят зареждането на литиево-йонните батерии да става за минути вместо за часове. Мина известно време. Въпреки че графенът все още не е внедрен, ние се завръщаме с някои от най-новите литиево-йонни батерии […]
Окачването на тежка картина на гипсокартон не е много трудно. Искате обаче да се уверите, че го правите добре. В противен случай ще си купите нова рамка! Само завинтването на винта към стената не го прави. Трябва да знаете как да не разчитате на [...]
Не е необичайно да искате да положите електрически кабели 120V под земята. Може да искате да захранвате вашия навес, работилница или гараж. Друга често срещана употреба е за захранване на стълбове за осветителни тела или електрически двигатели на врати. И в двата случая трябва да разбирате някои изисквания за подземно окабеляване, за да отговаряте [...]
Благодаря за обяснението. Това е нещо, което се чудя от дълго време, тъй като повечето хора са за безчетковите модели (поне това се използва като аргумент за по-скъпите електрически инструменти и дронове).
Искам да знам: Контролерът отчита ли и скоростта? Не е ли необходимо да се прави това, за да се синхронизира? Има ли елементи на Хол, които отчитат (въртят) магнити?
Не всички безчеткови мотори са по-добри от всички четкови мотори. Искам да видя как животът на батерията на Gen 5X се сравнява с предшественика му X4 при умерени до тежки натоварвания. Във всеки случай, четките почти никога не са ограничаващ живота фактор. Оригиналната скорост на мотора на безжичните инструменти е приблизително 20 000 до 25 000. А чрез смазания планетарен зъбен механизъм, намаляването е около 12:1 във високата предавка и около 48:1 в ниската предавка. Спусъчният механизъм и лагерите на ротора на мотора, които поддържат ротора с 25 000 об/мин в прашния въздушен поток, обикновено са слаби места.
Като партньор на Amazon, ние може да получаваме приходи, когато кликнете върху връзка към Amazon. Благодарим ви, че ни помагате да правим това, което обичаме да правим.
Pro Tool Reviews е успешно онлайн издание, което предоставя ревюта на инструменти и новини от индустрията от 2008 г. В днешния свят на интернет новини и онлайн съдържание, откриваме, че все повече професионалисти проучват онлайн повечето от основните електрически инструменти, които купуват. Това събуди интереса ни.
Има едно ключово нещо, което трябва да се отбележи относно ревютата на Pro Tool: Ние сме за професионални потребители на инструменти и бизнесмени!
Този уебсайт използва „бисквитки“, за да можем да ви предоставим най-доброто потребителско изживяване. Информацията за „бисквитките“ се съхранява във вашия браузър и изпълнява някои функции, като например разпознаването ви, когато се върнете на нашия уебсайт, и подпомагането на нашия екип да разбере частите от уебсайта, които намирате за най-интересни и полезни. Моля, не се колебайте да прочетете пълната ни политика за поверителност.
Строго необходимите бисквитки трябва винаги да бъдат активирани, за да можем да запазим вашите предпочитания за настройки на бисквитките.
Ако деактивирате тази „бисквитка“, няма да можем да запазим вашите предпочитания. Това означава, че трябва да активирате или деактивирате „бисквитките“ отново всеки път, когато посещавате този уебсайт.
Gleam.io – Това ни позволява да предоставяме подаръци, които събират анонимна потребителска информация, като например броя на посетителите на уебсайта. Освен ако лична информация не бъде предоставена доброволно с цел ръчно въвеждане на подаръци, няма да се събира лична информация.
Време на публикуване: 31 август 2021 г.