Щётки в сторону: плюсы и минусы дрелей-шуруповёртов на бесщёточном двигателе

Вопрос о том, какую аккумуляторную дрель-шуруповёрт выбрать – на более совершенном и эффективном бесщёточном двигателе или на проверенном десятилетиями коллекторном (щёточном) аналоге, в последние годы постепенно теряет актуальность. И всё потому, что классических моделей с коллекторно-щёточным узлом в продаже становится всё меньше и меньше.

Впрочем, совсем отказываться от щёток производители не спешат. Обычно соотношение щёточных и бесщёточных вариантов составляет в районе 1 к 10. Чтобы понять, почему так происходит, нужно изучить разницу между этими двумя типами двигателей с точки зрения их технических и потребительских характеристик.

Плюсы и минусы коллекторных двигателей

Главным минусом классического коллекторного двигателя, относящегося к синхронному типу, справедливо считается наличие коллекторно-щёточного узла. Механически контактируя с коллектором, угольные щётки подают напряжение на соответствующую обмотку якоря (подвижная часть мотора), формируя магнитное поле, которое следует за магнитным полем от обмоток статора (неподвижная часть) и заставляет якорь вращаться.

Наличие обмоток и коллектора на якоре, а также щёточного узла со стороны статора увеличивает массу и габариты агрегата. Это потенциально ограничивает максимальный крутящий момент, развиваемый щёточными дрелями-шуруповёртами: слишком громоздким и тяжёлым инструментом работать попросту неудобно.

Однако есть и достоинства, благодаря которым «классический» коллекторный инструмент по-прежнему пользуется спросом. Это простота конструкции, относительно невысокая стоимость деталей двигателя и несложность их замены при выходе из строя. Но самое главное – неприхотливость в эксплуатации: щёточные агрегаты в меньшей степени боятся перегрузок, пыли, проникновения металлических частиц внутрь корпуса, воздействия агрессивных сред и прочих негативных факторов.

Нет щёток – нет проблем?

Ну, это вряд ли. Да, бесщёточный двигатель заметно выигрывает у коллекторного по КПД, энергоэффективности, мощности, ресурсу работы, массе и габаритам. Но чего это даёт пользователю?

Высокий КПД (до 90 %): больше потраченной электроэнергии расходуется с пользой и меньше – на нагрев окружающего воздуха. Проще говоря, на одном заряде аккумуляторной батареи (АКБ) инструмент проработает до 30 % дольше.

В написанном смущает только двухкратное «до», и это не нота, а предлог. Есть версия, что он означает идеальные условия, в которых проводились замеры. К сожалению, на строительно-ремонтных площадках ничего подобного не встречается, а в бытовых условиях эксплуатации вышеуказанные проценты выглядят красиво, но не играют практически никакой роли.

Энергоэффективность: несмотря на отдельное упоминание в рекламных брошюрах, этот параметр есть смысл рассматривать как входящий в понятие КПД. Те самые «до 30 %» прироста продолжительности работы на одном заряде батареи. Меньше простоев в работе, реже заряжать аккумуляторы, которые дольше прослужат, так как их ресурс определяется как раз числом циклов заряда-разряда.

Мощность: высокие стабильные обороты бесщёточного агрегата, преобразованные понижающим планетарным редуктором в высокий стабильный крутящий момент на шпинделе, это огромный плюс.

К примеру, аккумуляторная дрель-шуруповёрт ELITECH ДМ ДА 202СЛ размерами 235х195х75 мм и массой 1 кг (без учёта АКБ напряжением 20 В) с коллекторным двигателем развивает крутящий момент до 30 Н∙м. Её 16-вольтный аналог HD CD 16L2 с бесщёточным двигателем при заметно меньших размерах (185х155х65 мм) и массе (0,8 кг) развивает почти вдвое большее усилие – до 55 Н∙м.

Ресурс работы: продолжительность эксплуатации до поломки, устранение которой технически невозможно или нерентабельно (сопоставимо по цене с покупкой нового инструмента). Параметр, по которому бесщёточные двигатели действительно в разы, а то и на порядок превосходят коллекторные аналоги. Чем больше ресурс, тем реже придется тратить время и деньги на покупку нового инструмента.

Важная оговорка. Речь идет исключительно о ресурсе двигателя. Ни слова об электронике управления, кнопке, деталях корпуса, а также элементах редуктора (механической части). Не следует думать, что бесщёточный инструмент однозначно проработает во много раз дольше коллекторного. Двигатель – да, всё остальное – не факт.

Ресурс работы щёточного агрегата жёстко ограничен угольными щётками, которые «ходят» до 100-130 часов, после чего требуется установить новый комплект. Проблема в том, что у большинства современных аккумуляторных дрелей-шуруповёртов не предусмотрено возможности вскрытия двигателя для замены щёток, придётся менять весь двигатель в сборе.

У бесщёточных моделей такой проблемы (как и щёток), разумеется, нет. Зато у них есть подшипники качения на валу ротора, в то время как у коллекторных двигателей якорь вращается в простых, обычно бронзовых втулках (фрикционах). На этом мягком металле относительно быстро появляются выработки, что приводит к возникновению люфтов и заклиниванию якоря внутри статора.

В итоге вырисовывается следующая картина. Срок службы щёточных агрегатов определяется ресурсом угольных щёток (100-130 ч) и бронзовых втулок (примерно столько же). Бесщёточные двигатели проработают намного дольше – вплоть до выхода из строя подшипников якоря, а это минимум 300-500 ч и больше.

Масса и габариты: они уже упоминались выше. Бесщёточные дрели-шуруповёрты ELITECH HD CD 20ISL2 на 60 Н∙м, или ударная ДА 21УБЛ2 на 120 Н∙м, или даже 40-вольтная HD CD 40BL2 на 170 Н∙м тяжелее ранее упомянутой щёточной модели ДМ ДА 202СЛ всего на 100, 300 и 700 граммов соответственно при меньших размерах и намного большем крутящем моменте.

Однако в подлунном мире нет ничего идеального. По сравнению с коллекторными бесщёточные дрели-шуруповёрты обладают несколькими довольно неприятными недостатками: цена, наличие сложной электроники и, как ни странно, её вмешательство в работу инструмента ради спасения техники от пользователя.

Цена: на заре активного продвижения бесщёточного аккумуляторного инструмента в массы (эта технология появилась настолько давно, что язык не поворачивается назвать её инновационной) он стоил как чугунный мост, в борьбе за кошельки потребителей «сливая» коллекторному с разгромным счётом. В наше время благодаря массовости производства и высокой конкуренции разница заметно сократилась, однако всё равно она остаётся существенной.

Теоретически подобная переплата оправдана более высокими показателями по эффективности, мощности и ресурсу, но в реальной жизни эти безусловные достоинства не всегда имеют практический смысл. В бытовых же условиях огромный ресурс и крутящий момент выше 30 Н∙м могут вообще никогда не понадобиться, и есть прямой смысл сэкономить, приобретя коллекторную модель ELITECH ДМ ДА 202СЛ.

Сложная электроника: электронная плата управления – одно из слабых звеньев бесщёточных дрелей-шуруповёртов. Она не любит резких колебаний температуры и влажности. Попадающая внутрь корпуса металлическая стружка, активно притягиваемая мощным постоянным магнитным полем ротора двигателя, действующим даже когда инструмент выключен, а также обычная пыль, технические жидкости и их агрессивные испарения способны в сжатые сроки вывести электронику из строя. Замена платы – не самая дешёвая процедура.

По опыту эксплуатации как коллекторных, так и бесщёточных аккумуляторных дрелей-шуруповёртов следует заметить, что если у первых двигатель выдерживает довольно заметные перегрузки, продолжая вращаться вплоть до срабатывания защиты АКБ, то у вторых электроника попросту не допустит работы в таком режиме.

Из-за подобного поведения системы защиты возникает ощущение, что при одинаковом заявленном крутящем моменте коллекторная дрель-шуруповёрт мощнее бесщёточной. В итоге рождается предосудительное желание чуть-чуть докрутить недокрученный крепёж, используя дрель-шуруповёрт с заблокировавшимся шпинделем в качестве ручной отвёртки. Заодно приговорив обгонную муфту к ремонту или замене – не сразу, но постепенно.

Выбор без особого выбора

Реальность такова: в ассортименте ведущих производителей практически не осталось аккумуляторных дрелей-шуруповёртов с коллекторным двигателем, и выбирать здесь особо не из чего. Может показаться, что щёточную «классику» приобретают только опытные мастера, точно знающие, зачем и почему они так делают.

Но это не совсем правильный вывод, в смысле, отчасти да, отчасти нет. Многие люди желают купить инструмент подешевле, попроще, но качественный и надёжный. Аккумуляторные коллекторные (щёточные) дрели-шуруповёрты известных, хорошо зарекомендовавших себя брендов, в том числе ELITECH, как раз их разумный и полностью оправданный выбор.