Ремонт щеточного узла электродвигателя

Как работает коллекторный двигатель со щеточным механизмом в бытовой технике

Пылесос, кофемолка, дрель, перфоратор, триммер — далеко не полный перечень оборудования, в котором используется преобразование электрической энергии в механическую для работы бытовых устройств.

Они содержат сложные технические узлы, требуют умелого обращения, периодического осмотра, правильного обслуживания. При небрежной работе возникают различные поломки.

Материал статьи представляет советы домашнему мастеру, работающему с электрическими инструментами или планирующему самостоятельный ремонт электродвигателя с щеточным механизмом и коллектором. Текст наглядно дополняется схемами, картинками и видеороликом.

Предоставленная информация собрана с целью привлечь внимание пользователей к правилам эксплуатации бытовых приборов с коллекторным двигателем. Она поможет осознанно фиксировать возникающие дефекты работающей схемы, оперативно устранять их.

Компоновка и принцип работы

Подвижная часть коллекторного двигателя, как и любого другого, механически сбалансирована и закреплена в подшипниках вращения, вмонтированных в неподвижную станину.

Коллекторный электродвигатель

Стационарный статор и вращающийся ротор имеют собственные обмотки из изолированного провода. По ним протекает электрический ток, создающий магнитные поля со своими полюсами: северным N и южным S.

При взаимодействии этих двух электромагнитных полей создается вращение ротора.

Поскольку к обеим обмоткам необходимо постоянно подводить напряжение, а ротор вращается, то для него смонтировано специальное устройство: коллектор с щеточным механизмом.

Электрическая схема

Для практических работ удобно пользоваться двумя видами ее представления:

  1. упрощенным;
  2. более подробным.

Упрощенное отображение

Способ позволяет очень просто представить подключение всех обмоток двигателя к схеме электрической сети.

Упрощенная электрическая схема болгарки

Выключатель разрывает оба потенциала фазы и нуля или один из них. Через щетки с коллектором создается цепь тока по обмоткам ротора.

Принципиальная схема

В зависимости от конструктивных особенностей обмотки статора и ротора могут иметь дополнительные отводы для питания различных устройств управления и автоматики коллекторного двигателя или обходиться без них.

Принцип подключения электродвигателя болгарки

Термозащита исключает перегревание изоляции обмоток двигателя. Она снимает напряжение питания при срабатывании датчика, останавливая вращение ротора и исполнительного механизма.

Тахогенератор позволяет судить о скорости вращения ротора. У отдельных двигателей его заменяют датчиком Холла. Для передачи сигналов к этим устройствам тоже используются контакты коллекторных пластин.

Проблемные места конструкции

Чаще всего неисправности могут возникнуть в:

  • подшипниках:
  • щеточном коллекторном узле;
  • слое изоляции обмоток и проводов.

Подшипники

Их расположение выполняется по краям ротора с таким условием, чтобы максимально передавать осевую нагрузку крутящего момента.

У обычного бытового инструмента они могут повреждаться по двум основным причинам:

  1. от неправильного приложения нагрузки:
  2. в результате загрязнения.

Подшипники коллекторного двигателя

Направления приложенных усилий

Подшипники бытового электроинструмента, как правило, не предназначены для восприятия боковых нагрузок. От частого их приложения, например, когда при работе дрелью нагружают не конец сверла, а прорезают щелевые отверстия его боком, на подшипниковый механизм передаются биения вала, создающие дополнительные люфты шариков в обоймах.

Работа в загрязненной среде

Коллекторный двигатель имеет воздушную систему охлаждения. Крыльчатка, надетая на ротор, забирает воздух через специальные щели в кожухе двигателя и прогоняет его по всему корпусу для отвода излишнего тепла от нагревающихся обмоток. Теплые потоки выбрасываются через специальные отверстия.

Если в помещении создана пыльная среда, то она будет засасываться внутрь корпуса и проникнет на подшипники и коллекторно-щеточный механизм. Возникнет абразивное воздействие на соприкасающихся при вращении частях, их преждевременный износ, а также нарушение электрической проводимости на контактах щеток.

Использование коллекторного двигателя не по назначению, например, сбор потока строительной пыли бытовым пылесосом вместо строительного, наиболее частая причина его поломки.

Отчего искрят щетки

Конструктивные особенности

При работе двигателя происходит постоянное трение щеток о контактные пластины коллектора, что требует периодического осмотра.

Осмотр щеток и коллектора ротора двигателя

На рабочих поверхностях медных площадок появляется незначительный слой угольной пыли, как показано на фотографии. Это связано с расходом материала и износом щеток.

Этот процесс идет всегда при работе коллекторного двигателя. Даже при нормальном скольжении щетки создается незначительный разрыв цепи электрического тока. А это всегда связано с искрообразованием из-за возникновения переходных процессов и появлением микроскопических дуг. К тому же обмотки обладают высоким индуктивным сопротивлением.

Поэтому полностью исправный щеточный механизм при номинальной работе искрит, что не заметно взглядом, но ощущают чувствительные электронные приборы: телевизоры, компьютеры и другая техника. В схему их питания всегда устанавливают помехоподавляющие фильтры. Примером служит приведенная на сайте электрическая схема микроволновой печи с выделенным фрагментом зеленого цвета.

Принципиальная электрическая схема микроволновой печи

Износ материала щеток

Прижимаемая к коллекторной пластине токоведущая часть выполнена из угля. Ее объём изнашивается, а длина уменьшается. При этом ослабляется усилие нажима, создаваемое расправляемой пружиной.

Щетки коллекторного двигателя

Этот процесс может учитывается или не приниматься во внимание в разных конструкциях коллекторных двигателей.

Раритетные образцы

На старом двигателе выпуска 1960 года, приведенном в качестве примера, сжатие пружины осуществляется усилием завинчивания диэлектрической крышки.

Раритетный коллекторный двигатель

Процесс установки щетки показан ниже.

Установка щетки

Двигатель пылесоса

Описанная в статье об изготовлении самодельного триммера конструкция щеточного механизма имеет винт фиксации корпуса щетки.

Щеточный механизм самодельного триммера

Его установка показана на очередной фотографии. Обратите внимание, что сама щетка неоднократно стачивалась в процессе длительной работы и заменялась выточенным из угольного электрода батарейки по форме предыдущей.

Последовательность установки самодельной щетки

При самостоятельном изготовлении щеток обращайте внимание на плотность ее входа в гнездо и перпендикулярное положение к оси вала. Если она будет меньшего размера, то при работе возникнет перекос. Он приведет к излишнему искрению и снижению ресурса двигателя.

Читайте также:  Ремонт кожаной сумки ярославль

Поэтому желательно использовать заводские щетки от производителя.
Существуют и другие технические решения этого вопроса.

Как проверить степень износа щетки

Основной метод связан с визуальным осмотром. В интернете можно встретить советы, рекомендующие прижать при работе двигателя щетку отверткой и оценить изменение оборотов ротора.

Это опасная операция, выполнять которую может только обученный и опытный персонал потому, что:

  • необходимо пользоваться защитными средствами: работа выполняется под напряжением;
  • существует вероятность создания короткого замыкания, ибо проверять придется обе щетки по очереди или одновременно и использовать отвертки с изолированными стержнями и наконечниками.

Если внешний осмотр показал, что длина щетки сильно уменьшена или рабочая поверхность имеет сколы, то ее необходимо просто заменить.

Загрязненный коллектор

Образование излишнего слоя угольной пыли с хорошими токопроводящими свойствами на пластинах может стать причиной их замыкания. Необходимо ее удалять не только с внешней поверхности, но и из промежутков между ними.

Загрязненный коллектор

Графитовую пыль можно стереть слегка смоченной в спирте или бензине мягкой ветошью или убрать тонкой деревянной палочкой.

Когда коллекторные пластины потеряли первоначальную форму и стали с выемками, то их восстанавливают наждачной шкуркой с самым мелким зерном на токарных станках. Это сложная операция, требующая специального оборудования, но она способна продлить ресурс коллекторного двигателя.

Межвитковые замыкания в обмотках

Их образование на статоре или роторе резко снижает индуктивное сопротивление, ведет к появлению дополнительных искр между различными секциями коллектора и щеток. Возникает дополнительный перегрев.

Обмотка ротора

Поврежденную секцию в отдельных случаях можно наблюдать визуально по изменению цвета. Для выполнения электрических замеров потребуется точный омметр. Технологию проверки демонстрирует видео владельца altevaa TV “Проверка якоря коллекторного двигателя”.

Ремонт поврежденной обмотки ротора — операция сложная. Иногда проще купить новый.

Обмотка статора

Неисправность можно выявить замером активной составляющей электрического сопротивления по мостовой схеме у каждой полуобмотки. Но это тоже довольно сложно.

Пробой диэлектрического слоя изоляции

Кратко коснемся причин образования дефектов и защитных устройств, которыми необходимо пользоваться.

Как возникают неисправности

Медные провода жил всех обмоток покрыты слоем лака, который может повреждаться от:

  • неосторожно приложенных механических нагрузок;
  • при повышенной температуре.

От этих же факторов возникают дефекты изоляции питающих проводов с полихлорвиниловым покрытием.

В результате этих воздействий появляются следующие неисправности электрической схемы:

  • межвитковое замыкание, создающее дополнительный путь для протекания тока утечек, который значительно снижает рабочие характеристики двигателя;
  • короткое замыкание, способное выжечь провода.

Защитные устройства

Термореле

Встроенная во многие коллекторные двигатели функция защиты от перегрева работает автоматически. Когда оборудование отключается от его частой работы, то необходимо искать причину завышения температуры. К сожалению, часть пользователей старается заблокировать термореле. Это приводит к поломке с трудно восстанавливаемым ремонтом.

Автоматический выключатель

Ликвидация короткого замыкания и перегруза внутри электрической схемы двигателя возложена на бытовой автомат, питающий силовую розетку. Он устанавливается в квартирном щитке и по своим техническим характеристикам должен соответствовать рабочему и аварийному режиму коллекторного двигателя.

Автоматический выключатель

Без защиты налаженным автоматическим выключателем пользоваться инструментом с коллекторным двигателем опасно для жизни.

Принцип работы УЗО

УЗО предотвращает стекание потенциала фазы через тело человека на землю. Оно тоже устанавливается в квартирном щитке.

Для закрепления материала рекомендуем посмотреть ролик владельца slavnatik “Почему искрит болгарка”.

Напоминаем, что сейчас вам удобно задать вопросы в комментариях и поделиться статьей с друзьями в соц сетях.

Источник



Ремонт щеточного механизма электродвигателей

При изломе, наличии трещин или ослаблении пружины щеткодержателей заменяют новыми. Порядок операций по замене пружин электродвигателя зависит от конструкции щеточного устройства. При замене пружин электродвигателей типа АК и АОК2 4-го и 5-го габаритов (рис. а) поднимают конец пружины, упирающейся в торец щетки, выводят его в сторону за щеткодержатель и опускают. Затем вынимают второй конец пружины из паза оси. Новую пружину устанавливают в обратном порядке.
У электродвигателей типа АК б, 7, 8-го габаритов для замены пружины открывают курок щеткодержателя, вынимают щетку, опускают курок и снимают поврежденную пружину. Крючки новой пружины продевают в петли на корпусе и курке щеткодержателя, вставляют щетку в обойму и закрывают курок.
Узел щеточного механизма электродвигателей с фазным ротором
Узел щеточного механизма электродвигателей с фазным ротором: a — электродвигатели АК и АОК2 4 и 5 габаритов: 1 — проводник; 2 — щетка; 3 — пружина; 4 — ось; 5 — щеткодержатель; б — электродвигатели АК 6, 7, 8 габаритов: 1 — ось; 2 — щетка; 3 — пружина; 4 — курок; 5 — щеткодержатель
Измерение величины нажатия щеток электродвигателей
Измерение величины нажатия щеток электродвигателей с фазным ротором 1 — динамометр; 2 — пружина;
3 — щетка; 4 — контактное кольцо; 5 — бумажная полоска

Для съема пружины у электродвигателей АОК 6, 7, 8-го габаритов пинцетом извлекают крючок пружины из отверстия щеткодержателя и ослабляют пружину. Затем отводят щеткодержатель от контактного кольца и снимают второй конец пружины со шпильки. Новую пружину устанавливают в обратном порядке.
После установки динамометром измеряют натяжение пружины. Измерение натяжения пружин электродвигателей типа АК 6, 7 и 8-го габаритов показано на рис. 2.
При измерении натяжения под щетку подкладывают лист писчей или папиросной бумаги, за курки или пружины щеткодержателя (в зависимости от конструкции щеточного устройства) цепляют крюк динамометра таким образом, чтобы продольная ось динамометра совпадала с осью щетки или была ей параллельна, й, прилагая одновременно усилие к динамометру и бумаге отсчитывают показание на шкале динамометра в момент начала движения бумаги, натяжение пружины должно соответствовать данным таблицы.

Читайте также:  Ремонт телефона самсунг разбит экран

Номинальные и допустимые значения нажатия пружин щеткодержателей электродвигателей АК, АОК2

Источник

Как проверить и отремонтировать коллектор электродвигателя своими руками

Чтобы осуществить ремонт коллектора электродвигателя, необходимо разобраться в его особенностях. Если вы ничего не смыслите в микроконтроллере, не знаете про устройство обмоток статора или щеточно коллекторный узел, браться за подобное дело не имеет смысла.

Немного о коллекторных электродвигателях

    Обычное для домашнего хозяйства напряжение это 220в. От 220в питается большая часть бытовой техники, потому она проектируется именно под эти особенности,
  • Подавляющее большинство коллекторных электродвигателей, которые присутствуют дома это не асинхронный, а синхронный агрегат,
  • В отличие от асинхронного движка, синхронные устройства имеют неподвижную обмотку статора и обмотку на валу, то есть якорь. На них через щеточно графитное устройство или коллектор подается напряжение 220в.

Такие электродвигатели можно встретить в следующих устройствах:

  • Стиральные машины,
  • Электрические инструменты,
  • Детские игрушки,
  • Пылесосы и пр.

Особенности неисправностей

Если моторчик электроинструмента начал плохо работать или полностью вышел из строя, многие отправляют на свалку не только коллекторный электродвигатель, но и весь прибор. Делать этого не стоит.

Обычная проверка, выполненная своими руками, позволяет проверить узел, оценить его текущее состояние. Что самое интересное, в большинстве случаев устройство можно вернуть в рабочее состояние, потратив на это минимум усилий и средств.

Важная заметка о проверке:

  • Прежде чем начнется проверка и тщательный ремон, не поленитесь посмотреть на состояние идущего на 220в кабеля. Не редко проверка шнура показывает, что в нем произошел обрыв. Из-за этого коллекторный электродвигатель не функционирует,
  • Другая возможная проблема это выход из строя кнопок, отвечающих за управление и включение. Они также могут потерять контакт, сломаться механическим образом. Их проверка даст ответ на этот вопрос,
  • Проверка пуско-регулировочного устройства также не повредит в случае его наличия,
  • Источник на 220 В. А в каком состоянии находится розетка на 220 Вольт? Не исключайте ситуацию, когда напряжение в 220 Вольт попросту не идет на ваш электромотор и весь электроинструмент. Банально советовать убедиться в наличии света в доме. А вот проверить состояние розетки на 220 Вольт стоит. Для этого подключите прибор к другому источнику 220 Вольт. Если все в порядке, переходим к наиболее распространенным поломкам коллекторного электромотора.

Популярные неисправности электродвигателя

Далее дадим несколько рекомендаций относительно наиболее распространенных поломок, которые могут преследовать асинхронный или синхронный коллекторный электромотор. Это позволит в следующий раз смело включить устройство к 220 Вольт и начать с ним работать.

  1. Выполните разборку электроинструмента, разберите электромотор вашего бытового устройства. Рекомендуется опираться на инструкции от производителей. Прежде чем начинать разбирать инструмент на составные элементы, убедитесь в отсутствии искр. Их на щеточно контактном механизме быть не должно.
  2. Если искрение оказалось активный, щеточно коллекторный узел вероятнее всего износился или нарушились контакты.
  3. Менее распространенная причина искрения это замыкание обмоток в коллекторе. А именно межвитковое замыкание.
  4. Самая часто встречаемая поломка это износ щеточно коллекторного узла. Либо узел коллектора чернеет. Если износился щеточный узел, потребуется заменить их на аналогичные новые элементы. В идеале менять стоит на оригинальные детали. Обычно щеточно коллекторный узел меняется легко. Для этого нужно отодвинуть фиксатор или открутить крепежный болт. Все зависит от того, какой прибор перед вами.
  5. Некоторые модели асинхронного или синхронного двигателя предусматривают замену не самих щеток, а щеточно держательного механизма в сборе. Не забудьте при этом соединить медный провод с контактами.
  6. Если щеточно держательный узел оказался цел, попробуйте растянуть пружины, которые их прижимают.
  7. В случае потемнения контактной части коллектора, попробуйте просто зачистить ее с помощью наждачки-нулевки.
  8. Если на месте контакта щеточно коллекторного узла, там где коллектор контактирует с щетками, образовалась канавка, придется выполнить проточку на станке.
  9. Другим, не менее распространенным видом поломок в таких электродвигателях является износ подшипника. Если проверка показывает, что возникает биение патрона, повышается вибрация корпуса во время работы устройства, подшипник придется заменить. Самый неприятный сюжет это когда якорь начинает касаться статора. Тут потребуется минимум поменять якорь, либо выполнить замену статора и якоря одновременно.
  10. Управление на микроконтроллере. Если управление на микроконтроллере дает сбой, проблема может заключаться в самом микроконтроллере. Его проще всего заменить новым.
  11. Состояние ротора. У ротора вашего электродвигателя также могут возникнуть проблемы. Для проверки ротора воспользуйтесь мультиметром.

Редкие неисправности

К категории редких поломок относят:

  • Обрыв обмоток,
  • Выгорание обмоток,
  • Выгорание мест подключения обмоток,
  • Оправление, замыкание ламелей графитовой пылью.

При вероятности неисправностей обмоток или ламелей определить наличие поломок поможет визуальная проверка. Выполняя ремонт, обратите внимание на некоторые моменты.

  1. Проверьте состояние обмоток. Обычно нарушается целостность обмоток, что влечет за собой соответствующие неисправности.
  2. Изучите текущий цвет обмоток. Весь корпус обмоток или только их часть может почернеть, что свидетельствует о наличии проблем.
  3. Оцените состояние контактов проводов с коллекторными ламелями. Если имеются проблемы, обычная перепайка будет составлять весь ваш ремонт.
  4. Загляните в пространство между ламелями. Это нужно для проверки их на предмет забитости графитовой пылью. При ее наличии в этом месте ремонт состоит в обычной прочистке. Прочистить узел можно подручными средствами.
  5. Понюхайте изоляцию проводов. Часто управление инструментом становится невозможным, он выходит из строя из-за того, что узел изоляции проводки просто перегорел. При таких ситуациях узел издает характерный запах, который многим знаком.
  6. При обнаружении поломок обмоток статора или якоря, их нужно заменить. Другой вариант можно перемотать элементы, для чего лучше обратиться к соответствующим сервисам.
  7. Проведите проверку ротора. Оценка состояния ротора мультиметром даст понять, какие действия предпринимать дальше.
Читайте также:  Чем отмыть натяжной потолок после ремонта

Если визуальная проверка не позволяет определить неисправности, потребуется прозвонить узел мультиметром.

Прозвон мультиметром

Прозвон мультиметром коллекторного электродвигателя

Если однофазный электромотор потребует ремонт, рекомендуется проверить состояние его статора и прочих элементов путем прозвона.

  1. Сначала выполняется прозвон попарных выводов обмоток статора на ламели. При этом сопротивления должны оказаться одинаковым.
  2. Теперь делается проверка между корпусом якоря и ламелями. Прибор должен выдавать бесконечное сопротивление.
  3. Убедитесь, что обмотка целая. Для этого прозваниваются выводы.
  4. Проверяется цепь между выводами обмотки и корпусом вашего статора. Если на корпусе есть пробой, подключать устройство на 220 вольт категорически нельзя. Требуется ремонт или обязательная замена.

Если ваш электродвигатель удалось починить, выполните соединение всех элементов, подключите к питанию на 220 Вольт. В случае неисправности обратитесь в сервисный центр.

Источник

Ремонт коллекторных электродвигателей своими руками

В большинстве бытовых устройств (пылесосах, стиральных машинах, мясорубках, фенах, инструментах и т.д.) применяется коллекторный электродвигатель. Как и любой агрегат, он может выйти из строя. Ремонт коллекторных электродвигателей можно осуществить в домашних условиях, не прибегая к помощи специалистов. Для этого достаточно знать, что они собой представляют, и иметь хотя бы минимум опыта.

Что такое коллекторный электродвигатель

Двигатель такого типа – это чаще всего синхронный агрегат, подключающийся к источнику питания 220В, и состоящий из:

  • статора;
  • ротора;
  • щеточно-коллекторного узла;
  • подшипников.

Все детали заключены в корпус.

Предварительная проверка коллекторного электродвигателя

Если устройство не работает, прежде всего убедитесь, что проблема заключается в самом двигателе. Для этого:

  • Проверьте, идет ли напряжение на прибор. Включите его в другую розетку (возможно, ремонта требует источник тока).
  • Осмотрите шнур на предмет обрыва.
  • Проверьте, не потерян ли контакт у кнопок включения и управления, нет ли механических повреждений.

При отсутствии неполадок в этих деталях разберите прибор. Воспользуйтесь инструкцией, которую производитель обязательно включает в паспорт.

Возможные неисправности коллекторного электродвигателя

Иногда даже люди, знакомые с устройством механизма, слабо представляют, как проверить коллекторный электродвигатель. Ниже мы расскажем обо всех возможных неисправностях и способах их выявления и устранения.

  • Нарушение контактов. На него указывает активное искрение.
  • Межвитковое замыкание (замыкание обмоток в коллекторе). Оно также вызывает искрение.
  • Износ щеточно-коллекторного узла. При этом он чернеет и появляется искрение. Обычно проблема решается путем замены старых элементов на новые. Чтобы снять узел, отодвиньте фиксатор и открутите крепежный болт (в зависимости от модели двигателя).
  • Потемнение контактной части коллектора. Часто достаточно зачистить его мелкой наждачной бумагой.
  • Образование канавки в месте контакта щеток с коллектором. Необходимо выполнить проточку узла на станке.
  • Износ подшипника. Эту неисправность можно определить по усиленной вибрации корпуса во время работы двигателя и биению патрона. В этом случае требуется замена подшипника.
  • Касание якорем статора. Иногда хватает замены якоря, но в некоторых случаях придется заменить и якорь, и статор.
  • Сбой управления на микроконтроллере. Установка нового микроконтроллера – оптимальное решение проблемы.
  • Выгорание или обрыв обмоток. Обратите внимание на их цвет и целостность. Почернение всего корпуса обмоток или их части указывает на выгорание, обрыв легко определяется при визуальном осмотре. В этом случае требуется их замена или перемотка.
  • Графитовая пыль в пространстве между ламелями. Вашему прибору просто нужна прочистка.
  • Выгорание изоляции проводов. На эту проблему укажет характерный запах.

Во всех вышеуказанных случаях восстановление коллектора электродвигателя своими руками вполне возможно при наличии необходимых запчастей и инструментов. Только если у вас нет опыта в перемотке обмоток, лучше обратиться в соответствующий сервис. После устранения неполадок соедините все детали в обратном порядке.

Проверка коллекторного электродвигателя мультиметром

Допустим, визуальный осмотр не дал результатов – на первый взгляд все узлы целы, обрывы не обнаружены, запах горелого отсутствует. В этом случае проведите проверку прибора и его элементов с помощью специального прибора – мультиметра. Процесс состоит из нескольких этапов:

  • Установите на приборе режим измерения сопротивления до 200 Ом.
  • Прозвоните попарные выводы обмоток статора на ламели. Значения сопротивления должны быть одинаковыми.
  • Проверьте корпус якоря и ламели. В идеале значение сопротивления стремится к бесконечности.
  • Прозвоните выводы обмоток. Если сопротивление отсутствует в одном или нескольких контурах, двигатель неисправен.
  • Проверьте цепь между корпусом статора и выводами обмотки. При наличии пробоя на корпусе эксплуатация агрегата невозможна.
  • Прозвоните ротор, расположив щупы тестера на коллекторе на максимальном удалении друг от друга. Когда мультиметр покажет значение, слегка проверните ротор до момента соединения щупов со следующей обмоткой. Таким образом проверьте все обмотки. Если значение сопротивления в каждом контуре одинаково или отличается очень незначительно, узел исправен.

Не стоит сразу нести в починку или выбрасывать «забарахливший» прибор, как это предпочитают делать многие. Вы сэкономите средства, если будете знать, как восстановить коллектор электродвигателя самостоятельно. Процесс не слишком сложен и занимает не так уж много времени, а механизм сможет прослужить еще долго.

Источник