Почему искрят щетки электродвигателя

Коллекторные электродвигатели отличаются от двигателей других типов наличием коллекторно-щеточного узла. Узел обеспечивает электрическое соединение цепи ротора с цепями, расположенными в неподвижной части мотора, и включает в себя коллектор (набор контактов, расположенных непосредственно на роторе) и щётки (скользящие контакты, расположенные вне ротора и прижатые к коллектору).

Во время работы коллекторного двигателя в электроинструменте, иногда можно наблюдать искрение щеток. В некоторых случаях этот симптом приводит к скорой поломке электроинструмента, а в некоторых — не сулит ничего плохого. Так или иначе, полезно в каждом случае понимать, в чем причина искрения, чтобы при необходимости принять правильные меры своевременно. В данной статье мы рассмотрим причины искрения щеток, а также меры борьбы с проблемами, вызывающими это явление.

Первопричина

Очевидно, что прерывистый механический контакт щеток с коллектором не может не приводить к искрению, ведь по сути много раз в секунду разрывается и замыкается вновь электрическая цепь ротора.

Ротор содержит на себе обмотку, которая является нагрузкой преимущественно индуктивного характера. Разрыв такой цепи неизбежно сопровождается переходным процессом, который связан с появлением маленьких дуг от самоиндукции обмотки ротора или обмоток ротора и статора. Разумеется, щетки со временем изнашиваются, как и пластины коллектора, но порой проблемы возникают еще до момента износа.

Справедливости ради отметим, что по названной выше причине, даже исправный коллекторный двигатель не может работать вообще без искр, небольшое искрение всегда на коллекторе есть. Полностью исправный прибор нормально выходит на полную мощность, развивает рабочие обороты и чуть-чуть все равно искрит. Другое дело, если искрение сильное — здесь возникает обоснованное беспокойство.

Искрение щеток как признак их износа

Если щетки уже сильно изношены, просто в силу возраста двигателя, то двигатель не сможет развить полные обороты и выйти на полную мощность. При этом искрение будет очень сильным, а заводиться двигатель будет не с первого раза.

Как проверить, что это именно так? Если изношенные щетки прижать отверткой к коллектору — контакт станет плотным, и двигатель заработает. Но стоит прижим ослабить, как вновь появятся искры — расстояние между пластинами и щетками станет заполнено маленькими дугами. Щетки явно изношены — их следует заменить новыми. Иногда замена возможна только всего вместе — с щеткодержателями и с пружинами.

Возможно в обмотке ротора возникло замыкание

Обмотка якоря (ротора) коллекторного двигателя традиционно содержит в себе несколько секций. Если хотя бы одна повреждена, если имеет место межвитковое замыкание, то в одну секцию будет подаваться больший ток, чем в другие. Это приведет к перегреву обмотки в одном месте, и к неравномерному искрению на коллекторе — на отдельных переходах на пластинах искры будут сильнее, чем на других. Здесь требуется перемотка якоря или целиком новый якорь.

Исправна ли обмотка статора

Похожая неисправность возможна внутри статора, когда часть обмотки перегревается, и возле одной из щеток наблюдается сильное искрение. Проверьте сопротивления обеих половин обмотки статора, они должны быть одинаковыми. Если одна из частей обмотки статора имеет сопротивление сильно меньшее чем у другой, то требуется перемотка либо замена статора.

Загрязненный коллектор — причина ненужного замыкания на нем, в результате появляются лишние искры

Пыль на коллекторе образуется в результате постепенного износа щеток — это графитовая пыль. Она накапливается между пластинами (ламелями) коллектора, и создает «несанкционированные» замыкания. Из-за замыканий появляются искры. Просто почистите коллектор наждачной бумагой, уберите грязь между ламелями.

Обязательно проверьте, как расположены щетки, не смещена ли одна из них относительно нормального положения, поправьте щетки в случае необходимости. Когда щетки расположены криво, графитовая пыль образуется в непомерно большом количестве, нежели при правильном расположении щеток.

Еще одна причина загрязнения — нагар на коллекторе из-за его перегрева. Когда все другие причины искрения устранены, необходимо почистить контакты от нагара чтобы улучшить контакт щеток с ними.

Если контакт хороший, сопротивление не увеличивается сверх номинала, и лишних искр не возникает. Счистить нагар можно как графитовую пыль — наждачной бумагой, только вращая ротор при зажатом в специальных колодках коллекторе.

Источник

Греется якорь и искрят щетки

Опубликовано 31.03.2017 пользователем Johhny

В процессе работы приборы с коллекторным электродвигателем могут искрить. Сильное искрение часто свидетельствует о скорой поломке инструмента. Необходимо своевременно разобраться в причинах появления повышенного искрообразования и принять меры к его устранению. В статье рассмотрены наиболее вероятные причины появления этого негативного явления.

Основой устройств с электрическими двигателями переменного тока является щёточно-коллекторный модуль, который обеспечивает электроконтакт ротора со статической частью электроприбора. Данный модуль состоит из двух частей: коллектора, находящегося на роторе и щёток – скользящих контактов, расположенных за пределами роторной части и прижатых к коллектору. Искрение на коллекторном электродвигателе появляется в результате механического взаимодействия подвижной и неподвижной частей. Контакт между коллектором и щетками периодически прерывается, что приводит к переходному процессу в электроцепи и влечет за собой появление искры. Щетки коллектора электродвигателя являются самой недолговечной частью конструкции. Поэтому, со временем могут наблюдаться различные проблемы, связанные с их работой.

Даже на исправном электродвигателе обычно присутствует слабое искрение щеток. Если электроприбор нормально включается, развивает обороты на полную мощность и при этом искрообразование малозаметно, то поводов для беспокойства нет.

Причины искрения щеток электродвигателя

Разберем наиболее часто встречающиеся неисправности щёточно-коллекторного узла.

1) Износ щеток.
При сильном износе этих элементов, электродвигатель не развивает обороты на полную мощность, а также может не включаться (постоянно или периодически). В этом случае, при включенном электроприборе отверткой с изолированной рукояткой можно прижать щетку к якорю. Если наблюдается увеличение оборотов двигателя, то проблема выявлена правильно. Скорее всего замена изношенных частей на новые исправит ситуацию. Иногда также требуется замена пружин щеткодержателей.

2) Межвитковое замыкание обмотки якоря.
Неисправностью приборов с электрическими двигателями может быть поломка якоря. В таком случае будет наблюдаться искрение в области обеих щёток, кроме того обмотка якоря будет сильно нагреваться из-за того, что на одни контакты поступает ток большей величины чем на другие. При ремонте этой неисправности перематывают обмотку якоря или полностью заменяют деталь.

3) Выход из строя статора.
При поломке статора обычно искрит только одна из щеток. Для его проверки необходимо замерить сопротивление обмоток. Одинаковое сопротивление обоих обмоток (как правило 4 Ом) свидетельствует об исправном статоре. Разное сопротивление на обмотках говорит о том, что статор неисправен и его обмотку необходимо перемотать.

4) Замыкание контактов коллектора.
В результате износа контактов образовывается графитовая пыль, которая скапливается между ними, замыкая их. В этом случае при работе электроприбора наблюдаются крупные искры. Для устранения поломки необходимо отчистить промежутки между контактами от графитовой пыли. Также необходимо проверить щетки коллектора, так как при их правильном расположении и правильно подобранной форме пыль появляется в минимальном количестве.

5) Загрязнение контактов коллектора.
При загрязнении контактов нагаром будут искрить обе щетки, электродвигатель не сможет развить обороты на полную мощность. Нагар на коллекторе появляется при его перегреве. Плохой электроконтакт приведёт к увеличению сопротивления в элемента, что в свою очередь приведет к еще большему искрообразованию и нагару. В этом случае необходимо произвести чистку контактов коллектора от нагара. Делается это наждачной бумагой минимальной зернистости. Важно при чистке не испортить форму контактов. Поэтому для чистки должны применяться специальные колодки. В домашних условиях для чистки можно использовать шуруповерт. В патрон зажимается якорь, вращая на минимальных оборотах аккуратно прислоняем наждачную бумагу к коллектору. Направление вращения якоря при чистке должно совпадать с направлением его вращения в электроприборе.

При эксплуатации пылесоса необходимо периодически проводить профилактический осмотр деталей, содержащихся внутри его корпуса. Понадобится включать электродвигатель. При этом очень важно обращать внимание на интенсивность появления искр в области его скользящих контактов – щеток. Едва заметное глазу искрение является нормой для исправно работающего мотора. Но сильные и частые проблески свидетельствуют об отклонениях в работе двигателя. И это повод заняться поиском причин, почему искрят щетки в пылесосе, чтобы не допустить серьезной поломки в дальнейшем.

Причины аномального искрения электродвигателя

Интенсивные проблески на щетках могут возникать по ряду причин:

• выработан ресурс скользящих контактов (изношены пружины или сами щетки);
• запыленность стенок и контактов на коллекторе и роторе;
• неисправность в обмотке ротора или статора.

Для определения конкретной неисправности необходимо провести диагностику электродвигателя. Это поможет устранить причину.

Проверяем износ скользящих контактов

Чаще всего причиной обильного искрообразования при работе электромотора могут быть выработавшие свой ресурс или поврежденные щетки. Извлечь эту пару деталей для осмотра несложно. Скользящие контакты крепятся в зависимости от модели при помощи зажимов или болтов.

Важно! Визуальный осмотр дает понять, насколько сильно торцы контактов обуглены, каково состояние пружин, чтобы принять решение о замене новыми.

Если на торце хотя бы одного извлеченного элемента прослеживаются явные повреждения, следы того что они горели, потребуется не только их замена. Также нужен будет визуальный осмотр следующих деталей:

• коллектора;
• обмоток ротора или статора.

Совет! Менять щетки следует парами. В некоторых моделях предусмотрена замена элементов в комплекте со щеткодержателем.

Проверка контактов щеточно-коллекторного блока

Причиной искрения исправных деталей блока может быть плохой контакт из-за недостаточного соприкосновения с ламелями коллектора. В ходе эксплуатации пылесоса на поверхностях коммутирующих деталей двигателя образуются шероховатости, которые препятствуют необходимому контакту. Устранить бугорки, канавки и царапины на коллекторе поможет шлифовка при помощи мелкой наждачной бумаги – «нулевки».

Совет! Если щетки излишне искрят, то следует их плотнее прижать к коллектору за счет пружин. При этом нельзя нарушать свободный ход элементов блока.

Профилактика загрязнений электромотора

Графитовые или металлические частички от щеток с течением времени загрязняют ламели коллектора. Это становится причиной появления большого количества искр, перегрева и образования нагара, а также смещения щеток от рабочего (первоначального) положения.

Пыль может накапливаться между контактами на роторе. Необходимо периодически производить очищение поверхности при помощи мелкой наждачной бумаги и обезжиривание посредством протирки спиртом или бензином.

Целостность обмоток ротора и статора

Более серьезными неприятностями, вызывающими сильное искрение электромотора являются межвитковые замыкания обмоток ротора или статора. Такую поломку самостоятельно устранить проблематично. Признаки проблемы с обмоткой такие:

• работа двигателя сопровождается хлопками;
• искры разлетаются по кругу;
• на ламелях коллектора наблюдается почернение;
• упали обороты электродвигателя.

Совет! Если при визуальном осмотре места повреждения обмотки найти не удается, то можно прибегнуть к помощи электрических измерений посредством мультиметра.

Опытным мастерам-электрикам не составит труда разобраться, как провести электрические замеры:

• на парных выходах обмоток на пластины коллектора;
• между коллектором и корпусом ротора (якоря);
• между корпусом статора и выводом обмоток;
• прозвонить на целостность обмотку статора.

Важно! Замеры сопротивления и напряжения помогут определить вышедшую из строя комплектующую деталь электромотора. Пылесос с неисправной обмоткой электромотора эксплуатировать нельзя.

Домашним мастерам без специального оборудования делать перемотку неисправного элемента электромотора весьма проблематично. Поэтому необходимо обратиться в сервисную мастерскую. При обращении в ремонтный центр, например, с пылесосом Samsung, могут предложить замену его обмотки или приобретение нового двигателя.

Неправильный угол наклона щеток и износ подшипников

В идеале скользящие контакты должны быть расположены прямо на одной линии по обе стороны от оси вращающегося коллектора. При длительной эксплуатации они могут сместиться, заняв перекошенное положение из-за ослабленного или деформированного крепления, а также вследствие вращения ротора с биениями из-за плохого состояния подшипников.

Важно! Для устранения искрения следует отрегулировать расположение элементов узла посредством предусмотренных производителем креплений (обычно винты).

Щетки, держатели и крепления с механическими повреждениями, со следами коррозии, а также изношенные подшипники подлежат замене. На схематическом рисунке ниже показан коллекторный узел с правильно установленными щетками. Для эксплуатируемой модели техники также можно найти видео в интернете, показывающее весь ремонтный процесс с электродвигателем.

Заключение

Чтобы продлить срок службы электродвигателя пылесоса, нужно регулярно проводить профилактические мероприятия по устранению искрения в области соприкосновения щеток с ламелями коллектора. Скользящие контакты должны быть постоянно чистыми и прилегать к отполированной коллекторной поверхности настолько плотно, чтобы не препятствовать свободному вращению ротора. Выработавшие свой ресурс щетки и подшипники нужно менять, а поверхность коллектора необходимо полировать (хорошо очищать). Важно вовремя принимать профилактические меры.

Самые лучшие пылесосы

Пылесос Thomas Aqua Pet & Family на Яндекс Маркете

Пылесос Thomas DryBOX+AquaBOX Cat & Dog на Яндекс Маркете

Пылесос Thomas Perfect Air Feel Fresh на Яндекс Маркете

Пылесос Miele SBAD0 на Яндекс Маркете

Пылесос Thomas DryBox Amfibia на Яндекс Маркете

Углошлифовальная машинка – высокооборотистый электрический инструмент, оснащенный коллекторным электродвигателем. В данном двигателе ток подается на якорь – внутреннюю вращающуюся часть. Такая подача осуществляется скользящим методом, и единственный способ осуществить контакт источника питания с подвижной деталью – графитовые «щетки». Они являются «предохранителями» от перегрузки напряжения и выходят из строя первыми.

Признаком их явной неисправности является сильное искрение с выбросом искр через вентиляционные решетки, сопровождаемое характерным звуком.

Что это?

Данные комплектующие изготавливаются путем смешивания сажевой субстанции с графитом и другими связующими компонентами – отвердителями. Такая смесь является хорошим проводником электрического тока.

Широко используются щетки прямоугольной формы. Они могут отличаться в показателях длины и ширины в зависимости от конкретного электроприбора, в котором они установлены.

В «тело» каждой щетки монтируется медный провод без обмотки, к свободному краю которого припаяна пластина индивидуальной конфигурации. Провод находится внутри пружины, которая упирается одним краем в щетку, а другим — в эту пластину. Пружина оказывает свободное прижимающее действие, и щетка плотно прилегает к коллектору во время его вращения.

В процессе работы щетки стираются из-за постоянного трения. Это создает необходимость их плановой замены. Для этого производитель поставляет электроинструмент с запасным комплектом щеток.

В иных ситуациях можно наблюдать появление искр в районе расположения щеток. Данный факт сопровождается характерным звуком искрения и запахом жженого графита. Если искрят щетки на болгарке – это признак неисправности ее узлов. В таком случае нужно провести диагностику прибора.

Суть проблемы

Искрение щеток лишает электроинструмент возможности функционировать на полную мощность. Так как они являются связующим звеном в электрической цепи, нарушение их работы приводит к перебоям в подаче тока. Это негативно влияет на обмотку двигателя и снижает его рабочий ресурс.

Иногда неисправность может быть заключена в самих щетках. Они быстро сгорают из-за трещин, сколов, царапин, перегрева. Смена старого щеточного комплекта решит проблему. Если причина искрения не в щетках, то новые горят так же.

Причины

Причин того, что щетки на болгарке сильно искрят и изнашиваются, может быть несколько:

• неисправность или повышенный износ самих щеток;
• нарушение плотности контакта между ними и пластинами коллектора;
• ухудшение прижимного действия пружины щетки;
• пробой между ламелями коллектора;
• осевое биение якоря вследствие износа подшипника;
• короткое замыкание в обмотке якоря;
• внесение конструктивных повреждений в механизм во время ремонта.

Перечисленные выше причины являются следствием неправильной эксплуатации болгарки или плохой сборки ее узлов.

Для того чтобы избежать появления искр в районе щеток, следует соблюдать правила безопасного использования УШМ.

• Не включать при повышенной влажности, выраженных перепадах напряжения в сети, попадании грязи в щеточный блок, загрязнении воздухопроводных решёток в корпусе.
• Не допускать перегрева двигателя, нагрузки, замедляющей вращение механизма в момент работы.
• Не использовать маломощную болгарку для пиления «тяжелых» материалов.

Как устранить неисправность?

Изъять старые щетки и заменить их идентичными. Новые комплекты продаются в большинстве хозяйственных магазинов или на точках с электротоварами. При выборе замены стоит учитывать параметры плотности графитового вещества и конструктивные особенности конкретной болгарки. Состав и плотность щеток отличаются в зависимости от технических характеристик УШМ. Если эти параметры не совпадают, новые щетки будут также искрить и гореть.

Исследовать коллектор на предмет механических повреждений. При попадании на него пыли, грязи, песка в момент работы могут образоваться царапины, вмятины, сколы. Оценить их степень, если имеются.

При небольших повреждениях ламели коллектора можно проточить при помощи наждачки или на токарном станке. Проточка должна быть очень аккуратной, так как любые неточности приведут к большему ухудшению работы щеток.

Проточка наждачкой

Вал якоря закрепляется в патроне какого-либо крутящего механизма (токарного станка, дрели). Запускается вращение, абразив прикладывается к коллектору. Исключается силовое нажатие и применение крупнозернистой наждачки. Минимальное значение зернистости – 1000 P.

При помощи мультиметра выявить наличие пробоя в обмотке якоря. Установить режим проверки сопротивления. Приложить один щуп к ламели, а другой — к контакту соответствующей трассы обмотки. Отсутствие обрыва цепи будет обозначено звуковым сигналом. Если сигнала нет, данная трасса пробита. Понадобится замена якоря или перемотка его обмотки.

Выявить наличие биения в подшипниках. В случае его обнаружения заменить подшипники и замерить микрометром диаметр краев вала якоря в местах его примыкания к сборочным узлам.

Предотвращение

Проблему искрения щеток болгарки можно предотвратить, принимая профилактические меры:

• соблюдать правила эксплуатации;
• регулярно менять смазку в редукторе и подшипниковых отделах, снижая механическую и тепловую нагрузки (заводская смазка подлежит замене до начала выполнения каких-либо работ);
• своевременно заменять подшипники, сохраняя конструктивную целостность вала якоря;
• устанавливать новый комплект щеток до того, как старые начнут искрить.

Если замечено, что щетки искрят и подгорают, стоит немедленно провести проверку инструмента или обратиться к специалисту. Отсутствие своевременной диагностики УШМ приводит к тому, что искрящий щеточный блок в итоге ломает весь электроинструмент.

О том, как заменить неисправные щетки в болгарке, узнаете в следующем видео.

Источник