Искрят щетки двигателя электроинструмента: причина, сильно искрят на якоре дрели, болгарке
В бытовом электрооборудовании широко применяются коллекторные двигатели. Небольшие габариты, легковесность, простота в управлении обусловили их присутствие в болгарках, перфораторах, циркулярных пилах, шуруповертах. Главный недостаток – повышенный износ щеточно-коллекторной пары. Выход из строя этого узла предопределен возникающим в нем искрообразованием.
Устройство электродвигателя и принцип работы
Принцип работы электродвигателя основан на взаимодействии проводника с током, находящегося в магнитном поле.
Магнитное поле создает статор.
Главным элементом его конструкции для двигателя постоянного тока служит постоянный магнит, для переменного тока – обмотка возбуждения. Ротор (якорь) имеет собственную обмотку, на которую при помощи щеточно-коллекторного узла подается напряжение. Взаимодействие магнитных полей заставляет ротор вращаться.
Коллектор состоит из набора контактов, представляющих собой медные пластины, расположенные непосредственно на роторе. Миканитовые или слюдинитовые манжеты выполняют роль изоляторов для каждого отдельно взятого контакта. Графитовые щетки – скользящие контакты прижатые к коллектору.
Причины
В обмотках ротора возникают переходные процессы вследствие прерывистого механического контакта щеток с пластинами коллектора, что является причиной образования мелких дуг.
Важно: полностью исправный двигатель не исключает искрение при работе. Существуют другие причины, вызывающие сильное искрение и создающие вероятность поломки электродвигателя
Износ щеток
При длительной эксплуатации или некачественного материала щеток, они перестают плотно прижиматься к контактам коллектора. Из-за плохого контакта двигатель не набирает обороты или не сразу запускается. Изношенную щетку легко определить визуально.
Исправить ситуацию, заменив только изношенную деталь, иногда не удается. Следует сделать замену щеткодержателя и пружины.
Замыкание в обмотке якоря
Следствие такого дефекта – неравномерное искрение на коллекторе. На одних пластинах оно будет сильнее, чем на других. Из-за наличия межвиткового замыкания ток в отдельных секциях обмотки ротора будет сильнее, чем в других.
Перемотка ротора или его замена устранят неисправность.
Неисправность в обмотке статора
Дефект, аналогичный замыканию обмотки ротора, имеет место для обмотки статора. Проверить наличие можно замером сопротивления частей его обмоток. При сильном различии необходимо перемотать обмотку или заменить.
Загрязнение
Продукт износа щеток – графитовая пыль, она дополнительный источник повышенного искрообразования. Скопление пыли происходит между пластинами, что создает добавочные условия к процессу образования искр. Профилактические работы по чистке коллектора наждачной бумагой и уборка грязи между пластинами сохранят его в чистом виде.
Неправильно установлены щетки
Если щетки расположены с отклонением от нормы к поверхности коллектора, во время работы образуется значительно большее количество графитовой пыли. Сместившиеся щетки необходимо поправлять.
Плохой контакт щеток с коллектором
Электродвигатель часть эксплуатационного времени проводит в режиме перегрева. В таких условиях на коллекторе образуется нагар. Плохой контакт приводит к увеличению искрообразования щеток и еще большему нагару.
Нужно наждачной бумагой с мелким зерном зачистить поверхность коллектора. Для увеличения эффекта зачистки используйте шуруповерт. В патрон зажать ротор двигателя и на малых оборотах выполнить шкуркой зачистку от нагара. После нужно окончательно заполировать его на войлочном круге.
Механические нарушения
Механические причины вызваны несоблюдением требований конструкторско-технологической документации. Большая часть механических причин устраняется проточкой коллектора на токарном станке. Выполнение этой ремонтной операции доверяют квалифицированному специалисту. Вот некоторые виды неисправностей, которые могут указать на поломку:
- Поверхность коллектора имеет неровности;
- Биение вала превышает значение, указанное в технической документации;
- Отдельные коллекторные пластины выступают за общий для всех уровень;
- Выступ изоляции (слюды);
- Щетки в щеткодержателях двигаются с заклиниванием;
- Наоборот, щетки вставлены в щеткодержатели с большим зазором, что создает вибрацию при работе;
- Щеткодержатели установлены далеко от коллектора;
- Неравномерное натяжение пружин, как следствие разница в усилии поджатия щеток.
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.
Андрей Повный (Google+, ВКонтакте)
Как исправить и что делать, если искрят щетки электродвигателя пылесоса
Если бытовой агрегат начал хуже работать, и стандартная прочистка от засоров не приносит результата, необходимо, прежде всего, разобрать двигатель. Что делать, если искрит мотор пылесоса, зависит от вида неполадки.
Как заменить изношенные щетки
Чаще всего двигатель пылесоса искрит в районе щеток именно по причине естественного износа последних. Хотя в современных моделях предусмотрены специальные конденсаторы, замедляющие истирание, рано или поздно контакт между элементами приводит к появлению неприятных неполадок.
Изношенные детали нуждаются в замене. Чтобы извлечь их, необходимо снять заднюю крышку пылесоса, найти щеткодержатели и оттянуть защелки руками или отверткой. Дальше остается только приобрести точно такие же элементы.
Старые щетки могут стереться до самых пружин
Чтобы не ошибиться с выбором, можно отправиться со старыми снятыми деталями в магазин и при помощи консультанта купить аналогичные. Дальше их устанавливают на старое место, закрепляют защелками и собирают пылесос в обратном порядке.
Как устранить плохой контакт новых щеток
Если пылесос совсем новый, или недавно проводилась замена щеток, а двигатель все равно искрит, причина может состоять в плохом прилегании к коллектору. Решается неполадка достаточно просто. Отсек с двигателем открывают, извлекают мотор и снимают с него защитный кожух.
Полировать щетки пылесоса необходимо самым мелким абразивом-нулевкой
По установленным щеткам необходимо пройтись наждачной бумагой, чтобы устранить мельчайшие шероховатости. Также абразивной шкуркой можно обработать пластины коллектора, если на них есть царапины. Чем ровнее будут соприкасающиеся поверхности, тем меньше вероятность, что пылесос начнет искрить.
Как поменять угол наклона щеток
Если щетки после длительного использования пылесоса перекосились относительно коллектора, при работе двигателя будут возникать искры. Для устранения неполадки необходимо:
- извлечь двигатель из пылесоса;
- визуально определить, насколько правильно расположены щетки относительно оси коллектора;
- подкрутить при помощи отвертки два винта, фиксирующие щеткодержатель, чтобы выровнять элементы.
В старых пылесосах нужно внимательно изучить состояние соединительных узлов между коллектором и щетками. Если на них заметны следы коррозии и даже трещины, такие элементы нужно заменить на новые.
При сбитой оси щетки начинают контактировать с коллектором неплотно
Как очистить загрязнения
Угольная пыль и образующийся нагар ухудшают трение между щетками и коллектором и приводят к тому, что двигатель искрит. Устранить проблему можно при помощи обычной чистки. Мотор извлекают из агрегата и снимают кожух, после чего отсоединяют щетки и открывают доступ к коллектору. Если на поверхности деталей заметны загрязнения, их обрабатывают мелкой наждачной бумагой до полной чистоты.
На щетках и коллекторе скапливается налет, поэтому при очистке их дополнительно обезжиривают спиртом
Как устранить замыкание в обмотке
Иногда замена щеток и другие действия не дают никакого результата, и пылесос продолжает сильно искрить. Обычно проблема состоит в межвитковом замыкании коллектора. Существует два выхода из ситуации — нужно либо полностью поменять обмотку, либо заменить мотор агрегата.
При замыкании на пластинах коллектора появляются заметные почернения
Перемотка якоря требует определенного опыта и специализированных познаний в электротехнике. Поэтому проще отдать мотор в сервис или сразу приобрести новый двигатель. Это обойдется дорого, однако покупать один только якорь обычно нет смысла. Его цена составляет около 80% от стоимости всего мотора.
Проблемы при неправильной разборке
Неосторожное обращение с инструментом и применение его не по назначению может привести к следующим проблемам в ходе разборки:
- Повреждение крыльчатки. К ним приводят попытки удерживать вал двигателя за крыльчатку при отвинчивании гайки.
- Повреждение держателя щеток. Возникают вследствие попыток заклинить вал, вводя отвертку или плоскогубцы через проемы щеткодержателей без демонтажа щеток.
- Повреждение контактной группы ротора. Причина та же — попытки удержать ротор плоскогубцами или заклинить отверткой.
Чтобы избежать этих проблем, достаточно соблюдать изложенные выше рекомендации.
ЩЕТКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
1. ЩЕТКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
1.1. Щетка
— токопроводящий элемент, непосредственно соприкасающийся с коллектором или контактным кольцом, предназначенный обеспечивать электрическую связь подвижной и неподвижной частей электрической машины
1.2. Тангенциальный размер щетки
— размер щетки электрической машины в направлении касательной к рабочей поверхности коллектора или контактного кольца
1.3. Аксиальный размер щетки
— размер щетки электрической машины в направлении оси коллектора или контактного кольца
1.4. Радиальный размер щетки
— наибольший размер щетки электрической машины в направлении оси
1.5. Фаска щетки
1.6. Ось щетки
— осевая линия, проходящая через центры верхней и контактной поверхностей щетки электрической машины
1.7. Радиальная щетка
— щетка электрической машины, ось которой совпадает с продолжением радиуса коллектора или контактного кольца
1.8. Угол наклона щетки
1.9. Реактивная щетка
— щетка электрической машины, ось которой наклонена против направления вращения коллектора или контактного кольца
1.10. Волочащаяся щетка
— щетка электрической машины, ось которой наклонена в направлении вращения коллектора или контактного кольца
1.11. Угол скоса верхней поверхности щетки
1.12. Щетка «тандем»
1.13. Щетка«V —тандем»
1.14. Положительный угол скоса верхней поверхности щетки
1.15. Отрицательный угол скоса верхней поверхности щетки
1.16. Набегающий край щетки
— размер щетки электрической машины, под который входит контактная поверхность коллектора или контактного кольца при его вращении
1.17. Сбегающий край щетки
— край щетки электрической машины, из-под которого выходит контактная поверхность коллектора или контактного кольца при его вращении
1.18. Контактная поверхность щетки
— поверхность щетки электрической машины, непосредственно соприкасающаяся с поверхностью коллектора или контактного кольца
1.19. Скошенная контактная поверхность щетки
1.20. Закругленная контактная поверхность щетки
1.21. Верхняя часть щетки (верх щетки)
1.22. Верх щетки со скосом
1.23. Верх щетки с частичным скосом
1.24. Верх щетки наклонный
1.25. Частично наклонный верх
1.26. Верхняя часть щетки с уступом
1.27. Верх со скошенным углом
1.28. Верхняя поверхность щетки
1.29. Закругленная верхняя поверхность щетки
1.30. Верхняя поверхность щетки с канавкой
1.31. Верхняя поверхность щетки с пазом
1.32. Пазы для выхода пыли
1.33. Щетка с головкой
— щетка электрической машины, верх которой выполнен в виде выступа соответствующей формы
1.34. Головка щетки в виде «ласточкиного хвоста»
1.35. Головка щетки цилиндрическая
1.36. Головка щетки коническая
1.37. Боковые грани щетки
1.38. Внутренняя грань щетки
— грань щетки электрической машины, обращенная к сердечнику якоря
1.39. Наружная грань щетки
1.40. Лицевые грани щетки
1.41. Передняя лицевая грань щетки
1.42. Задняя лицевая грань щетки
1.43. Неразрезная щетка
1.44. Разрезная щетка
1.45. Раздельная щетка из двух материалов
1.46. Разрезная щетка с общим отдельным клинообразным верхом
1.47. Разрезная тройная щетка с общим отдельным верхом
1.48. Раздельная тройная щетка из двух материалов с общим отдельным верхом
1.49. Щетка армированная
1.50. Многослойная неразрезная щетка
— щетка электрической машины, изготовленная из слоев двух или более материалов
1.51. Щетка цельная из двух материалов
— щетка электрической машины, изготовленная из слоев двух материалов
1.52. Слоистая щетка с прокладкой из металлической сетки
1.53. Щетка со вставками
— щетка электрической машины, имеющая на контактной поверхности отверстия, через которые вводят специальный заполняющий материал (заполнитель)
1.54. Накладка щетки
— элемент арматуры щетки электрической машины, защищающий верхнюю поверхность щетки от механических повреждений, изолирующий и амортизирующий ее, а также равномерно распределяющий давление на щетку
1.55. Металлическая вставка щетки
1.56. Металлическая накладка щетки
1.57. Металлический верх щетки
1.58. Выступающая накладка щетки
1.59. Амортизирующая изоляционная накладка щетки
1.60. Токоведущий провод щетки
— элемент арматуры щетки электрической машины, предназначенный для подвода (отвода) электрического тока, конструктивно выполненный в виде гибкого провода
1.61. Изолирующий, защищенный токоведущий провод
1.62. Крепление токоведущего провода в тело щетки способом развальцовки
1.63. Крепление токоведущего провода в тело щетки способом запрессовки
1.64. Крепление токоведущего провода в тело щетки способом пайки
1.65. Крепление токоведущего провода в тело щетки способом конопатки
1.66. Луженый токоведущий провод
— токоведущий провод, состоящий из провода с оловянистым покрытием
Когда может потребоваться замена щёток в стиральной машине
Только опытный мастер сможет точно диагностировать причину поломки, предварительно проверив исправность всех составляющих стиральной машины с помощью цифрового мультиметра. Убедившись в отсутствии пробоев деталей машины на её корпус, а также в том, что сопротивление всех остальных узлов устройства (кроме щёток) соответствует расчётному номиналу, мастер приступит к замене угольных щёток двигателя. Пользователи стиральных машин, не «вооружённые» специальным оборудованием, могут при постановке «диагноза» опираться на наличие следующих сбоев в работе агрегата:
- вращение барабана (особенно в процессе выполнения функции отжима) сопровождается несвойственными шумами
- замедленное вращение барабана или его полное отсутствие
- запах гари
- искрение бака (обычно оно просматривается сквозь стекло люка)
- зависание программы стирки при переходе к отжиму (сопровождается появлением на дисплее кода ошибки)
- мгновенный слив воды из бака во время старта любой программы стирки
Для устранения поломок специалисты Сервисного используют современное оборудование и высококачественные расходные материалы. Изношенные щётки заменяются оригинальными запчастями, подобранными под конкретный тип и модель электродвигателя.
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.
Причины неисправностей и методы их устранения
В зависимости от того, какая деталь дрели пришла в негодность, будут зависеть ремонтные вмешательства. Рассмотрим самые распространенные внешние признаки поломок.
На поломку будет указывать, когда начинают искрить щетки, дрель не развивает полноценную мощность, а также периодически возникают проблемы с ее включением, а работать начинает только после приложения физической силы
Инструмент необходимо продиагностировать, если по окончании выявится исправность конденсатора, внешняя целостность якоря, а также окажется, что сопротивление у обмоток статора имеет одинаковое сопротивление, то необходимо обратить внимание на изношенность щеток
Схема внутреннего устройства дрели-шуруповерта.
Для того чтобы проверить этот момент, необходимо при помощи отвертки прижать щетки дрели-перфоратора к якорю. При этом необходимо помнить о том, что ручка инструмента должна быть диэлектриком, иначе есть вероятность получить удар током. Если при соприкосновении дрель начинает работать на полную мощность, то вся проблема в щетках. В этом случае их необходимо заменить на новые. Но иногда такая замена не оказывает должного воздействия, поэтому рекомендуется менять и держатели.
Специалисты рекомендуют не дожидаться того момента, пока такая деталь износится и делать иногда профилактический их осмотр. Основной признак потребности в замене — повышенное искрообразование в прорезях для вентиляции, расположенных на корпусе. Как только оно начнет наблюдаться, так сразу следует готовить новые щетки.
Если же перфоратор не работает в оборотах полноценно или опять-таки искрят щетки, нужно провести чистку. Для этой цели при помощи наждачной бумаги «0», коллектор зачищается по направлению в ту сторону, куда крутится якорь. Далее необходимо осуществить прорез диэлектрических прокладок, которые находятся промеж пластинок коллектора. Эта процедура выполняется при помощи резака, а если есть возможность, то лучше всего всю процедуру проделать на токарном станке.
Схема устройства патрона дрели.
Можно применить другой способ. В патрон дрели зажимается якорь, а далее на маленькой скорости, прижав наждачную бумагу к коллектору, включают ее.
Перфоратор может не работать, если на импортную модель установили не родные щетки. А вот в случае появления сильных искр, есть вероятность, что сгорел якорь, на что еще указывает сильный нагрев обмотки. Искры могут быть спровоцированы межвитковым замыканием. Если у дрели одна из двух щеток, то, скорее всего, проблема заключается в статоре. Он просто напросто сгорел.
Для того чтобы в этом удостовериться, необходимо замерить показатели сопротивления обмоток при помощи тестера. Он должен показать отметку в 4 Ома на обоих элементах. В случае когда показатели разнятся, это будет прямым свидетельством неисправности статора. Тогда необходимо заняться перемоткой обмоток.
Также может возникнуть проблема и в проводах питания. Если дрель-перфоратор используется достаточно интенсивно, то есть вероятность, что в каком-то месте они перетерлись. От этого дрель может не сразу срабатывать. Чтобы определить место поломки, необходимо провод «прозвонить» вплоть до самого курка. Если даже при диагностике окажется, что они исправны, значит следует проверить саму клавишу.
Поломки могут случаться и с мотором
В этом случае следует обратить внимание на якорь (что чаще всего и происходит) или статор. В моделях дорогих фирм применяется моточный провод, который покрывают специальным термоустойчивым лаком. В то время как более дешевые аналоги не уделяют должной заботы изоляции
Поэтому если такой перфоратор работает длительное время без перерывов, то двигатель не успевает остывать и, в конце концов, сгорает
В то время как более дешевые аналоги не уделяют должной заботы изоляции. Поэтому если такой перфоратор работает длительное время без перерывов, то двигатель не успевает остывать и, в конце концов, сгорает.
Схема двигателя
Для более наглядного понимания принципа работы коллекторного мотора существует два визуальных типа представления – упрощённый и подробный. Первый формат (рис
ниже) представляет собой обычную схему, акцентирующую внимание на подключении обмоток к сети
Более сложные конструкции (рис. ниже) имеют дополнительные отводы на роторе и статоре. К примеру, для питания автоматики или регулировки оборотов. Наличие термозащиты позволяет минимизировать вероятность перегрева верхнего слоя обмотки агрегата. Этот элемент уводит напряжение при срабатывании реле, останавливая работу вала.
Тахогенератор отражает скорость вращения двигателя. В качестве альтернативы на некоторых моделях устанавливают датчик Холла. Прибор получает сигналы посредством контактов коллекторных панелей.
Грязь – это враг пылесоса
Пылесос, как известно, служит для того, чтобы легче было содержать в чистоте помещение и то, что в нем находится. При этом и сам агрегат должен быть, конечно, чистым. В том числе и поверхность коллектора
Особое внимание надо обратить на место, где она соприкасается со щетками. Дело в том, что при трении щеток о поверхность коллектора или кольца может появляться пыль – угольная, то есть графитовая, или угольно-металлическая, если щетки медно-графитовые. И уж она-то дает просто замечательные искры, которые очень красиво смотрятся, но совершенно не нужны ни вам, ни пылесосу
И уж она-то дает просто замечательные искры, которые очень красиво смотрятся, но совершенно не нужны ни вам, ни пылесосу.
Что нужно сделать? Конечно, почистить пылесос. Вам нужны:
- наждачная бумага (мелкая);
- спирт или бензин;
- салфетка.
Сама процедура предельно проста:
- Снимите нагар, который образовался в результате контакта пыли с горячей поверхностью, с помощью шкурки.
- Обезжирьте поверхность мягкой тряпочкой, смоченной в спирте или бензине.
Важно! Почистить и обезжирить нужно также контакты на роторе, они могут быть очень грязными
