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.
Тема: что делать если сильно искрять щётки в электрическом двигателе.
При эксплуатации различной электротехники, имеющей электрический двигатель, содержащий коллектор, иногда можно обнаружить, что при работе мотора в области контакта щёток и коллектора происходит сильное искрение. Данное явление свидетельствует о том, что электродвигатель работает с некими отклонениями от нормы. Это самое искрение означает, что в скором будущем ваш электродвигатель выйдет из строя. Не многие знают, что же делать с этим негативным эффектом, каким образом его убрать, тем самым продлив работоспособность своего электрооборудования. В этой статье мы с Вами и разберём этот вопрос, поняв изначальные причины появления искрения.
Итак, изначально скажу, что само искрение при работе коллекторных электрических машин — это нормально, только оно должно быть очень маленьким, еле заметным глазу. Ненормально, когда электродвигатель работает и с его щёток прямо сыпятся и вылетают искры — вот это плохо. Само же явление искрового образования связано с прерывистым электрическим контактом, происходящим в процессе вращения якоря, в момент механического перехода щётки с одного контакта, на коллекторе, на другой. В это время совершается разрыв цепи и ток, протекающий по катушкам якоря, заканчивает своё прохождение именно искрой, маленьким дуговым разрядом. Следовательно, чем больше будет мощность и сила тока в цепи, тем заметнее будет искры. Но кроме этого существуют и другие факторы, которые способствуют увеличению искры.
Для того, что бы в полной мере ответить на вопрос, почему же искрит щётки в электродвигателе, разберём основные причины. Во-первых, если контакты коллектора будут загрязнены, или на них со временем образовался нагар, то количество искры от этого, естественно, увеличится. Известно, что плохой контакты ведёт к увеличению сопротивления в этом месте. Значит и разрыв контакта при работе будет сопровождаться более сильной электрической дугой. Это ведёт к понижению мощности электродвигателя, к его большему нагреву, к ускорению и увеличению образования ещё большего нагара на контактах коллектора, что опять же приведёт к поломке мотора. Выход из этой ситуации будет следующий — Вы разбираете устройство, двигатель, и наждачной бумагой (нулёвкой) аккуратно зачищаете контакты, делая зачистку по направлению движения щёток.
Следует также обратить внимание и на состояние промежутков между контактами на коллекторе. Часто бывает, что они забиты графитовой пылью, которая является проводником с определённым сопротивлением. Естественно, если эти промежутки загрязнены, то Вы их также приводите в порядок (чистите при помощи заострённого инструмента). Не забывайте проверять и состояние щёток, их выработку, силу прижима, свободу вертикального хода. В случае если со щётками выявлены проблемы, обязательно их устраните. Учтите, что при замене графитовых щёток стоит брать во внимание, что они бывают разные. В этом случае старайтесь найти именно такого типа, какими были старые.
Искрить щётки, больше нормального, ещё могут и по причине образования на якоре короткозамкнутых витков. Следовательно, при работе такого электродвигателя на некоторых контактах коллектора (которые связаны с этой испорченной обмоткой) будут появляться увеличенные значения силы тока, и как следствие повышенное образование искры. В этом случае уже появляется необходимость проверки якоря на существование таких короткозамкнутых витков. Это следует делать в том случае, когда чистка коллектора и проверка щёток не дала ощутимого результата.
Проверять якорь следует в переменном электромагнитом поле. Если есть короткозамкнутые витки, то в таком поле якорь начнёт дребезжать, поскольку в нём начнут образовываться наведённые токи. Для этого можно сделать самодельный прибор из силового трансформатора, предварительно на его сердечнике сделав клинообразный вырез, в который и надо вложить якорь для проверки.
Небольшое искрение между щетками и коллектором — нормальное явление. Совсем другое дело, если первые прямо «извергают» искры. Повышенное искрение щеток в электродвигателе пылесоса, говорит о неисправности, которая может существенно сократить срок эксплуатации прибора. Явление может сопровождаться потерей мощности двигателя, неравномерностью работы, перегревом и другими неполадками. О том, почему искрят щетки пылесоса , и что можно сделать, расскажем в данной публикации.
Износ щеток
Самая простая и очевидная причина возникновения искр — это износ щеток. Несмотря на то, что коллекторные моторы оборудуются специальными искрогасящими конденсаторами, которые кроме функции увеличения срока службы данных элементов, также уменьшают радиопомехи, со временем щетки стираются и их необходимо заменить.
Щетки — элемент электродвигателя, обеспечивающий контакт между неподвижным и подвижным электродами.
Для замены щеток сначала нужно добраться до электродвигателя. Для этого придется разобрать пылесос. В большинстве случаев, сделать это с помощью отвертки довольно просто, но не забудьте отключить прибор от сети. Разобрав пылесос и обеспечив удобный доступ к двигателю, находим щеткодержатели. В зависимости от конструкции, для извлечения щеток из щеткодержателя, нужно обычно оттянуть защелки, для этого может понадобиться отвертка.
В последние годы многие производители снабжают свои пылесосы комплектом запасных щеток. Но если вам довелось приобрести прибор без дополнительных запчастей, то их можно приобрести в магазинах, где продают электроинструменты.
При покупке новых щеток нужно обратить внимание на их размер и материал.
Щетки бывают графитовые и медно-графитовые. Будет лучше, если вы заранее снимете старые элементы с электродвигателя вашего пылесоса и отправитесь в магазин вместе с ними, чтобы не ошибиться в выборе.
Плохой контакт
В большинстве случаев щетки искрят при плохом контакте с коллектором. Такое бывает, если вы установили новые. Для более плотного прилегания щеток к коллектору, можно воспользоваться «шкуркой» нулевкой, либо просто дать пылесосу поработать на средних оборотах около 20 минут. Обязательно нужно проверить состояние подшипников, так как их износ может послужить причиной биения и неравномерного вращения ротора. Подобным же образом проявляют себя выступы изоляции между пластинами коллектора, царапины на поверхности, различные неровности. Для полировки используют абразивную бумагу.
Устройство коллекторного электродвигателя пылесоса
Щетки не должны болтаться в щеткодержателе, но иметь свободный ход, который им обеспечивает пружина, состояние которой тоже играет немаловажную роль.
Если вы решили заменить щетки, обязательно обратите внимание на то, как плотно пружина прижимает их к коллектору. Иногда, для того чтобы щетки сильнее прижимались, достаточно немного растянуть пружину.
Угол наклона
При неправильном угле наклона щеток относительно статора также возможно возникновение искрения. Правильное положение — это когда обе щетки находятся строго на одной линии, проходящей через ось вращения коллектора. Со временем от постоянной вибрации, крепление щеткодержателя может расшататься или даже получить механические повреждения. Внимательно осмотрите поверхности узлов. Детали, имеющие трещины, сколы или следы коррозии, подлежат замене.
Каждый производитель вносит конструктивные особенности в линейку своей продукции, и поэтому различные виды пылесосов имеют различный тип крепления щеток. Однако в целом, все модели имеют одинаковое устройство, и щеткодержатель как правило, прикручен двумя винтами и позволяет производить регулировку.
Загрязнение
Поверхность коллектора в точке контакта с щетками должна быть чистой. Пагубное влияние на контакт может оказать угольная или металлическая пыль, образующаяся при трении щеток об кольца или коллектор. Загрязнение последнего вызывает искрение, от которого и образуется нагар. Самостоятельный ремонт пылесоса в данном случае предполагает обычную чистку. Если поверхность имеет следы загрязнения, необходимо избавиться от них с помощью мелкой шкурки, а затем обезжирить, протерев спиртом или бензином. Также следует обратить внимание на пространство между контактами на роторе. Если они забиты грязью или графитовой пылью, их тоже следует очистить и обезжирить.
Замыкание
Самое неприятное, что может произойти с двигателем пылесоса — это межвитковое замыкание в обмотке. Как правило, искрение в этом случае происходит по кругу, падают обороты двигателя, возможны хлопки, коллекторные пластины имеют значительные почернения. В данной ситуации вам грозит замена мотора целиком, т.к. стоимость якоря может составлять 70-80% от стоимости всего электродвигателя, а произвести перемотку в бытовых условиях — задача не из простых.
Заключение
Главные неисправности, которые могут привести к искрению в пылесосе следующие:
- различные механические повреждения, царапины;
- нагар на поверхности обоймы;
- дефекты пайки и плохой контакт элементов;
- перекос кольца;
- трещины в траверсе;
- износ и деформация контактирующих элементов;
- износ или поломка пружины.
Изношенные щеткодержатели подлежат ремонту или замене. Такие элементы электродвигателя, как щетки, должны быть обеспечены регулярным уходом, который состоит в наблюдении за контактной поверхностью, поддержании ее чистоты и необходимой номинальной площади прилегания к коллектору или кольцам.
Кроме того, необходимо следить за тем, чтобы давление на ротор было равномерным, потому что в противном случае износ щеток происходит неодинаково. Со временем щетки изнашиваются и подлежат своевременной замене для предотвращения искрения, которое может привести к образованию нагара и другим более серьезным поломкам электродвигателя.