Неисправности коллекторно-щеточного аппарата двигателей переменного тока

Коллекторный двигатель переменного тока можно с уверенностью назвать распространенным в быту. Подавляющая часть ручного электроинструмента имеет электропривод с двигателем этого типа.

При этом, двигатели переменного тока остаются относительно сложными электрическими машинами, требующими определенных специальных знаний для диагностики своего состояния и ремонта.

Однако, ряд неисправностей данных двигателей вполне возможно устранить или хотя бы выявить в домашних условиях. Это важно тем более, что неисправности эти имеют отношение к самому «нежному» конструктивному элементу коллекторного привода – коллекторно-щеточному аппарату.

С уверенностью можно сказать, что отказ ручной дрели или «болгарки» в 90% случаев связан с неисправностью именно этого конструктивного элемента привода.

А наиболее распространенная неисправность коллекторно-щеточного аппарата – это элементарный износ токосъемных щеток. Собственно говоря, сами графитовые щетки можно считать расходным материалом, а многие производители ручного инструмента даже предоставляют покупателю своей продукции дополнительную пару щеток бесплатно в качестве ремкомплекта.

Износ щеток приводит к потере контакта в паре «коллектор-щетка» и к разрыву цепи двигателя. Если контакт утерян не полностью, то возможно возникновение усиленного искрения под щетками (небольшое искрение может считаться нормой).

Может возникнуть «подергивание», привод будет работать неравномерно. В самых тяжелых случаях привод вообще невозможно запустить – когда силовая цепь полностью разомкнута.

Тогда эту неисправность легко определить при помощи мультиметра или даже обыкновенного индикатора: включив переключатель и не включая штепсель в розетку, проверяем целостность цепи «первая часть обмотки возбуждения — обмотка якоря — вторая часть обмотки возбуждения».

Состояние щеток можно оценить и визуально, поскольку чрезмерный износ графита виден невооруженным глазом. Нередко возникают случаи, когда щетки просто «зависают», то есть, грубо говоря, «застревают» в своих направляющих, и пружина не может поджать их к коллектору для надежного контакта. Решение этой проблемы заключается в замене щеток, или их повторной установке с притиркой.

Причиной проблем со щетками может стать и их несоответствие по размерам и форме. Поэтому, приобретая щетки на замену, важно знать марку и модель техники, электропривод которой планируется ремонтировать. После замены щеток их необходимо «прикатать» работой на холостых оборотах в течение 10-15 минут.

Еще одна характерная неисправность коллекторно-щеточного аппарата электродвигателя – это загрязнения на поверхности пластин или чрезмерный износ этих пластин. «Симптомами» этого явления также может быть неравномерная работа привода, а в самых запущенных случаях – яркий круговой огонь на коллекторе, красноречиво говорящий о том, что двигатель свое, что называется отработал.

Ввиду того, что коллекторные приводы переменного тока обычно имеют небольшую мощность и стоимость; ремонт коллектора с заменой изношенных пластин редко бывает целесообразным – проще заменить двигатель.

Выявить износ пластин двигателя несложно: борозды от длительного прохождения щеток видны невооруженным глазом. Видны и истонченные пластины, между которыми, возможно, уже имеются пробои изоляции.

Загрязнение коллектора бывает связано с условиями эксплуатации привода, а также с приходом в негодность щеток. Для удаления загрязнений часто бывает достаточно протереть коллектор ветошью, смоченной в бензине. Сильные загрязнения можно предварительно удалить при помощи обычного школьного ластика.

Возможно и изменение формы самого коллектора, приобретение им овальной формы. Причиной этому может стать биение якоря из-за неисправных подшипниковых узлов и, как следствие, неравномерный износ щетками. К сожалению, подобную неисправность маломощных двигателей переменного тока тоже бывает нецелесообразно устранять, а якорь с деформированным коллектором обычно подлежит замене.

Такие случаи неисправностей, как нарушение целостности поводка щетки, обломленная пружина, не способная поджать щетку к коллектору, а также механические повреждения коллекторно-щеточного аппарата здесь не рассмотрены, поскольку для их диагностики достаточно лишь беглого осмотра.

Щетки электродвигателя: назначение, виды, замена

Коллекторный узел электродвигателя необходим, чтобы передать электроэнергию на обмотки якоря. Так как якорь производит вращательное движение во время работы, передача осуществляется через специальный контакт. Для организации подвижного контакта во всех бытовых и промышленных двигателях не используют пластины из металла. Это обусловлено высокими оборотами, при которых трение металла об металл производило бы дополнительный нагрев рабочей поверхности и быструю выработку коллектора. Поэтому в качестве контакта был выбран графит либо уголь. Получил он название — электрическая щетка.

Щетки электродвигателя

Контакт скользящего типа, предназначенный для подведения и отведения электричества на коллекторах либо кольцевых контактах всех типов электрических машин (электродвигатели и генераторы), получил название электрощетки.

Щетки электродвигателя выпускают как с проводниками из металла, так и без них. Закрепление провода в щетке выполняют методом развальцовки, впрессовки либо при помощи пайки. Тоководы щеточные бывают таких марок:

• МПЩ – специальный тип провода многожильный, изготовленный из проволоки медной;
• ПЩ – гибкий тип провода медного проволочного плетения;
• ПЩС – провод универсальный с повышенным показателем гибкости.

На подводящем проводе предусмотрены контактные наконечники. С помощью них провод закрепляется болтом щеточного держателя. Наконечники бывают вилочного, флажкового, двойного и пластинчатого типа.

Виды щеток

Существует несколько классов щеток, удовлетворяющих разным коммутационным условиям:

• Графитовые щетки. Изготовлены они на основе графита с добавлением наполнителя в виде сажи и других веществ. Предназначены щетки для коммутации легкой степени в генераторах и двигателях. Выпускаются марок ЭГ61А и Г20.
• Угольно-графитового типа. Щетки малой прочности для небольших механических нагрузок. Марки Г21, Г22.
• Электрографитного типа. Щетки повышенной механической прочности, насыщенные углеродом. Выполняют коммутацию средней степени сложности. Выдерживают большие токовые нагрузки. Бывают марок ЭГ2А, ЭГ74, ЭГ14, ЭГ4, ЭГ841.
• Металло-графитового типа (меднографитовые щетки для электродвигателей). Основным компонентом щетки является медный, оловянный и графитовый порошок. К ним идут разные наполнители. Щетки обладают высокой прочностью, не пропускают газовую и жидкую среду. Применимы в высокой и средней сложности условиях коммутации. Обеспечивают функционирование генераторов низкого напряжения. Марки имеют МГ, МГС, МГС 5, МГС 20, МГС 51, МГСОА, МГСО, МГСО1М, М1А, М1.

Описанные щеточные контакты применимы в промышленности, для бытового оборудования выпускают щетки марок Г33МИ, Г33, Г30, Г31.

Выбор щеточного контакта

Самое важное при подборе щеток электродвигателя — знать параметры выработанных щеток. Кроме геометрических размеров, новая щетка должна совпадать по марке графита, типу и сечению провода. Необязательно брать ту же марку, как у оригинала, но твердость щетки электродвигателя и режимы работы должны совпадать. Толщина провода не должна быть меньше оригинала, а гибкость соответствовать. Основные ошибки при подборе щеточного контакта:

• Установка более жесткого графитового контакта туда, где использовались более мягкие. Результатом может стать быстрый износ коллектора.
• Установка «универсальных» щеток повсеместно. Это может нарушить режим работы устройства.
• Ориентировка при покупке щетки на маркировку графита сбоку старой щетки электродвигателя. Маркировка графита – это не маркировка параметров контакта!

Почему щетки искрят

Искрение щеток, скользящих по коллектору, закономерно, ведь в момент перехода от одной ламели к другой происходит дуговой микроразряд. При правильном функционировании двигателя, исправности и соответствии всех элементов оно едва уловимо глазом. Но если сильно искрит щетка электродвигателя, причина говорит о неполадках в работе. Игнорирование этого процесса чревато выходом из строя якоря.

Причины, из-за которых искрят щетки, следующие:

• Образование нагара либо загрязнений на коллекторе. Возможно при продолжительной работе двигателя без технического обслуживания на контактах коллектора образовалась тонкая пленка из нагара. Она имеет повышенное сопротивление, что приводит к искрообразованию. Устранить неполадку можно, обработав коллектор наждачной бумагой нулевой зернистости (в направлении, куда вращаются щетки).
• Замыкание соседних контактов коллектора пылью от графита или мелким медным порошком. В этом случае в цепях возрастают токи, что приводит к сильному искрообразованию. Перемычки следует аккуратно устранить острым предметом.
• Неправильный подбор параметров щеток. В результате несоответствия сопротивления контактов также будут искры на коллекторе. Нужно заменить графитовые щетки, основываясь на технической документации двигателя.
• Выработка щеток.
• Межвитковое замыкание в обмотках якоря. Проверить якорь и заменить в случае неисправности.

Замена щеток электродвигателя

Менять щетки необходимо тогда, когда от рабочей части осталось не менее трети, а также следовать правилам:

• Подбирать щетки, соответствующие параметрам предыдущих.
• Проводить визуальный осмотр коллектора и чистку при надобности.
• Если рабочая поверхность щеток имеет скос, не путать его расположение.
• Дать щеткам время на притирку, включая мотор без нагрузок, и затем удалить притирочную пыль с коллектора.

Заключение

Кроме всех перечисленных мероприятий по уходу за щетками, также существуют специальные смазки коллекторного узла. Они позволяют снизить механическую нагрузку на контакт и препятствуют образованию нагара.

Замена неисправных или изношенных щеток коллекторных двигателей

• +375 17 392 99 22
• zakaz@ankron.by
• Пн-Чт 8:30-17:30 Пт 8:30-16:30

Щетки электродвигателя — причины искрения, методы проверки и устранения

Отличительная особенность всех электродвигателей – наличие в их конструкции коллекторно-щеточного узла. Он обеспечивает электрическое соединение цепи ротора и цепей в неподвижной части мотора, и состоит из коллектора (ряда контактов на самом роторе) и щетки (подвижных контактов вне ротора, прижимающихся к коллектору).

Когда электродвигатель запущен и работает, он практически всегда искрит. Иногда это не означает ничего страшного, а иногда – сигнализирует о том, что прибор скоро выйдет из строя. В любом случае полезно знать, почему электродвигатель вообще искрит – это поможет при необходимости вовремя принять меры. В этой статье нами будут рассмотрены причины возникновения искр во время работы электродвигателя и способы борьбы с проблемами, вызывающими повышенное искрение.

Для начала определимся – непостоянный контакт щеток и коллектора по умолчанию приводит к искрению. Это обусловлено тем, что во время работы множество раз в секунду замыкается и размыкается электрическая цепь ротора.

Ротор содержит на себе обмотку. Эта обмотка представляет собой нагрузку в основном индуктивного характера. Это, в свою очередь, означает, что разрывая такую цепь, мы запускаем переходной процесс, связанный с возникновением небольших дуг от самоиндукции обмотки – как самого ротора, так и статора. Понятное дело, что щетки и пластины коллектора изнашиваются с течением времени, но иногда проблемы возникают не только из-за него.

Учитывая приведенные выше факты надо признать, что даже исправный и хорошо подогнанный электродвигатель не может работать вообще без искрения. Исправный прибор в штатном режиме развивает рабочие обороты, набирает мощность и немного искрит. Но если искр много – это серьезный повод для беспокойства.

Износ щеток как причина искрения

Первая и главная причина искрения – износ щеток. При значительном износе двигатель не сможет развить полные обороты и набрать полную мощность, вдобавок он будет очень сильно искрить и заводиться не сразу.

Как установить, что причина в этом? Если прижать изношенные щетки к коллектору отверткой или другим инструментом – это уплотнит контакт и запустит двигатель, но после ослабления прижима опять появится сильно искрение – пространство между щетками и пластинами заполнится небольшими дугами. При таких симптомах можно делать вывод, что щетки изношены и требуют замены. Иногда возможно заменить щетки отдельно, но чаще приходится заменять весь комплект, включая щеткодержатель и пружины.

Замыкание в обмотке ротора как причина искрения

Обмотка ротора в коллекторном двигателе состоит из нескольких секций. Если какая-то из них повреждена и в ней возникло межвитковое замыкание, то ток в нее будет идти с большей силой, чем в остальные. Из-за этого часть обмотки начнет перегреваться и начнет генерировать повышенное количество искр. Именно так и можно установить эту причину – искрение будет повышено только на отдельном участке, а не равномерно. Исправляется подобное перемоткой ротора или его заменой.

Неисправность обмотки статора как причина искрения

Неисправность очень похожа на предыдущую и диагностируется так же – неравномерным искрением. Если с обмоткой ротора все в порядке, то проверьте сопротивление обмотки статора – оно должно быть одинаковым для каждой из половин. Значительная разница в сопротивлении говорит о необходимости перемотки или замены статора.

Загрязнение коллектора как причина искрения

В процессе работы двигателя его щетки изнашиваются, и на коллекторе образуется графитовая пыль. Она накапливается между его пластинами и создает дополнительные нежелательные замыкания, которые, в свою очередь, искрят. В данном случае будет достаточно убрать пыль и грязь между пластинами с помощью наждачной бумаги.

Не лишним будет проверить и расположение щеток – любое их отклонение от нормального положения сильно ускоряет образование пыли и износ щеток.

Еще одна из причин загрязнения коллектора – нагар на нем из-за перегрева в ходе работы. Когда все другие причины искрения на двигатели проверены и устранены, почистите контакты коллектора от нагара – так вы улучшите контакт щеток с ним и снизите количество образующихся искр. Счищается нагар точно так же, как и графитовая пыль – наждачной бумагой. Отличие только в том, что ротор при этом нужно вращать при зажатом коллекторе.