Электродвигатели

16 октября 2009 г.
Автор: А. Джексон

С электродвигателями может произойти столько всяких вещей, что в большинстве случаев их техобслуживание и ремонт лучше всего проводить в соответствующей мастерской. Однако какие-то базовые элементы обслуживания некоторых электродвигателей можно выполнить самостоятельно — а именно замену изношенных угольных щеток и чистку коллектора. Во многих случаях эти операции можно выполнить, не демонтируя электродвигатель. Однако у некоторых электроприборов придется отсоединить провода и отвернуть крепеж, с тем чтобы добраться до обеих щеток. В зависимости от сложности отсоединения двигателя решайте, нет ли смысла предоставить это все специалистам сервиса

Универсальные электродвигатели.

Универсальные электродвигатели устанавливают во многих типах электробытовых приборов от стиральных машин и пылесосов до электроинструментов — и работающих от сети, и беспроводных. «Универсальным» двигатель назван потому, что может работать как на переменном, так и на постоянном токе. В бытовой электросети ток переменный, а постоянный ток дают батареи и выпрямители.

Типичный универсальный электродвигатель преобразует электрическую энергию в механическую с помощью явления электромагнетизма. Прохождение электрического тока по двум катушкам из провода создает магнитное поле. В двигателе эти катушки — обмотки — окружены блоком из пластинчатой стали, который концентрирует магнитное поле. Металлический блок и катушки вместе образуют электромагнит, который в электродвигателе называется обмоткой возбуждения.

Рис. 1 Универсальный электродвигатель.

1. Обмотка возбуждения	4. Коллектор
2. Якорь	5. Контакт коллектора
3. Щетка	6. Якорная обмотка

Между двумя обмотками возбуждения находится металлическая конструкция — якорь, или ротор, который является подвижной частью двигателя. Вдоль якоря намотано несколько раздельных обмоток (якорные обмотки). К двум концам каждой обмотки подсоединены два медных полосчатых контакта. Они сгруппированы в форме цилиндра на одном конце якоря; контакты одной пары расположены на цилиндре друг напротив друга. Все вместе эти контакты образуют так называемый коллектор.

Кусочки угля (угольные щетки), расположенные друг напротив друга, прижимаются к паре противоположных контактов. Подаваемый на щетки электрический ток попадает через них на пару контактов коллектора и далее — в соответствующую якорную обмотку, создавая магнитное поле. Законы магнетизма заставляют это магнитное поле взаимодействовать с магнитным полем обмотки возбуждения — «северный» полюс одного поля и «южный» полюс другого поля взаимно притягиваются, и это заставляет якорь вращаться в определенном направлении.

Рис. 2 Противоположные полюса притягиваются

Вращение перемещает щетки на другую пару контактов коллектора, создавая другое магнитное поле. Каждое новое поле взаимодействует по очереди с обмоткой возбуждения, что создает равномерное вращение якоря.

Электродвигатели постоянного тока

Универсальные двигатели постоянного и переменного тока работают на похожих принципах, но у электродвигателя постоянного тока вместо обмотки возбуждения установлены постоянные магниты.

Бесшнуровые электроинструменты, такие как дрели, лобзики и кусторезы, работают с помощью двигателей постоянного тока, которые питаются от аккумуляторов напряжением до 30 В или выше. Для обеспечения достаточной мощности обычно несколько аккумуляторов соединяются последовательно.

Смена направления вращения двигателя постоянного тока достигается простой сменой полярности напряжения на контактах электродвигателя. В электроинструментах это делается с помощью соответствующего переключателя.

Замена двигателя постоянного тока обычно бывает дешевле его ремонта. Однако, может быть, стоит найти замену щеток и почистить коллектор. Не у всех двигателей постоянного тока щетки угольные — у некоторых это просто металлические пружины, которые контактируют с коллектором.

Асинхронные электродвигатели

Универсальные двигатели можно встретить в большинстве бытовых электроприборов, но в некоторых ситуациях предпочтительнее асинхронные электродвигатели. Асинхронные двигатели относительно малошумные, так как в них нет щеток, в них нет и угольной пыли, которая засоряет двигатель.
Электродвигатель с расщепленной фазой оснащен сложным комплексом обмоток, называемых статарными обмотками, или статором (аналог обмотки возбуждения), который окружает цилиндрический ротор из алюминия и стали. Здесь нет чисто электрического соединения с ротором, и вращение вызывается с помощью другой статарной обмотки, которая называется пусковой, или стартовой обмоткой. Последовательно с пусковой обмоткой часто соединяют конденсатор, чтобы увеличить пусковой момент двигателя.

Рис. 3 Асинхронный двигатель с расщепленной фазой

1. Статорная обмотка

2. Ротор

Асинхронный электродвигатель с расщепленными полюсами похож на двигатель с расщепленной фазой, но у него только одна статарная обмотка, которая создает постоянное магнитное поле. Медные проводники между пластинами из мягкой стали направляют магнитное поле в нужном направлении и заставляют ротор вращаться.

Рис. 4 Асинхронный двигатель с расщепленными полюсами

1. Медные проводники

2. Статорная обмотка

Поскольку здесь нет щеток, которые можно было бы самостоятельно поменять, все обслуживание и ремонт асинхронных двигателей лучше предоставить специалистам.

Обслуживание универсального электродвигателя

Если между щетками и коллектором плохой контакт, то эффективность работы универсального двигателя будет снижена. Плохой контакт может быть вызван как износом щеток, так и загрязнением коллектора.

Износ или залипание щеток

Угольные щетки устанавливаются разными способами, но они всегда прижимаются к коллектору тем или иным видом пружины. Описанное далее показывает три типичных способа установки щеток с возможностью их простой замены. Перед обслуживанием электродвигателя обязательно отключите прибор от электропитания, вынув вилку из розетки или другим способом.

1. В этом электродвигателе щетку удерживает на месте металлический колпачок. Осторожно подденьте колпачок кончиком отвертки.

Рис. 5 Подденьте металлический колпачок

1. По мере износа щетки плотно притираются к коллектору точно по его форме, поэтому, прежде чем вынуть щетку, сделайте на ней маленькую пометку, чтобы можно было ее вернуть точно в то же положение, если вы посчитаете, что износ не достиг того уровня, когда щетки надо менять.

Рис. 6 Сделайте на щетке маленькую пометку

1. Выньте обе щетки вместе с их пружинами. Если щетки сильно стерлись, то установите новые щетки.

Рис. 7 Выньте щетку из ее держателя

Чистка коллектора

Перед тем как установить щетки, воспользуйтесь возможностью почистить поверхность коллектора.

1. Старой зубной щеткой очистите пыль и грязь с поверхности, а также, при наличии, из узких щелей между медными пластинами.

Рис. 8 Сметите пыль с коллектора

1. Затем отполируйте медную поверхность контактов стекловолоконным карандашом для чистки контактов, который продается для техобслуживания радиоаппаратуры. Если на коллекторе есть признаки сильного износа или подгорания, проконсультируйтесь у специалиста сервиса, можно ли электродвигатель отремонтировать.

Рис. 9 Зачистите контакты

Щетки с внешними пружинами

У некоторых универсальных электродвигателей каждая щетка удерживается в контакте с коллектором наружной пружиной, которую надо сначала поднять, чтобы можно было вынуть щетку. Каждая щетка подсоединяется с помощью медного плетеного проводника с соединительным наконечником.

Рис. 10 Для изъятия щетки поднимите пружину

Сменные блоки щеток

Еще проще обслуживать электродвигатели, в которых использованы сменные блоки щеток.

1. Начните с отсоединения наконечников, подсоединенных к каждому щеточному блоку. Сделайте соответствующие пометки — рядом могут быть очень похожие запасные клеммы.

Рис. 11 Отсоедините наконечник

1. Затем выкрутите винты, крепящие пластиковый блок к корпусу двигателя.

Рис. 12 Отвинтите блок щеток

1. Снимите все блоки и замените их новыми.

Рис. 13 Выньте и замените блок щеток

Выполнив базовое обслуживание, кистью и пылесосом с соответствующей насадкой удалите пыль и пух, приставшие к двигателю. Чистка электродвигателя совсем не косметическая операция — она уменьшает риск накопления электропроводной угольной пыли, которая может способствовать утечке тока на землю. Это может заставить сработать защиту или в конечном итоге сжечь предохранитель.

Более подробно замену щеток можно посмотреть на видеороликах:

Удачи в ремонте!

Всего хорошего, пишите to Elremont © 2008

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.