Причины аномального искрения электродвигателя

Интенсивные проблески на щетках могут возникать по ряду причин:

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

Принцип работы коллекторного двигателя

Основные элементы устройства расположены в подшипниках вращения, а те в свою очередь заключены в статичную станину. И двигатель, и статор имеют индивидуальные обмотки из изолированных жил – якоря. По последним идёт электрический ток, и, как следствие, образуются магнитные поля с северным и южным полюсом (Nи S).

За счёт их взаимодействия происходит вращение динамической части мотора – роторного вала. Коллектор с щёточным механизмом и якорями как раз и нужен для того, чтобы подводить к обмоткам необходимое напряжение, за счёт которого вращается вал.

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.

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.

Признак износа щеток электродвигателя

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.

Почему щётки искрят

Щётки можно назвать самым слабым элементом коллекторного двигателя: в момент работы агрегата они подвергаются постоянному трению, что приводит к их износу. Этот момент особенно заметен на медных поверхностях, где в процессе эксплуатации щёток скапливается слой угольной пыли.

Особенности конструкции

В штатном режиме скольжения происходит небольшой разрыв в цепи электротока. Появляются микроскопические дуги, а это верный спутник искр. Сюда же можно добавить приличное индуктивное сопротивление обмоток двигателя.

При максимальной нагрузке на агрегат даже с новыми щётками искра будет всегда. Визуально это может быть не так заметно, особенно на маломощных моделях, но чувствительная техника, находящаяся в комнате с работающим пылесосом, даст знать об этом специфическим фоном. Поэтому на телевизоры, персональные компьютеры и другие устройства устанавливают фильтры для устранения подобных помех.

Износ

Та часть щётки, которая соприкасается с коллектором, изготовлена из угля. Со временем её длина уменьшается, так же как и общий объём. Как следствие, нажим пружины ослабевает, и появляются зазоры, а с ними и искры.

Графитовые щетки для пылесоса

Самодельная щётка

Элемент должен плотно входить в пазы и располагаться строго перпендикулярно оси роторного вала. Если щётка будет меньше положенных размеров, то появится перекос. Это опять-таки приведёт к искрению, а вместе с тем и снижению эксплуатационных качеств двигателя. Поэтому здесь лучше отдать предпочтение промышленным вариантам, а не самодельным.

Назначение щеток на УШМ

Перед тем, как выяснить причины искрения щеток на болгарке, необходимо разобраться с их назначением. Коллекторные щетки применяются не только в конструкции углошлифовальных машинок, но и в устройстве всех современных электроинструментов — дрели, перфораторы, электролобзики и прочие. В конструкции болгарки и других электроинструментов применяется 2 щетки, которые имеют простую конструкцию. Эта конструкция основана на следующих элементах:

Устройства предназначены для того, чтобы передавать электрический ток на ротор электроинструмента. Снимаемое напряжение со статора подается на ротор, что воспроизводится при помощи угольных щеток и коллектора. Подача тока на коллектор обеспечивает его вращение. При вращении ротора устройства контактируют с коллектором (медные ламели — выводы обмоток якоря), тем самым обеспечивая непрерывное протекание электрического тока.

В процессе применения устройств происходит их истирание, поэтому относятся они к категории расходных материалов. Срок службы щеток зависит не только от рабочего ресурса электроинструмента, но еще и от материалов, из которых они изготовлены. На износ щеток влияет не только механическое воздействие за счет силы трения, но еще и тепловое. Электрический ток при прохождении по проводнику вызывает его нагрев. Чем больше величины силы тока, тем выше температура нагрева. При прохождении тока через графитовые щетки, они также нагреваются. Чем выше нагрузка на электроинструмент, тем выше ток, а значит и увеличивается температура, которая отрицательно влияет на целостность расходных материалов.

Это интересно!
Различий между щетками для соответствующих электроинструментов нет (за исключением способа закрепления), так как выбираются они исключительно по такому параметру, как размеры основной части.

Меры безопасности при работе с двигателем пылесоса

Бытовой прибор не значит безопасный. Пылесос – инструмент повышенной опасности для того, кто занимается его ремонтом.

Эти требования необходимо соблюдать, чтобы не получить токовую, механическую травму и не наделать бед.

Проблемы при неправильной разборке

Неосторожное обращение с инструментом и применение его не по назначению может привести к следующим проблемам в ходе разборки:

Чтобы избежать этих проблем, достаточно соблюдать изложенные выше рекомендации.

Замена 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.

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.

Неисправность электронного модуля

Поломки электронного модуля тоже могут стать причиной возникновения искр. Но если с искрами от двигателя и от ТЭНа мы ещё можем справиться, то с искрами от управляющего модуля всё гораздо сложнее. Всё дело в том, что появление искр в этом узле чаще всего означает, что модуль вышел из строя.Обычно после такого стиральная машинка вообще перестает включаться. Отремонтировать его в домашних условиях, не имея специальных знаний и оборудования, не получится – нужно обращаться в ремонтные мастерские.

В мастерских модуль либо отремонтируют, либо подвергнут полной замене. Причиной возникновения искр чаще всего является скапливание пыли на токопроводящих дорожках, случайное попадание воды или перенапряжение в питающей электросети. В любом из этих случаев искры проявят себя всего один раз – когда сгорит какая-нибудь деталь или перегорят пара дорожек на печатной плате.

Диагностировать поломку электронного модуля очень легко – для этого нужно извлечь его на свет и осмотреть. Если на плате есть вздувшиеся электролитические конденсаторы, сгоревшие микросхемы, перегоревшие дорожки и прочие следы повреждений, можно смело отправляться со стиральной машиной в ближайшую мастерскую.

Но есть и другой способ ремонта электронного модуля – его можно заказать в одном из сервисных центров, после чего установить его самостоятельно, сэкономив пару тысяч рублей на диагностике и ремонте.

Устраняем плохой контакт

Часто 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.

Меняем 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.

Устраняем 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.

Особенности

Электроэнергия поступает на якорные обмотки электродвигателя с помощью коллекторного узла. Во время работы аппарата вращается якорь, появляется контакт, число оборотов довольно большое, это ведет к сильному трению. Щетки образуют «скользящий» контакт, который переводит механику в электрическую энергию. Основной их задачей является: снимать и подводить ток на коллекторы. Электрический ток снимается и с контактных колец. Главное, чтобы щетки были правильно установлены. В комплект с ними входят наконечники с проводами, направленные на качественный крепежный механизм болтов, расположенных на щетках.

Существуют различные их виды:

Существуют также усовершенствованные модели щеток в пластмассовом корпусе. По видам они ничем не отличаются от вышеперечисленных, только имеют защиту в виде корпуса или оболочки из пластика.

Замыкание двигателя

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.

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:

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:

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.

Источник