Щетки двигателя поставляются с металлическим проводником и без него. Проводник крепится к щетке путем надувания, обжима или сварки. Щеточные поводки выпускаются в следующих качествах:
Электродвигатели
С электродвигателями может случиться многое, поэтому в большинстве случаев их обслуживание и ремонт лучше проводить в профессиональной мастерской. Однако некоторые основные работы с некоторыми электродвигателями можно выполнить самостоятельно, а именно: заменить изношенные угольные щетки и очистить коммутатор.
Универсальные двигатели устанавливаются во многих типах бытовых электроприборов, от стиральных машин и пылесосов до электроинструментов — как сетевых, так и аккумуляторных. Двигатель называется «универсальным», поскольку он может работать как с переменным, так и с постоянным током. В бытовой электросети переменный ток — это переменный ток, а постоянный ток подается от батарей и выпрямителей.
Типичный электродвигатель общего назначения преобразует электрическую энергию в механическую посредством явления электромагнетизма. Прохождение электрического тока через две кабельные катушки создает магнитное поле. В двигателе эти катушки — обмотки — окружены блоком из листовой стали, который концентрирует магнитное поле. Металлический блок и катушки вместе образуют электромагнит, который в электродвигателе называется катушкой возбуждения.
Рис. 1 Электродвигатель общего назначения.
| 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. Вокруг якоря намотано несколько отдельных обмоток (обмотки якоря). На двух концах каждой обмотки находятся два контакта с медными полосками. Они сгруппированы в цилиндр на одном конце якоря; контакты пары расположены друг напротив друга на цилиндре. Эти контакты вместе образуют так называемый коллектор.
Противоположные кусочки углерода (угольные щетки) прижимаются к двум противоположным контактам. Электрический ток, подаваемый на щетки, проходит через них к паре коллекторных контактов, а затем к соответствующей обмотке якоря, создавая магнитное поле. Под действием магнетизма это магнитное поле взаимодействует с магнитным полем обмотки возбуждения — северный полюс одного поля и южный полюс другого поля притягиваются друг к другу, заставляя якорь вращаться в определенном направлении.
Рис. 2 Противоположные полюса притягиваются
Вращение перемещает щетки к другой паре контактов коллектора, создавая другое магнитное поле. Каждое новое поле, в свою очередь, взаимодействует с обмоткой возбуждения, заставляя якорь плавно вращаться.
Электродвигатели постоянного тока
Двигатели постоянного и переменного тока работают по схожим принципам, но двигатель постоянного тока имеет постоянные магниты вместо обмотки возбуждения.
В аккумуляторных электроинструментах, таких как дрели, лобзики и кусторезы, используются двигатели постоянного тока, питающиеся от батарей напряжением до 30 В и более. Обычно для получения достаточного тока несколько батарей соединяются последовательно.
Изменение направления вращения двигателя постоянного тока осуществляется путем изменения полярности напряжения на клеммах двигателя. На электроинструментах это делается с помощью соответствующего выключателя.
Замена двигателя постоянного тока обычно обходится дешевле, чем его ремонт. Однако, возможно, стоит приобрести запасные щетки и почистить коммутатор. Не все двигатели постоянного тока имеют угольные щетки — некоторые просто имеют металлические пружины, которые касаются коммутатора.
Асинхронные электродвигатели
Универсальные двигатели используются в большинстве бытовых приборов, но в некоторых случаях предпочтение отдается асинхронным двигателям. Асинхронные двигатели работают относительно тихо, так как у них нет щеток и угольной пыли, засоряющей двигатель. Двухфазный двигатель имеет сложный набор обмоток, называемых обмотками статора или статорными обмотками (эквивалент обмотки возбуждения), окружающих цилиндрический алюминиевый или стальной ротор. Здесь нет чисто электрического соединения с ротором, а вращение вызывается другой обмоткой статора, называемой обмоткой стартера. Часто конденсатор подключается последовательно с обмоткой стартера для увеличения пускового момента двигателя.
Рис. 3 Двухфазный асинхронный двигатель
| 1. Статорная обмотка | 2. Ротор |
Двухфазный асинхронный двигатель похож на двухфазный двигатель, но имеет только одну обмотку статора, 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 расщепленным полюсом
| 1. Медные проводники | 2. Статорная обмотка |
Поскольку нет щеток, которые можно заменить самостоятельно, лучше всего доверить обслуживание и ремонт асинхронных двигателей профессионалам.
Искрят щетки двигателя стиральной машины
Многие владельцы стиральных машин заметили, что после замены щеток в инверторном двигателе стиральная машина искрит. Несмотря на пугающий вид этого явления, искрение щеток двигателя стиральной машины является совершенно нормальным явлением, поскольку новые детали после замены некоторое время не могут установить правильный контакт с коллектором, вызывая искрение до тех пор, пока они не расплавятся. Однако во время этого процесса не следует позволять «домработнице», распыляющей искры, ждать, пока щетки отмоют, так как это является нарушением правил пожарной безопасности. Давайте подробнее рассмотрим, как безопасно запустить новые щетки стиральной машины.
Как заранее притереть щетки?
Мы уже знаем, почему щетки двигателя плохо искрят, теперь нам просто нужно выяснить, как правильно устранить эту проблему. Поскольку двигатель подачи в современной стиральной машине вращается очень сильно, вы не можете просто заменить щетки и ничего не делать для того, чтобы они продолжали работать. Для устранения причин искрения место контакта щетки с коллектором должно быть как можно больше, поэтому новые детали должны быть тщательно подобраны в соответствии с функциями коллектора. Для этого вам понадобится лат. регулятор скорости или электронный регулятор скорости с тахо-датчиком. Проще всего купить регулятор в магазине техники или на рынке — подойдет Озон или AliExpress.
После замены щеток медленно увеличьте скорость до максимальной, и если появятся искры, осторожно уменьшите скорость до полного исчезновения искр. Затем дайте прибору постоять 20-30 минут и после перерыва снова увеличьте скорость до максимальной. Повторяйте процесс до тех пор, пока на максимальной скорости не перестанут появляться искры. Кроме того, перед подключением протрите коллектор тканью, чтобы удалить оксидную пленку. Не рекомендуется обрабатывать щетки наждачной бумагой перед использованием, так как это может привести к повреждению компонентов.
Меняем щетки правильно
Замена щеток также может быть выполнена неопытными и начинающими пользователями, но мы написали подробные инструкции для каждого случая, чтобы помочь вам избежать элементарных проблем при установке. Внимательно следуйте каждому пункту, чтобы устранить все причины искрения.
- Откройте заднюю стенку стиралки, отключите проводку от мотороа и выкрутите все удерживающие его винты.
- Найдите щетки, установленные с обеих сторон корпуса движка.
- С помощью отвертки нажмите на рычаг щетки, чтобы снять ее.
Не забудьте сфотографировать, в какую сторону скручен уголь, чтобы при сборке у вас был пример того, как избежать искр, вызванных неправильной установкой.
- Изучите внешний вид щеток. Если выступающая часть угла составляет меньше 1,5 сантиметра, то деталь нужно заменить, а в противном случае причину искрения, тряски и шума придется искать в другом месте.
- Зачистите поверхность двигателя, используя для этого наждачную бумагу 0 зернистости, плюс, тряпку, для удаления пыли.
- Надежно закрепите новые щетки на положенное место.
Даже если сломана только одна щетка, всегда следует заменять узел попарно, чтобы детали были в одинаковом состоянии.
Если вы не можете позволить себе купить полностью новый щеточный узел, можно заменить только угольный выступ элемента. В этом случае инструкции будут следующими:
- разбираем пластмассовую оболочку, для чего ее нужно разделить на две части;
- с помощью паяльника извлекаем изношенную пластину и расправьте пружину;
- замеряем длину новой щетки, которая обязана идеально соответствовать футляру;
- лудим, очищаем контакты, выравниваем провод, а затем, используя за ориентир бронзовую направляющую, устанавливаем уголек, паяем провода и до щелчка закрываем корпус.
После этой процедуры необходимо установить только двигатель. Действуйте в обратном порядке и не забудьте затянуть все крепежные винты.
Как центровать ротор в дрели перед шлифовкой
Отцентрируйте ротор в сверлильном патроне, чтобы обеспечить минимально возможное отклонение радиальной поверхности коллектора от вала ротора.
Сначала проверьте скольжение зажимных губок. Зажмите сверло в тисках и вставьте сверло большего размера в сверлильный патрон.
Пока дрель вращается, поднесите карандаш к вращающейся стороне дрели и коснитесь им упора. Если отклонение минимально, карандаш проведет сплошную линию на поверхности сверла. Если отклонение значительное, замените сверлильный патрон дрели или найдите дрель с меньшим отклонением сверлильного патрона.
Теперь затяните вал ротора вместо сверла и используйте тот же метод для определения проскальзывания ротора или коллектора.
Процесс шлифования коллектора
Процесс коллекторного шлифования следует начинать с выбора шлифовального материала. Рекомендуется отшлифовать коллектор наждачной бумагой или наждаком.
Выбирайте наждачную бумагу с разными номерами, начиная с номера 100 и выше.
Теперь приступайте к шлифовке. Прижмите деревянный брусок с наждачной бумагой к коллектору, вращайте дрель и шлифуйте, не прижимая плотно брусок к поверхности коллектора.
Шлифовка коллектора на дрели
Рекомендуется проводить процесс шлифовки на роторах, которые уже эксплуатировались с немного изношенным коллектором.
Правильная чистка зубов
Если вы заменили коллектор на роторе перфоратора Makita 2470, то после установки коллектора на вал его необходимо заточить. Это делается для устранения радиального отклонения поверхностей лопастей нового коллектора относительно вала якоря.
Лучше всего вытачивать коллектор на токарном станке с вертелом. Но это можно сделать и дома. На видео показано, как заточить коллектор.
Как правило, щеточные патрубки располагаются друг напротив друга на вращающихся молотках. При длительном использовании щеток в коллекторе образуются бороздки, которые создают волнистую поверхность. Это можно исправить только путем вращения коллектора на токарном станке.
Чтобы уменьшить образование канавок в коллекторе, старайтесь располагать гнезда щеток в ряд.
Как зачистить пазы коллектора перфоратора
Однако канавки между лезвиями следует очищать, поскольку миканит, уплотнительный материал между лезвиями, тверже медных лезвий и изнашивается менее быстро. Со временем миканитовые уплотнения будут изнашиваться меньше, а их высота превысит высоту медных лопастей.
Чтобы компенсировать высоту ножей, пазы между ножами фрезеруются, или, проще говоря, делаются скошенными.
Для этого лучше всего использовать ножовку, заточенную на ширину паза коллектора.
Фрезерование паза вручную
Металлическую линейку кладут параллельно краю паза, пилу прижимают к краю и тянут с легким нажимом. Паз фрезеруется на уровне медной пластины.
Фрезерование паза завершается удалением остатков материала щетинной щеткой и снятием фаски наждачной бумагой. Скрабирование лучше всего проводить с помощью войлока.
Все фрезерование должно быть завершено шлифованием и выдуванием.
Состояние подшипников также влияет на износ распределителя. При износе подшипников увеличивается отклонение распределителя, что в свою очередь ускоряет износ угольных щеток. Чтобы избежать истощения коллекторов, мы рекомендуем заменять подозрительные подшипники на новые.
Виды щеток
Существуют различные классы щеток, подходящие для различных условий включения:
- 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 подходят для промышленного применения; для бытового применения предлагаются щетки типов G33MI, G33, G30, G31.
Смотреть галерею
Первый способ.
Сначала требуется грубая подгонка щеток к коллектору — это делается с помощью напильника и плотной бумаги. Следующий:
- Щетки устанавливаются на место, и под них подкладывается специальная шлифовальная стеклянная бумага (№ 00). Ее рабочая поверхность должна быть обращена к щеткам. Отрезок бумаги отмеряется таким образом, чтобы по длине он был равен приблизительно 1.5 длине окружности коллектора.
- Якорь поворачивается вручную до того момента, когда бумага станет соприкасаться со всей поверхностью щеток и шлифовать ее.
- Механизм очищается от угольной пыли и продувается сильной струей сжатого воздуха.
- Двигатель включается с нагрузкой 25-30 % от номинальной для более тщательной пришлифовки щеток.
Поскольку наличие пыли и абразива в двигателе может вызвать короткое замыкание в кронштейне щеткодержателя, необходимо после процесса шлифовки продуть генератор сжатым воздухом.
Выбор щеточного контакта
Самое важное при выборе щеток электродвигателя — знать параметры изношенных щеток. Помимо геометрических размеров, новая кисть должна соответствовать качеству графита, типу проволоки и сечению. Не обязательно использовать ту же марку, что и оригинал, но твердость щетки двигателя и условия эксплуатации должны совпадать. Толщина проволоки не должна быть меньше, чем у оригинала, но ее гибкость должна быть такой же, как у оригинала. Основные ошибки при выборе 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!
Когда требуется притирка щеток электродвигателя
Эта процедура должна выполняться, когда:
- Установке новых щеток взамен износившихся.
- Их неравномерном износе по длине.
- Неправильном скосе рабочей поверхности щеток при допустимой высоте.
Регулярно проверяйте состояние держателей и щеток, чтобы избежать короткого замыкания и повреждения двигателя. Проверьте упругость пружин щеткодержателя с помощью рычажного или пружинного динамометра. Если эластичность ниже спецификации, щетки вибрируют, и коллектор изнашивается быстрее.
Показателями правильного выбора и установки щеток являются:
- Соответствие щеток марке двигателя.
- Их свободное вращение на оси щеткодержателя.
- Полное прилегание поверхности деталей к коллектору.
Причины почему искрят щетки
На болторезе очень часто можно наблюдать искры от кисти. Это обнаруживается через вентиляционные отверстия в корпусе электроинструмента. Мастера удивляются, почему щетки болтореза искрят, даже если их сразу же заменить. Для этого существует множество причин, и чтобы их выяснить, необходимо разобраться в конструкции электроинструмента. Если вы знаете, как устроена угловая шлифовальная машина внутри, то несложно понять, почему щетки искрят.
Читайте также: Расчет полевого транзистора Шоттки с использованием модели гидродинамики.
Ниже перечислены причины, которые приводят к вспышкам высоких щеток в угловых шлифовальных машинах:
- Неисправности обмотки якоря. Если возникает нарушение изоляции обмотки якоря, то в итоге это способствует развитию межвиткового замыкания, а также замыканию на сердечник. Кроме того, может произойти обрыв обмотки, что в итоге станет причиной повышения нагрузки. Характерным признаком неисправности обмотки якоря является снижение оборотов, увеличение шума и падение мощности
- Щетки плохо прижимаются к коллектору. За прижим основной части отвечает пружинка, которая со временем эксплуатации теряет свои изначальные пружинящие свойства
- Обмотка ротора оборвалась от медной пластины коллектора — такое явление встречается крайне редко, однако при перегрузке электроинструмента, вполне может возникнуть
- Нарушается центрирование якоря электромотора, что в итоге способствует сильному искрению щетки на болгарке
- Нарушена форма коллектора. Коллектор, состоящий из медных ламелей, имеет цилиндрическую форму, которая может быть нарушена при перемотке ротора. При малейшей деформации формы коллектора, будет возникать искрение щеток
- Нарушение изоляции между ламелями коллектора. Каждая пластина коллектора изолирована между собой, а при нарушении миканитового изоляционного слоя, происходит возникновение искрения. Изоляция между пластинами может быть нарушена также по причине оседания графитового слоя в пазах
- При износе подшипников якоря. Если подшипники неисправны, то возникает биение вращающегося якоря, и как следствие, возникают признаки искрения
- Искривление вала ротора. Согнуть его трудно, но если это происходит, то двигатель начинает работать с нагрузкой. Чтобы инструмент не вышел из строя, рекомендуется заменить ротор
- При неправильном припаивании концов обмоток якоря к медным пластинам коллектора. Такие ошибки не допускаются на заводе, однако их может допустить обмотчик, который перематывает якорь электроинструмента
- Не подходящий состав графитовых щеток. Рассматриваемые детали изготавливают из угля и графита, добавляя при этом разные виды примесей. Делается это неспроста, а для того, чтобы использовать щетки в зависимости от напряжения и частоты вращения вала. Графит бывает мягким и жестким. Чем ниже напряжение питания, тем мягче выбирается марка графита. Для высоковольтных электроинструментов необходимо брать жесткие щетки, которые в составе не имеют меди
- Деформация ламелей по причине их нагрева. Если болгарка испытывает чрезмерные нагрузки, то может произойти деформация одной или нескольких ламелей коллектора. Пластины приподнимаются относительно остальных, в результате чего нарушается контакт. Такая неисправность вызывает сильное искрение щеток при работе электроинструмента
- Плохой контакт в месте подключения щетки. Если клемма неплотно соединяется с устройством, то итог такого нарушения контакта может проявляться в виде чрезмерного искрения
- Наличие нагара на медных пластинах — периодически или регулярно рекомендуется выполнять очистку поверхности медных ламелей от нагара. Нагар обычно проявляется по причине износа щеток, поэтому при обнаружении почернений на поверхности коллектора, его следует протереть спиртом
Признаки плохой притирки щеток
Плохо расчесанную щетку можно распознать по следующим признакам:
- искрение;
- сильный шум;
- нарушение коммутации механизма;
- вибрация.
Правильная чистка щеткой обеспечивает равномерное распределение тока по рабочей поверхности, что приводит к улучшению работы электродвигателя.
Научившись обращаться с расческой, вы сможете самостоятельно устранять мелкие неисправности машины и проводить профилактическое обслуживание, не вызывая специалиста.
