Как отремонтировать коллектор якоря электродвигателя

Ремонт коллекторных электродвигателей

В бытовом оборудовании используются электродвигатели различных типов, в зависимости от условий работы, предназначения и функциональности электроприбора. Например, для электрооборудования со стабильным режимом работы больше подходят асинхронные двигатели, а для электродрелей, стиральных машин, кухонных комбайнов и т. п. нужно применение коллекторных электродвигателей, так как требуется частое изменение скорости вращения вала.

Выход из строя коллекторного двигателя делает электроприбор полностью непригодным для эксплуатации, а дорогостоящие услуги ремонтных мастерских заставляют владельцев испорченного бытового оборудования принимать решение о приобретении нового товара. Но при наличии некоторых навыков и в условиях ограниченного бюджета многие домашние мастера задумываются о целесообразности ремонта электродвигателей своими руками.

Разобранный коллекторный электродвигатель

Проверка цепей питания

При починке вышедшего из строя электрооборудования иногда до ремонта коллекторного двигателя дело не доходит – оказывается, что неисправна розетка удлинителя, перебит шнур питания, открутилась клемма подключения, или заело выключатель. Следует проверить наличие напряжения на узлах цепи питания коллекторного электродвигателя на 220В, начиная от штепсельной вилки, заканчивая контактной колодкой подключения.

Прозвонить шнур питания и кнопку включения

Поскольку у коллекторных электродвигателей сопоставление электромагнитных полей происходит из-за постоянного переключения роторных обмоток (коллекторные щетки), то механическая причина потери электрического контакта в коллекторе является наиболее распространенной. Принцип действия коллекторных двигателей описан в предыдущей статье, а ниже будет дано несколько советов по ремонту и замене контактов ротора (якоря).

Ротор (якорь) коллекторного электродвигателя

В различных автономных электроинструментах, кухонных электроприборах и в детских игрушках часто используется коллекторный двигатель постоянного тока. Питание данных электродвигателей осуществляется постоянным напряжением, поступающим от аккумуляторов, выпрямителей, или управляющих контроллеров. Не всегда наличие напряжения указывает на работоспособность источника питания (аккумулятор может быть посажен), поэтому следует также проверять ток коллектора и всей цепи при включении коллекторного электродвигателя.

Маломощный коллекторный двигатель постоянного тока с контроллером управления

Если электропривод оборудования перестал вращаться, в первую очередь следует проверять поступление напряжения на входные контакты коллекторного двигателя при его включении

Кратко об устройстве коллекторных электродвигателей

В коллекторных электродвигателях магнитные поля статора и ротора взаимодействуют под углом, максимально выгодным для придания валу момента вращения. Датчиком угла поворота (положения ротора) и одновременно системой переключения являются коллекторные щетки на роторе. Система катушек с магнитопроводами, создающая результирующее электромагнитное поле для придания момента называется якорем.

Принцип действия коллекторного электромотора на примере двигателя постоянного тока

В большинстве коллекторных электродвигателей якорем является ротор, электромагнитное поле которого «цепляется» за магнитные поля магнитов или статорных обмоток возбуждения. Поэтому под словом «якорь» часто понимают ротор коллекторного двигателя, так как переключение обмоток статора является более сложным и менее эффективным.

Якорь (ротор) электродвигателя

Коллекторные электродвигатели постоянного тока с магнитами используются в основном в детских игрушках и в электроприводных устройствах автомобилей. Для создания мощного магнитного поля и более сильного крутящего момента применяют катушки возбуждения, которые подключаются несколькими способами:

Схемы подключения катушек возбуждения в двигателе постоянного тока

Оставляя в стороне теорию, следует заметить, что коллекторные электродвигатели постоянного тока с последовательным возбуждением могут также работать от переменного напряжения, по сути, являясь универсальными. Данные двигатели имеют дополнительный вывод для подключения переменного напряжения и нашли широкое применение в различных электроинструментах, благодаря «гибким» характеристикам изменения скорости оборотов и момента вращения.

Схема подключения катушек возбуждения и обозначение универсального коллекторного двигателя

Проверка катушек возбуждения

Исходя из устройства коллекторного электродвигателя, поиск неисправностей можно условно разделить на проверку катушек возбуждения (или постоянных магнитов) и обмоток ротора. При ремонте двигателей постоянного тока с магнитами следует обращать на них внимание в поисках трещин, так как они ухудшают напряженность магнитного поля, что снижает общие характеристики электродвигателя.

Разрез коллекторного двигателя с постоянными магнитами

Проверку катушек возбуждения производят омметром, проверяя их проводимость, а также мегомметром, исключая пробой на корпус. Поскольку межвитковое замыкание в витках катушки возбуждения выявить крайне трудно, пользуясь только мультиметром, то используют косвенные методы, проверяя цвет проводов обмоток на наличие следов перегрева или видимых повреждений. Зная точное сопротивление катушек возбуждения из паспорта электродвигателя, можно сопоставить данные с результатами измерений омметром.

Статорные катушки возбуждения

Поскольку межвитковое замыкание в витках катушек возбуждения является редкой неисправностью, то ограничиваются только проверкой данных обмоток, перенося внимание на проверку и ремонт якоря электродвигателя. Якорь коллекторного двигателя можно условно разделить на несколько частей:

Устройство якоря электродвигателя

Осмотр механики коллекторного двигателя

При ремонте любого электродвигателя следует проверять свободный ход вала, который зависит от износа подшипников. Продолжительное инерционное вращение ротора, отсутствие скрежета, скрипов, радиального и осевого биения вала указывает на хорошее качество подшипников при поиске причины чрезмерного нагрева коллекторного электродвигателя. Убедившись в исправности механики, можно проверять электрическую составляющую электродвигателя.

Часто бывает, что поломка в механике электродвигателя или всего электрооборудования является причиной неисправности в электротехнической части двигателя

Например, части разлетевшегося внутри электромотора подшипника или попадание осколков от других механизмов могут повредить роторные и статорные обмотки коллекторного двигателя. Поэтому разбирая электроприбор или электроинструмент, всегда следует обращать внимание на исправность других механизмов, ведь коллекторных электродвигатель внутри корпуса открыт и незащищен от попадания мелких предметов, способных его повредить.

Во многих электроинструментах двигатель не защищен от попаданий мелких предметов

Профилактика и ремонт щеток

В коллекторных электродвигателях контактные щетки издают шум при нормальной работе, поэтому при ручном тестировании свободного хода вала двигателя необходимо уметь различать характер издаваемых щетками звуков. Характерные щелчки и шорох должны быть равномерными, без хаотичного скрежета и заклинивания. Очень часто причиной потери электрического контакта является механическое заклинивание контактных щеток коллектора.

Некоторые узлы коллекторного двигателя

Коллекторная щетка состоит из держателя, графитового контактора и прижимной пружины. Иногда пружина ослабевает, и ее нужно немного растянуть для большей прижимной силы. Из-за истирания графита образуется мелкая крошка, которая вместе с пылью и влагой загрязняет зазор между графитовым контактором и держателем. В данном пространстве образуются наслоения, которые высыхают и затвердевают от нагрева щеток, тем самым фиксируя их.

Устройство коллекторный щеток

Данное заклинивание щеток из-за затвердевшей грязи в держателе часто является причиной невозможности запуска ранее исправно работавшего коллекторного электродвигателя. Пока работающий двигатель издает вибрацию, прижимная пружина может преодолевать сопротивления наслоений, и контакт с ламелями коллектора сохраняется. Но после выключения скопившаяся грязь застывает, щетка фиксируется и уменьшается из-за охлаждения, образуя зазор, разрывающий контакт с ламелями.

Ламели коллектора якоря электродвигателя

Проверить прижимную силу щетки можно поддев графит ножом или мелкой отверткой – контактор должен свободно двигаться в держателе, упруго отскакивая, ударяясь в ламели. В противном случае щетку и держатель можно почистить, промыть в растворителе, или немного спилить грани графитового контактора для большего зазора. Если выработка щетки почти дошла до порога ресурса, то ее лучше заменить на новую. При невозможности найти идентичную замену щетки, подбирают наиболее близкий вариант и спиливают грани графитового контактора до нужных размеров.

Новые щетки нужно обточить напильником для придания нужного размера

Ремонт и профилактика коллектора

Коллектор двигателя состоит из контактных пластин – ламелей подключенных к выводам якорных обмоток. Большой рабочий ток коллектора, и образование из-за электромагнитной индукции реактивной ЭДС переключающихся обмоток, приводит к повышенному искрению при контакте щеток и ламелей. Сильное искрение приводит к выгоранию ламелей, из-за чего они покрываются порами и кавернами. Ухудшение качества поверхности ламелей приводит к еще большему искрообразованию и убыстряет их износ в лавинообразной прогрессии.

Загрязнение коллектора

Первоначальной причиной износа коллектора является загрязнение ламелей графитовой крошкой от стирающихся щеток. Зазоры между ламелями предназначены для их изоляции, но попадающая в промежутки графитовая пыль является проводником тока, что ухудшает характеристики коллекторного электродвигателя и приводит к образованию так называемой круговой искры. Если в процессе работы электродвигателя искра как бы тянется от щеток по окружности коллектора, то его ламели загрязнены, и их нужно почистить.

Круговая искра в коллекторе

Чистку ламелей коллектора производят ластиком, губкой, или мелкой наждачной бумагой, прочищая зазоры шилом. Если загрязнение сильное, можно воспользоваться напильником, но нужно быть осторожным, чтобы не исказить геометрию окружности коллектора неравномерным спиливанием. Еще одной причиной загрязнения коллектора является коррозия материала ламели с образованием слоев окиси, которые также нужно очистить.

Очистка коллектора губкой

Если после очистки ламелей обнаружены глубокие каверны от коррозии или искрения, то ремонт коллектора производят при помощи нанесения меди на пластины сваркой или гальваническим методом для заделки изъянов. Поскольку напильником очень трудно придать правильную форму коллектору, производят его обточку на токарном станке. В некоторых случаях, если есть возможность приобрести новый коллектор, производят его замену, но в этом случае предстоит кропотливая работа по присоединению многочисленных выводов якорной обмотки.

Проточка коллектора на токарном станке

Проверка и перемотка обмоток

Если катушки возбуждения, щетки и ламели коллектора в удовлетворительном состоянии, нужно проверить целостность обмоток ротора. Вначале проводят визуальный осмотр обмоток и выводов, присоединенных к контактным пластинам коллектора.

Почернение проводов обмоток сразу укажет на необходимость перемотки или замены якоря. Если на вид обмотки в удовлетворительном состоянии, то нужно проверить целостность выводов, которые на заводе заливаются клеем, эпоксидной смолой, или покрываются специальным изоляционным материалом.

Внимательно осмотреть коллектор и соединения выводов обмоток

При невозможности визуальной проверки целостности соединений выводов обмоток, можно приложить щупы мультиметра к двум соседним ламелям и запомнить сопротивление, повторив данную процедуру по кругу. Если на каком-то этапе измерения покажут сильное отклонение, то возможен обрыв в обмотке якоря или межвитковое замыкание.

От мощности электродвигателя, а также типа обмотки якоря (волновой или петлевой) зависит измеренное сопротивление, поэтому нужно изучать схему соединения якорных обмоток конкретного электродвигателя для более точной проверки. Существуют специальные приборы для поиска межвиткового замыкания в якорях.

Дроссель для проверки якоря — при наличия межвиткового замыкания пластина будет дребезжать

Катушки возбуждения устроены проще, поэтому их перемотать легче. Обмотки якоря укладываются во внешние пазы магнитопровода ротора и подключаются по сложной схеме в зависимости от типа двигателя. Замену статорных и роторных обмоток (перемотку) производят в мастерских на специальном оборудовании – обмоточных станках.

Самостоятельная перемотка якоря небольшого коллекторного двигателя в домашних условиях возможна вручную при наличии точных параметров обмоток, идентичного обмоточного провода, схемы подключения, а также времени и усердия. В мастерских имеются специальные намоточные станки, как показано на видео:

Источник

Ремонт коллектора якоря электродвигателя своими руками

Слева на права мотаем(моя ставка),половины катушек разделяем через вал Если очень надо,то 0,4 сечение найдется.Обмотки с двигателя не в утиле еще?Взвесить и сколько грамм

Устройство якоря болгарки

Якорь двигателя болгарки представляет собой токопроводящую обмотку и магнитопровод, в который запрессован вал вращения. Он имеет на одном конце ведущую шестерню, на другом коллектор с ламелями. Магнитопровод состоит из пазов и мягких пластин, покрытых лаком для изоляции друг от друга.

Схема якоря болгарки

В пазы по специальной схеме уложены по два проводника якорной обмотки. Каждый проводник составляет половинку витка, концы которого попарно соединяются на ламелях. Начало первого витка и конец последнего находятся в одном пазу, поэтому они замкнуты на одну ламель.

Простая волновая обмотка

В простой волновой обмотке концы каждой секции присоединены к пластинам коллектора, находящимся на расстоянии, называемом шагом обмотки по коллектору,

где К — число коллекторных пластин в коллекторе.

На рис. 13.5 показана схема простой волновой обмотки якоря. Секции обмотки образуют две параллельные ветви (2а = 2). Число параллельных ветвей в обмотке и число секций в каждой ветви определяют ток Iа и ЭДС Еаобмотки якоря:

где S — количество секций в обмотке якоря; ес — ЭДС одной секции; Iс — допустимое значение тока в секции.

Как проверить якорь болгарки на исправность

Виды неисправностей якоря:

Если якорь неисправен, происходит перегрев двигателя, оплавляется изоляция обмотки, витки коротко замыкаются. Отпаиваются контакты, соединяющие обмотку якоря с пластинами коллектора. Прекращается подача тока и двигатель перестаёт работать.

Виды диагностики якоря:

Стандартная диагностика

Прежде чем взять прибор для диагностики, осмотрите якорь. На нём могут быть повреждения. Если проводка оплавилась, подгоревший изоляционный лак оставит чёрные следы или специфический запах. Можно увидеть погнутые и смятые витки либо токопроводящие частицы, например, остатки припоя. Эти частицы являются причиной короткого замыкания между витками. Ламели имеют загнутые края, называемые петушками, для соединения с обмоткой.

Из-за нарушения этих контактов ламели выгорают.

Другие повреждения коллектора: приподнятые, изношенные или пригоревшие пластины. Между ламелями может скапливаться графит от щёток, что тоже указывает на короткое замыкание.

Загнутые пластины коллектора

Как проверить с помощью мультиметра

Проверка индикатором короткозамкнутых витков (ИКЗ)

Попадаются якоря, у которых не видно проводов, подсоединённых к коллектору из-за заливки непрозрачным компаундом или из-за бандажа. Поэтому трудно определить коммутацию на коллекторе относительно пазов. Поможет в этом индикатор короткозамкнутых витков.

Этот прибор имеет небольшие размеры и прост в эксплуатации.

Сначала проверьте якорь на отсутствие обрывов. Иначе, индикатор не сможет определить короткое замыкание. Для этого тестером измерьте сопротивление между двумя соседними ламелями. Если сопротивление превышает среднее хотя бы в два раза, значит, есть обрыв. При отсутствии обрыва переходите к следующему этапу.

Регулятор сопротивления позволяет выбрать чувствительность прибора. У него имеются две лампочки: красная и зелёная. Настройте регулятор так, чтобы красная лампочка начала гореть. На корпусе индикатора есть два датчика в виде белых точек, расположенных на расстоянии 3 сантиметра друг от друга. Приложите индикатор датчиками к обмотке. Медленно крутите якорь. Если загорится красная лампочка, значит, есть короткое замыкание.

Видео: ИКЗ в работе

Внешний осмотр

Обнаружить неисправность можно при неравномерном нагреве корпуса инструмента. Касаясь рукой, вы ощущаете перепад температуры в разных местах корпуса. В этом случае инструмент необходимо разобрать и проверить его тестером и другими способами.

При возникновении замыкания витков статора и поиска неисправностей, в первую очередь проводим осмотр витков и выводов. Как правило, при замыкании увеличивается сила тока, проходящая по обмоткам, и возникает их перегрев.

Возникает большее замыкание витков в обмотках статора и повреждается слой изоляции. Поэтому начинаем определение неисправностей проведением визуального осмотра. Если прожогов и поврежденной изоляции не обнаружено, то переходим к выполнению следующего этапа.

Возможно причина поломки в неисправности регулятора напряжения, возникающая при увеличении токов возбуждения. Для обнаружения проблемы проверяются щетки, они должны быть сточены равномерно и не иметь сколов и повреждений. Затем следует выполнить проверку с помощью лампочки и 2 аккумуляторов.

Диагностика прибором проверки якорей (дросселем)

Прибором проверки якорей определяют наличие межвиткового замыкания обмотки. Дроссель представляет собой трансформатор, у которого есть только первичная обмотка и вырезан магнитный зазор в сердечнике.

Схема прибора проверки якорей

Когда мы кладём ротор в этот зазор, его обмотка начинает работать как вторичная обмотка трансформатора. Включите прибор и положите на якорь металлическую пластину, например, металлическую линейку или ножовочное полотно. Если имеется межвитковое замыкание, от местного перенасыщения железа пластина будет вибрировать либо намагничиваться к корпусу якоря. Поворачивайте якорь вокруг оси, перемещая пластину так, чтобы она лежала на разных витках. Если замыкания нет, то пластина будет свободно перемещаться по ротору.

Прибор проверки якорей

Видео: Как сделать дроссель своими руками и проверить якорь

Почему неисправность инструмента чаще всего касается именно ротора?

Во время работы, на ротор приходятся самые большие нагрузки, а именно:

При неправильной или слишком длительной эксплуатации, поломка электроприбора может заключаться именно в якоре, так еще называют ротор, который может нуждаться в ремонте или полной замене. Но перед тем, как убедится в неисправности именно этой детали, необходимо удостоверится, действительно ли она вышла из строя.

Как отремонтировать якорь в домашних условиях

Из-за якоря происходит треть поломок шуруповёрта. При каждодневном интенсивном режиме работы неисправности могут возникнуть уже в первые полгода, например, при несвоевременной замене щёток. При щадящем использовании шуруповёрт продержится год и более.

Якорь можно спасти, если не нарушена балансировка. Если во время работы прибора слышен прерывистый гул и идёт сильная вибрация, то это нарушение балансировки. Такой якорь подлежит замене. А отремонтировать можно обмотку и коллектор. Небольшие короткие замыкания устраняются. Если повреждена значительная часть обмотки, её можно перемотать. Изношенные и сильно повреждённые ламели проточить, нарастить или впаять. К тому же не стоит браться за ремонт якоря, если вы неуверены в своих возможностях. Лучше его заменить или отнести в мастерскую.

Проточка коллектора

Со временем на коллекторе образуется выработка от щёток. Чтобы от неё избавиться, необходимо:

Проточить коллектор, используя резцы для продольного обтачивания, то есть проходные резцы.

Проходной прямой резец

Не забудьте очистить ротор от стружки, чтобы не произошло замыкания.

Видео по теме

Как перемотать якорь

Перед тем как разобрать якорь, запишите или зарисуйте направление обмотки. Оно может быть влево или вправо. Чтобы его определить правильно, посмотрите на торец якоря со стороны коллектора. Наденьте перчатки, возьмите острые кусачки или ножовку по металлу. Удалите лобовые части обмотки. Коллектор нужно почистить, а снимать необязательно. Аккуратно, не повреждая пазовые изоляторы, выбейте стержни оставшихся частей обмотки с помощью молотка и металлического зубила.

Видео: Снимаем обмотку

Надфилем, не повреждая плёнки изолятора, удалите остатки пропитки. Посчитайте проводники в пазу. Высчитайте число витков в секции и измерьте диаметр провода. Нарисуйте схему. Нарежьте из картона гильзы для изоляции и вставьте их в пазы.

Видео: Намотка влево и вправо

После намотки сварите выводы секций с петушками коллектора. Теперь проверьте обмотку тестером и индикатором короткого замыкания. Приступайте к пропитке.

Инструкция по пропитке (с учётом регулятора числа оборотов)

Пропитка под наклоном

Сушка якоря на воздухе до полимеризации

В конце процесса слегка проточите коллектор. Балансируйте якорь при помощи динамической балансировки и болгарки. Теперь проточите окончательно на подшипнике. Необходимо прочистить пазы между ламелями и отполируйте коллектор. Сделайте окончательную проверку на обрывы и замыкания.

Особенность обмотки для болгарок с регулируемым числом оборотов в том, что ротор намотан с запасом мощности. Плотность тока влияет на число оборотов. Сечение провода завышено, а количество витков занижено.

Причины неисправностей

Причинами поломки ротора может быть неправильная эксплуатация электроинструмента, которая представлена следующими факторами:

Ремонт: Устранение пробоя изоляции

Если пробой изоляции был небольшой и вы его нашли, необходимо очистить это место от нагара и проверить сопротивление. Если его значение нормальное, заизолируйте провода асбестом. Сверху капните быстросохнущим клеем типа «Супермомент». Он просочится через асбест и хорошо заизолирует провод.

Если вы так и не нашли место пробоя изоляции, то попробуйте аккуратно пропитать обмотку пропиточным электроизоляционным лаком. Пробитая и непробитая изоляция пропитается этим лаком и станет прочнее. Высушите якорь в газовой духовке при температуре около 150 градусов. Если и это не поможет, попробуйте перемотать обмотку или поменять якорь.

Пайка пластин коллектора

Ламели установлены на пластмассовую основу. Они могут быть стёрты до самой основы. Остаются только края, до которых щётки не достают.

Такой коллектор можно восстановить методом пайки.

Повреждённая пластина коллектора

Расширяем место бормашиной

Заготовка ламели в пазу

Если коллектор был изношен полностью, то после пайки его хватит не более, чем на месяц активного использования. А не до конца повреждённые пластины после такого ремонта выдерживают несколько замен щёток и не выпаиваются.

Источник