Неисправности однофазного коллекторного двигателя

Ремонт и проверка работоспособности коллекторных двигателей стиральных машин

Данная статья (Приложение 1) является частью книги «Современные стиральные машины. Серия Ремонт. Выпуск 100» и любезно предоставлена для ознакомления читателям «РадиоЛоцмана» издательством »Солон-Пресс«.

В современных стиральных машинах используются несколько типов приводных двигателей: коллекторные, асинхронные, а также с прямым приводом барабана — они отличаются по принципу работы и по конструкции. Для обеспечения работы асинхронного двигателя требуется фазосдвигающий конденсатор — подобная схема включения двигателя используется в большинстве старых моделей СМ. В современных машинках для управления асинхронным двигателем используется сложная электронная система управления, поэтому его проверка без специального стенда (или «тестовой» СМ) вызывает определенные затруднения. Еще большие проблемы вызывает проверка двигателей с прямым приводом (например, они используются в машинах LG DirectDrive). Их трудно проверить отдельно, так как они являются частью конструкции бака. К тому же, для этих двигателей также необходима сложная система управления.

Наиболее просто (в том числе и в домашних условиях) можно проверить коллекторные двигатели, на этом мы остановимся более подробно.

В большинстве современных СМ приводные коллекторные двигатели включены по схеме, показанной на рис. 1.

приводные коллекторные двигатели

Из рисунка видно, что цепь питания двигателя происходит по следующей цепи: 220 В — управляющий симистор (регулирует скорость вращения двигателя) — контакты реле реверса (I или II) — обмотка статора — обмотка ротора — 220 В.

Переключение обмотки статора в стиральных машинах производится как с помощью контактных групп командоаппарата, так и с помощью реле, расположенных в электронном модуле.
Примечание. На самом деле обмотка статора имеет две секции, включенные согласованно. Подобное решение позволяет уменьшить проникновение помех (создаваемых искрами на коллекторе) в питающую сеть, — то есть получается своеобразный помехоподавляющий фильтр.

Изменение направление вращения вала двигателя производится изменением полярности включения обмотки статора. В некоторых моделях стиральных машин обмотка статора имеет отвод. Он используется в режиме отжима. В этом случае питание подается на один из крайних выводов обмотки и упомянутый отвод. Если же обмотка статора подключена через крайние выводы, СМ работает в режиме обычной стирки мотор работает на малых оборотах.

В простейшем случае для проверки работоспособности двигателя многие ремонтники соединяют последовательно обмотки статора и ротора (якоря) и подают на них сетевое напряжение (рис. 2).

для проверки работоспособности двигателя многие ремонтники соединяют последовательно обмотки статора и ротора (якоря) и подают на них сетевое напряжение

Указанная схема имеет свои недостатки, один из которых заключается в том, что работоспособность двигателя с помощью нее полностью проверить все равно не удастся. Даже если вал двигателя и будет вращаться, подобная проверка все равно не выявит скрытых дефектов, проявляющихся, когда он работает в реальных режимах эксплуатации СМ, например, под нагрузкой. К тому же эта схема включения не имеет никакой защиты: если в обмотках двигателя имеются короткие замыкания, он будет работать что называется «вразнос». Чтобы избежать возможных неприятных последствий при проверке двигателя, в его схему питания устанавливают дополнительный балласт. В качестве последнего, например, можно использовать любой ТЭН от стиральной машины (см. рис. 3) или мощную осветительную лампу (500 Вт и выше). Если в обмотках двигателя есть короткое замыкание и через них протекает повышенный ток, ТЭН будет заметно нагреваться.

Если в обмотках двигателя есть короткое замыкание и через них протекает повышенный ток, ТЭН будет заметно нагреваться

Можно иным способом проверить в динамике работоспособность двигателя: соединить его обмотки, как на рис. 2, но питать через лабораторный автотрансформатор мощностью не менее 500 Вт. Подобное включение позволяет плавно регулировать обороты двигателя и легко контролировать любые нештатные ситуации в его работе. В качестве защиты подобной схемы можно использовать обычный плавкий предохранитель номиналом 5-10 А). Если ЛАТР найти не удалось, можно вместо него использовать электронный (симисторный) регулятор, рассчитанный на управление нагрузкой соответствующей мощности. Регулятор можно изготовить самостоятельно, найдя подходящую схему в радиолюбительской литературе или в Интернете.

Есть еще один способ проверки работоспособности коллекторного двигателя — по интенсивности искрения между коллектором ротора и щетками. Возникновение сильных искр в месте контакта щеток и коллектора указывает на то, что двигатель неисправен. Подробнее на этом мы остановимся ниже.

Неисправности коллекторных двигателей могут быть вызваны следующими причинами:

Примечание. Как правило, дефекты ламелей являются следствием короткого замыкания в обмотках двигателя.

На самом деле причин может больше, но мы остановимся подробно только на перечисленных выше, как наиболее характерных.

Типовые неисправности коллекторных двигателей

Износившиеся щетки на коллекторном двигателе необходимо своевременно заменять (лучше всего на оригинальные). Но как быть в случае, если нет возможности заменить щетки на оригинальные?
Примечание. Износ щеток во многих случаях можно определить внешним осмотром или по интенсивности искрения на коллекторе двигателя: как под нагрузкой (в баке машинки есть белье), так и без нее — в этом случае, возникают обильные искры (не по всему периметру коллектора). Следует учесть, что подобное обильное искрение появляется и в том случае, если новые щетки не притерты к коллектору. Также возможны случаи, когда при значительном износе щеток наблюдается потеря мощности двигателя — например, если барабан стиральной машины не «проворачивается» с загруженным в него бельем (за исключением случаев, когда щетки заклинивают в щеткодержателе — «зависают»).

Отметим, что замена щеток аналогами от других коллекторных двигателей достаточно сложна по нескольким причинам. Перечислим некоторые из них, а также рассмотрим рекомендации по замене щеток аналогами.

Щетки от другого двигателя, как правило, имеют другую форму и размеры — поэтому перед установкой их необходимо соответствующим образом обработать (обточить). Одной особенностью щеток моторов для стиральных машин является их значительная длина — это затрудняет подбор аналогов от других коллекторных двигателей, например, электроинструмента (на рис. 4. слева показаны щетки с щеткодержателями от двигателя стиральной машины, а справа — от электроинструмента). При установке «самодельной» щетки в щеткодержатель следует проверить ее свободное движение (без зацепов) по всей длине рабочего хода без бокового люфта. Упомянутый люфт может привести к перекосу щетки в щеткодержателе и ее возможному «зависанию» (то есть заклиниванию в щеткодержателе и вследствие этого — возможной потере контакта с коллектором).

щетки с щеткодержателями от двигателя стиральной машины, а справа — от электроинструмента

Щетки должны быть выполнены из так называемого электрографита (смесь сажи, чистого графита и специального связующего вещества, прошедшая отжиг при температуре около 2500 °С). Этот материал (на примере отечественных электрографитовых щеток ЭГ-74) имеет твердость (15—50) 107 Па и удельное сопротивление 35—75 мкОм м. Дополнительную информацию на эту тему можно найти в ГОСТ 21888-82. В крайнем случае, при выборе материала щеток можно использовать обычный мягкий графит — только в этом случае срок службы щеток будет значительно меньше.
Примечание. В настоящее время большинство стиральных машин в России — зарубежного производства. Поэтому выяснить, какой материал (и его параметры) для щеток используют зарубежные производители, в полной мере не представляется возможным.

Известно, что чем выше твердость щеток, тем они долговечнее (медленнее изнашиваются). В этом случае следует учесть, что чересчур «твердые» щетки быстро изнашивают коллектор. Наверно, истина где-то посередине. Поэтому будем условно считать, материал щеток коллекторных моторов зарубежных стиральных машин имеет параметры, соответствующие приведенным выше.

При подборе аналогов щеток следует также обратить внимание на наличие медного хвостика (если он есть в оригинальных щетках). В щетках, самостоятельно обточенных под требуемые размеры (в соответствии с оригиналом) рекомендуется использовать прижимную пружину от старых щеток.

Не стоит использовать аналоги щеток, выполненных из графита с внешним медным покрытием(такие щетки предназначены для электрических машин, рассчитанных на низкое рабочее напряжение). Это вызвано тем, что медная пыль, попав в промежутки между ламелями коллектора, может привести к коротким замыканиям между ними, и, в конечном счете — к выходу из строя ротора.

Отметим, что после самостоятельного изготовления щеток, необходимо в нижней их части сделать фаски и при необходимости выполнить косой срез (если щетки «косые» — то есть соприкасаются с коллектором под определенным углом).

Установка аналогов щеток также предусматривает так называемую «притирку» последних. Она имеет следующие особенности:

Следует отметить, что работа двигателя на повышенных оборотах может сопровождаться вибрацией, поэтому его необходимо надежно закрепить;

По окончании этой программы ограничений по использованию СМ больше нет.

Межвитковые замыкания (или обрыв) в обмотках статора или ротора

При обрывах или межвитковых замыканиях обмоток возможны следующие характерные дефекты:

Примечание. При межвитковых замыканиях в секциях обмотки ротора обычно появляются сильные искры вокруг коллектора. Также, если короткое замыкание имеется в одной из секций обмотки якоря, ламели, подключенные к ее выводам, будут иметь сильный характерный нагар.

Читайте также:  Подключить китайский двигатель 220

Обрыв обмоток ротора легко выявить с помощью омметра, подключив последний к любым соседним ламелям коллектора. Вращая вручную ротор, контролируют сопротивление его секций — во всех положениях вала сопротивление между соседними ламелями должно быть одинаковым (0,1—0,4 Ом). Если сопротивление между одними из соседних ламелей возрастает до 5. 9 Ом (или более) — возможно, в этой секции имеется обрыв обмотки. Но не стоит отчаиваться — часто подобное проявление бывает вызвано неконтактом одной из ламелей в месте соединения ее с обмоткой (на краю каждой ламели есть специальный крючок, который обеспечивает соединение с соответствующей секцией обмотки ротора). Если неконтакт вызван именно по этой причине, можно аккуратно «проклепать» проблемный крючок. Хочется отметить, что в подобных случаях использование пайки недопустимо, так как это не принесет ожидаемого эффекта — при работе мотора ламели коллектора сильно нагреваются, пайка разрушается (соответственно, электрическая цепь вновь разорвется), а центробежная сила может разнести остатки олова куда угодно (с самыми непредсказуемыми последствиями). Кстати, пайка ламелей может нарушить балансировку ротора, что также может привести к повышенной вибрации в его работе.

Также возможны замыкания в обмотках двигателя (межвитковые замыкания, например, вызванные пробоями в изоляции), но здесь уже помочь нечем — двигатель нужно менять или заново перематывать его обмотки. Самостоятельная перемотка, например, обмоток якоря в большинстве случаев дает отрицательный результат. Для выполнения подобных работ нужна специальная технология, которую можно соблюсти только в заводских условиях.

Отметим, что замыкания в обмотках двигателя могут повлечь за собой выход из строя уже целого ряда компонентов в составе стиральной машины — подгорание (или полное разрушение) контактов на разъемах электронного модуля и соединительного шлейфа, отказ элементов силовых цепей в составе самого модуля (реле реверса, силовой симистор, контактные группы командоаппарата и др.).

Дефекты ламелей коллектора

Дефекты коллекторных двигателей, вследствие неисправности ламелей на самом деле немного — это неконтакты ламелей и секций обмотки ротора, а также перегрев и возможное последующее отслоение ламелей. Ламели крепятся на коллекторе с помощью клея, а электрическое соединение их с секциями обмотки ротора обеспечивают специальные «закусывающие» крючки. Самый распространенный дефект ламелей — это обрыв провода секции ротора в месте соединения с той или иной ламелью (об этом мы подробно останавливались выше). Гораздо худший случай, когда по разным причинам ламели перегреваются и отслаиваются (см. рис. 5).

ламели перегреваются и отслаиваются

Подобный дефект обычно бывает вызван короткими замыканиями в промежутках между ламелями, замыканиями в секциях якорной обмотки или вследствие механического торможения (заклинивания) ротора — в любом случае ламели сильно нагреваются (и отслаиваются), вследствие прохождения через них тока, значительно превышающего номинальный уровень.

Торможение якоря двигателя возможно, например, при заклинивании подшипников мотора или барабана СМ. Также подобный дефект возникает, если в машинках с вертикальной загрузкой потребители забывают закрыть створки барабана — раскрытые створки блокируют вращение барабана, а вследствие этого — и якоря мотора.

В подавляющем большинстве случаев дефекты ламелей (перегрев, отслоение и др.) являются следствием других неисправностей двигателя, элементов стиральной машины или вследствие некорректных действий пользователей.

Если отслоение ламелей на коллекторе незначительное (менее 0,5 мм), подобный дефект устраняется проточкой самого коллектора на станке (не всегда, правда, с положительным эффектом). Не следует забывать, что после подобной операции в промежутках между ламелями может оставаться медная стружка (или пыль), поэтому необходимо тщательно очистить эти промежутки. Кроме того, на ламелях после проточки коллектора могут остаться заусеницы — их также необходимо удалить.

Сам факт отслоения ламелей на коллекторе легко выявить как визуально — так, если вручную вращать ротор двигателя, щетки в этом случае будут издавать сильный характерный треск.

Источник

Коллекторные электродвигатели стиральных машин

Ремонт и проверка работоспособности коллекторных электродвигателей стиральных машин.

В современных стиральных машинах используются несколько типов приводных двигателей: коллекторные, асинхронные, а также с прямым приводом барабана — они отличаются по принципу работы и по конструкции. Для обеспечения работы асинхронного двигателя требуется фазосдвигающий конденсатор — подобная схема включения двигателя используется в большинстве старых моделей СМ.

В современных машинках для управления асинхронным двигателем используется сложная электронная система управления, поэтому его проверка без специального стенда (или «тестовой» СМ) вызывает определенные затруднения. Еще большие проблемы вызывает проверка двигателей с прямым приводом (например, они используются в машинах LG DirectDrive). Их трудно проверить отдельно, так как они являются частью конструкции бака. К тому же, для этих двигателей также необходима сложная система управления.

Наиболее просто (в том числе и в домашних условиях) можно проверить коллекторные двигатели, на этом мы остановимся более подробно.

В большинстве современных СМ приводные коллекторные двигатели включены по схеме, показанной на рис. 1.

Рис. 1. Схема включения коллекторного двигателя в СМ

Из рисунка видно, что цепь питания двигателя происходит по следующей цепи: 220 В — управляющий симистор (регулирует скорость вращения двигателя) — контакты реле реверса (I или II) — обмотка статора — обмотка ротора — 220 В.

Переключение обмотки статора в стиральных машинах производится как с помощью контактных групп командоаппарата, так и с помощью реле, расположенных в электронном модуле.

Изменение направление вращения вала двигателя производится изменением полярности включения обмотки статора. В некоторых моделях стиральных машин обмотка статора имеет отвод. Он используется в режиме отжима. В этом случае питание подается на один из крайних выводов обмотки и упомянутый отвод. Если же обмотка статора подключена через крайние выводы, СМ работает в режиме обычной стирки мотор работает на малых оборотах.

В простейшем случае для проверки работоспособности двигателя многие ремонтники соединяют последовательно обмотки статора и ротора (якоря) и подают на них сетевое напряжение (рис. П1.2).

Рис. 2. Схема проверки коллекторного двигателя

Указанная схема имеет свои недостатки, один из которых заключается в том, что работоспособность двигателя с помощью нее полностью проверить все равно не удастся. Даже если вал двигателя и будет вращаться, подобная проверка все равно не выявит скрытых дефектов, проявляющихся, когда он работает в реальных режимах эксплуатации СМ, например, под нагрузкой.

К тому же эта схема включения не имеет никакой защиты: если в обмотках двигателя имеются короткие замыкания, он будет работать что называется «вразнос». Чтобы избежать возможных неприятных последствий при проверке двигателя, в его схему питания устанавливают дополнительный балласт. В качестве последнего, например, можно использовать любой ТЭН от стиральной машины (см. рис. 3) или мощную осветительную лампу (500 Вт и выше).

Рис. 3. Схема проверки коллекторного двигателя с балластом

Если в обмотках двигателя есть короткое замыкание и через них протекает повышенный ток, ТЭН будет заметно нагреваться.

Можно иным способом проверить в динамике работоспособность двигателя: соединить его обмотки, как на рис. 2, но питать через лабораторный автотрансформатор мощностью не менее 500 Вт.

Подобное включение позволяет плавно регулировать обороты двигателя и легко контролировать любые нештатные ситуации в его работе. В качестве защиты подобной схемы можно использовать обычный плавкий предохранитель номиналом 5—10 А).

Если ЛАТР найти не удалось, можно вместо него использовать электронный (симисторный) регулятор, рассчитанный на управление нагрузкой соответствующей мощности. Регулятор можно изготовить самостоятельно, найдя подходящую схему в радиолюбительской литературе или в Интернете.

Есть еще один способ проверки работоспособности коллекторного двигателя — по интенсивности искрения между коллектором ротора и щетками. Возникновение сильных искр в месте контакта щеток и коллектора указывает на то, что двигатель неисправен. Подробнее на этом мы остановимся ниже.

Неисправности коллекторных двигателей могут быть вызваны следующими причинами:

На самом деле причин может больше, но мы остановимся подробно только на перечисленных выше, как наиболее характерных.

Типовые неисправности коллекторных двигателей

Износ щеток

Износившиеся щетки на коллекторном двигателе необходимо своевременно заменять (лучше всего на оригинальные). Но как быть в случае, если нет возможности заменить щетки на оригинальные?

Износ щеток во многих случаях можно определить внешним осмотром или по интенсивности искрения на коллекторе двигателя: как под нагрузкой (в баке машинки есть белье), так и без нее — в этом случае, возникают обильные искры (не по всему периметру коллектора). Следует учесть, что подобное обильное искрение появляется и в том случае, если новые щетки не притерты к коллектору.

Также возможны случаи, когда при значительном износе щеток наблюдается потеря мощности двигателя — например, если барабан стиральной машины не «проворачивается» с загруженным в него бельем (за исключением случаев, когда щетки заклинивают в щеткодержателе — «зависают»).

Отметим, что замена щеток аналогами от других коллекторных двигателей достаточно сложна по нескольким причинам. Перечислим некоторые из них, а также рассмотрим рекомендации по замене щеток аналогами.

Щетки от другого двигателя, как правило, имеют другую форму и размеры — поэтому перед установкой их необходимо соответствующим образом обработать (обточить). Одной особенностью щеток моторов для стиральных машин является их значительная длина — это затрудняет подбор аналогов от других коллекторных двигателей, например, электроинструмента (на рис. 4. слева доказаны щетки с щеткодержателями от двигателя стиральной машины, а справа — от электроинструмента).

Читайте также:  Сильно скачут обороты двигателя

Щетки

Рис. 4. Щетки

При установке «самодельной» щетки в щеткодержатель следует проверить ее свободное движение (без зацепов) по всей длине рабочего хода без бокового люфта. Упомянутый люфт может привести к перекосу щетки в щеткодержателе и ее возможному «зависанию» (то есть заклиниванию в щеткодержателе и вследствие этого — возможной потере контакта с коллектором).

Щетки должны быть выполнены из так называемого электрографита (смесь сажи, чистого графита и специального связующего вещества, прошедшая отжиг при температуре около 2500 °С). Этот материал (на примере отечественных электрографитовых щеток ЭГ-74) имеет твердость (15—50) х 10 7 Па и удельное сопротивление 35—75 мкОм х м.

Дополнительную информацию на эту тему можно найти в ГОСТ 21888-82. В крайнем случае, при выборе материала щеток можно использовать обычный мягкий графит — только в этом случае срок службы щеток будет значительно меньше.

Известно, что чем выше твердость щеток, тем они долговечнее (медленнее изнашиваются). В этом случае следует учесть, что чересчур «твердые» щетки быстро изнашивают коллектор. Наверно, истина где-то посередине. Поэтому будем условно считать, материал щеток коллекторных моторов зарубежных стиральных машин имеет параметры, соответствующие приведенным выше.

При подборе аналогов щеток следует также обратить внимание на наличие медного хвостика (если он есть в оригинальных щетках). В щетках, самостоятельно обточенных под требуемые размеры (в соответствии с оригиналом) рекомендуется использовать прижимную пружину от старых щеток.

Не стоит использовать аналоги щеток, выполненных из графита с внешним медным покрытием (такие щетки предназначены для электрических машин, рассчитанных на низкое рабочее напряжение). Это вызвано тем, что медная пыль, попав в промежутки между ламелями коллектора, может привести к коротким замыканиям между ними, и, в конечном счете — к выходу из строя ротора.

Отметим, что после самостоятельного изготовления щеток, необходимо в нижней их части сделать фаски и при необходимости выполнить косой срез (если щетки «косые», или, если правильно, говорить «реактивные» — то есть соприкасаются с коллектором под определенным углом).

Установка аналогов щеток также предусматривает так называемую «притирку» последних.

Она имеет следующие особенности:

Межвитковые замыкания (или обрыв) в обмотках статора или ротора

При обрывах или межвитковых замыканиях обмоток возможны следующие характерные дефекты:

1. Двигатель не работает (обрыв в обмотках статора).

Подобный дефект также возможен по причине перегрева корпуса двигателя вследствие межвитковых замыканий в обмотках. При значительной температуре корпуса (обычно, более 90 °С) должен сработать защитный термостат (он разрывает цепь питания двигателя). Нормой считается температура корпуса двигателя не выше 70. 80 °С — подобная температура может быть достигнута при выполнении так называемых «длинных» циклов стирки стиральной машины;

2. Потеря мощности двигателя (межвитковые замыкания в его обмотках).

Этот дефект может проявляться, например, если мотор не может «провернуть» барабан с загруженным в него бельем (без белья барабан вращается). Следует отметить, что аналогичный дефект может наблюдаться при износе щеток мотора, а также при неисправности фазосдвигающего конденсатора, стоящего в цепи питания мотора (в устаревших моделях стиральных машин) — поэтому при поиске причин потери мощности мотора следует учесть и эти факты;

3. Отслоение ламелей ротора.

При значительном увеличении тока через обмотки двигателя (вследствие межвитковых замыканий в обмотках или при «заклинивании» вала двигателя), ламели на коллекторе нагреваются и отслаиваются (подробно об этом мы остановимся ниже).

Обрыв обмоток ротора легко выявить с помощью омметра, подключив последний к любым соседним ламелям коллектора. Вращая вручную ротор, контролируют сопротивление его секций — во всех положениях вала сопротивление между соседними ламелями должно быть одинаковым (0,1—0,4 Ом). Если сопротивление между одними из соседних ламелей возрастает до 5. 9 Ом (или более) — возможно, в этой секции имеется обрыв обмотки.

Но не стоит отчаиваться — часто подобное проявление бывает вызвано неконтактом одной из ламелей в месте соединения ее с обмоткой (на краю каждой ламели есть специальный крючок, который обеспечивает соединение с соответствующей, секцией обмотки ротора). Если неконтакт вызван именно по этой причине, можно аккуратно «проклепать» проблемный крючок.

Хочется отметить, что в подобных случаях использование пайки недопустимо, так как это не принесет ожидаемого эффекта — при работе мотора ламели коллектора сильно нагреваются, пайка разрушается (соответственно, электрическая цепь вновь разорвется), а центробежная сила может разнести остатки олова куда угодно (с самыми непредсказуемыми последствиями). Кстати, пайка ламелей может нарушить балансировку ротора, что также может привести к повышенной вибрации в его работе.

Также возможны замыкания в обмотках двигателя (межвитковые замыкания, например, вызванные пробоями в изоляции), но здесь уже помочь нечем — двигатель нужно менять или заново перематывать его обмотки. Самостоятельная перемотка, например, обмоток якоря в большинстве случаев дает отрицательный результат.

Для выполнения подобных работ нужна специальная технология, которую можно соблюсти только в заводских условиях.

Отметим, что замыкания в обмотках двигателя могут повлечь за собой выход из строя уже целого ряда компонентов в составе стиральной машины — подгорание (или полное разрушение) контактов на разъемах электронного модуля и соединительного шлейфа, отказ элементов силовых цепей в составе самого модуля (реле реверса, силовой симистор, контактные группы командоаппарата и др.).

Дефекты ламелей коллектора

Дефекты коллекторных двигателей, вследствие неисправности ламелей на самом деле немного — это неконтакты ламелей и секций обмотки ротора, а также перегрев и возможное последующее отслоение ламелей.

Ламели крепятся на коллекторе с помощью клея, а электрическое соединение их с секциями обмотки ротора обеспечивают специальные «закусывающие» крючки.

Самый распространенный дефект ламелей — это обрыв провода секции ротора в месте соединения с той или иной ламелью (об этом мы подробно останавливались выше).

Гораздо худший случай, когда по разным причинам ламели перегреваются и отслаиваются (см. рис. 5).

Перегрев и отслоение ротора

Рис. 5. Перегрев и отслоение ротора

Подобный дефект обычно бывает вызван короткими замыканиями в промежутках между ламелями, замыканиями в секциях якорной обмотки или вследствие механического торможения (заклинивания) ротора — в любом случае ламели сильно нагреваются (и отслаиваются), вследствие прохождения через них тока, значительно превышающего номинальный уровень.

Торможение якоря двигателя возможно, например, при заклинивании подшипников мотора или барабана СМ. Также подобный дефект возникает, если в машинках с вертикальной загрузкой потребители забывают закрыть створки барабана — раскрытые створки блокируют вращение барабана, а вследствие этого — и якоря мотора.

В подавляющем большинстве случаев дефекты ламелей (перегрев, отслоение и др.) являются следствием других неисправностей двигателя, элементов стиральной машины или вследствие некорректных действий пользователей.

Если отслоение ламелей на коллекторе незначительное (менее 0,5 мм), подобный дефект устраняется проточкой самого коллектора на станке (не всегда, правда, с положительным эффектом). Не следует забывать, что после подобной операции в промежутках между ламелями может оставаться медная стружка (или пыль), поэтому необходимо тщательно очистить эти промежутки. Кроме того, на ламелях после проточки коллектора могут остаться заусеницы — их также необходимо удалить.

Сам факт отслоения ламелей на коллекторе легко выявить как визуально — так, если вручную вращать ротор двигателя, щетки в этом случае будут издавать сильный характерный треск.

Источник

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.

Читайте также:  Сальник коленвала двигателя ер6

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