Меню

Ремонт двигателя постоянного тока своими руками

Как выполнить ремонт электродвигателя дома своими руками

Подписка на рассылку

  • ВКонтакте
  • Facebook
  • ok
  • Twitter
  • YouTube
  • Instagram
  • Яндекс.Дзен
  • TikTok

Применение электродвигателей для производственных нужд и в бытовой сфере позволяет с легкостью достигать намеченных задач и делает жизнь современного человека комфортной и удобной. Но к сожалению, неисправности электромоторов по различным причинам встречаются часто, и они могут привести к перерывам в эксплуатации оборудования. Для уменьшения сроков таких перерывов необходимо оперативно выявить источник неисправности и быстро устранить ее.

Могут встречаться дефекты электрической части электродвигателей. Распространенными поломками бывают короткие замыкания обмоток электромотора и между ними, различные замыкания обмоток на корпус и всевозможные обрывы. При таких поломках невозможно запустить электромотор, может быть опасный нагрев его обмоток, скорость вращения вала электродвигателя не соответствует норме. Также может наблюдаться шум, стук и различие тока в отдельных фазах. Поэтому должна выполняться перемотка электродвигателя своими руками.

Встречаются дефекты механической части электромоторов. Из таких причин, вызывающих различные нарушения нормальной работы электромоторов, довольно часто наблюдаются всевозможные неисправности в работе подшипников, излишний нагрев, вытекание масла из корпуса, а также в появление повышенного шума.

Может иметь место ситуация, когда электродвигатель не включается. Причиной этого в электромоторе с контактными кольцами является закороченное положение пускового сопротивления или определенное закороченное положение контактных колец. При такой ситуации можно сделать ремонт электродвигателя своими руками. В первом случае стоит пусковой реостат привести в нормальное положение, а во втором стоит приподнять приспособление, которое закорачивает контактные кольца.

Также включить электромотор нет возможности из-за короткого замыкания в цепи сердечника статора. Выявить короткозамкнутую фазу статора можно на ощупь, по наличию повышенного нагрева его обмотки или визуально по наружному виду обуглившейся изоляции. Еще короткозамкнутую фазу статора можно выявить измерением. При условии, что фазы статора соединены в «звезду», производят измерение величины токов, потребляемых от внешней сети разными отдельными фазами. Примечательно, что фаза, которая имеет короткозамкнутые витки, будет потреблять переменный ток большой величины, чем исправные фазы. Для этого необходимо отключить электродвигатель от сети.

Еще можно выявить короткозамкнутую фазу измерением. Примечательно, что если фазы статора спаяны в «звезду», то проводят измерение величины токов, которые потребляются от сети разными отдельными фазами. При этом фаза, которая имеет короткозамкнутые витки, будет потреблять переменный ток большей величины, чем исправные фазы. Если отдельные фазы соединены в «треугольник», то величины токов в двух проводах, которые подключены к неисправной фазе, будут большего значения, чем в третьем проводе, соприкасающимся только с неповрежденными фазами.

При обрыве фазы место обрыва определяют применяя мегомметр. Прикладывание мегомметра к концам нормальных фаз покажет нуль. Если прикоснуться концами мегомметра к двум фазам, из которых какая-нибудь будет нарушенной, мегомметр покажет довольно высокое сопротивление, обозначающее обрыв в одной из этих фаз. При обрыве в катушечной группе после его обнаружения изоляцию в местах прокола необходимо восстановить.

Если у асинхронного электромотора происходит повышенный нагрев обмоток статора, который сопровождается сильным гудением, то причиной неисправности может быть короткое замыкании в какой-либо обмотке или двойное замыкании обмотки сердечника статора на корпус. При необходимости делается перемотка асинхронного электродвигателя своими руками.

При работе электромотора может наблюдаться увеличенный нагрев подшипников. Причиной указанного явления может быть отсутствие необходимого количества смазки в подшипнике или меньше необходимого величина зазора между поверхностью вала и вкладышем подшипника. Смазку добавляют соответствующей марки и выравнивают до необходимого показателя величину зазора.

Если при пуске электромотора или во время его эксплуатации появляются искры и дым, то эта ситуация может иметь место из-за недостаточной величины зазора между поверхностью ротора и статором — происходит небольшое задевание ротора за сердечник статора. Еще такое явление может наблюдаться при значительном износе подшипников.

При неисправности устройств, применяемых в бытовых нуждах, снабженных коллекторными электродвигателями (мясорубок, кофемолок, миксеров, пылесосов, электродрелей), чаще всего бывают поломки выключателей, нарушение контактов щеток с коллектором. Кнопки выключателей заменяют новыми, а ремонт коллектора электродвигателя своими руками можно произвести в домашних условиях. Необходимо также периодически делать проверку состояние графитовых щеток.

Источник

Ремонт и перемотка электродвигателей постоянного тока

Перемотка и ремонт электродвигателей

Электрические двигатели являются сложными устройствами, обеспечивающими работу многих механизмов. Основной принцип их действия заключается в преобразовании электричества в механическую энергию. Время от времени такие двигатели выходят из строя. Для решения проблемы зачастую требуется перемотка и ремонт электродвигателей, который может быть проведён самостоятельно или с привлечением специалистов.

  • Виды электрических моторов
  • Количество фаз
  • Распространённые неисправности
  • Процесс перемотки
  • Ремонт своими руками

Виды электрических моторов

К категории электродвигателей относится большое количество разных приборов, переводящих энергию электричества в механическую. Все они обладают определёнными особенностями и характеристиками, в соответствии с которыми их объединяют в отдельные виды.

Двигатели постоянного тока

Двигатели постоянного тока применяются для создания регулируемых приводов, характеризующихся высокой равномерностью вращения и перегрузочной способностью. Ими оснащаются полимерные установки, буровые станки, вспомогательные элементы экскаваторов, красильно-отделочное и подъёмно-транспортное оборудование.

К подвиду устройств, работающих за счёт постоянного тока, относятся серводвигатели, использующие отрицательную обратную связь. Они очень мощные и способны набирать высокую скорость вращения вала, регулируемую за счёт программного обеспечения.

Более распространёнными являются моторы переменного тока, нашедшие применение как в промышленной, так и в бытовой сфере. Большинство домашней техники (стиральных машин, кухонных вытяжек, холодильников и пр.) функционирует благодаря таким двигателям. Не обходятся без них и крупные промышленные приборы — компрессоры, лебёдки, вентиляторы, насосы. Столь широкий спектр эксплуатации обусловлен надёжностью конструкции, простотой использования и экономической выгодой производства моторов.

Электрический шаровой двигатель

Ещё одна распространённая разновидность электрических двигателей — шаровые. Получаемая в них механическая энергия носит дискретный характер. Они отличаются компактными размерами и высокой продуктивностью, поэтому хорошо подходят для электроники и оргтехники.

Особенностью агрегатов линейного типа является прямолинейное движение статора и ротора относительно друг друга. Их использование гарантирует механизмам экономичность и надёжность. Эти качества обеспечиваются благодаря практически полному исключению механической передачи.

Синхронные моторы отличаются постоянной скоростью работы, поэтому используются в вентиляторах, компрессорах и насосах. Частота вращения ротора и магнитного поля в них одинакова.

Двигатели, в которых эти величины различаются, называются асинхронными. При одинаковом устройстве статора они могут иметь различные обмотки и фазные либо короткозамкнутые роторы.

Количество фаз

Одним из важных свойств переменного тока является способность образовывать переменное магнитное поле и индуцировать ток. Благодаря этому были созданы двигатели переменного тока. Роль ротора в таком устройстве выполняет металлический цилиндр с пазами. Под углом к оси вращения в них зафиксированы проводящие ток жилы, объединённые кольцами на торцах цилиндра. В роторе возникает противоток и магнитное поле, отталкивающее его от статора.

Двигатели переменного тока.

Важным элементом электрических моторов переменного тока является обмотка статора. В зависимости от количества таких обмоток электродвигатели бывают:

  • Однофазными. Вектор отталкивающей силы в них проходит через ось вращения, поэтому они не могут запускаться самостоятельно. Чтобы двигатель запустился, нужно обеспечить стартовый толчок или включить отдельную пусковую обмотку, которая создаст дополнительный момент силы, способный сместить суммарный вектор относительно оси якоря.
  • Двухфазными. Содержат две обмотки, располагающиеся под определённым углом, равным углу смещения фаз. Благодаря этому спад напряжённости одной обмотки и нарастание в другой происходит синхронно. Двухфазный механизм запускается самостоятельно, используется в однофазных электросетях. Вторая фаза подключается через фазовращающий элемент, роль которого выполняет конденсатор.
  • Трёхфазными. Они считаются самыми совершенными, поскольку в них легко осуществляется изменение очерёдности включения фазных обмоток, способствующее изменению направления движения магнитного поля и ротора. Такое явление называется реверсом электродвигателя.

Коллекторные устройства переменного тока

Коллекторные устройства переменного тока подходят для тех случаев, когда необходимо получить высокочастотные вращения. Такие моторы отличаются низким пусковым током, поэтому при их запуске сеть не получает большой нагрузки. Обороты в них легко управляемы, пусковой крутящий момент зависит не от оборотов, а от тока.

Для обеспечения этих свойств синхронный двигатель требуется оснастить ротором с наборным сердечником, несколькими обмотками и коллектором со сложной балансировкой. Использование таких деталей существенно повышает стоимость готового изделия.

Распространённые неисправности

Электрические моторы, изготовленные на заводе, являются полностью исправными, их работоспособность проверена и подтверждена документально. Но иногда новый прибор при первом запуске отказывается работать. Причиной этому может стать поломка, возникшая в процессе погрузки, перевозки, хранения или установки. Резкие толчки, сильные удары и вибрации, которым подвергается оборудование в это время, часто приводят к его преждевременному выходу из строя.

Читайте также:  Где применяется резонанс тока

Двигатели чаще всего хранятся в холодных помещениях либо на открытых площадках. Из-за этого элементы могут подвергнуться коррозии. Ржавчина проникает в обмотку двигателя и разрушает её изоляцию. Нарушение витковой изоляции приводит к коротким замыканиям, устройство перегревается, вращение ротора становится неравномерным, возникает дисбаланс сил натяжения ротора к статору. В таком случае требуется капитальный ремонт эл. двигателей.

Распространённые неисправности

В коллекторных моторах проблемы могут возникнуть из-за нарушения щёточно-коллекторного узла, проявляющегося в виде сильного искрения и кругового огня на коллекторе.

Существует множество неисправностей электродвигателей, вызванных разными причинами. Вот примеры некоторых из них:

  1. При включении в сеть ротор остаётся неподвижным. Происходит это по причине отсутствия или недостаточности напряжения на входных клеммах. Требуется обеспечить его подачу, предварительно проверив питающую линию и устранив повреждения.
  2. При подаче напряжения прибор сильно гудит и нагревается, а ротор не вращается. Поводом может стать разрушение подшипника, задевание ротора о статор, заклинивание вала. Следует отсоединить вал двигателя от вала механизма и включить мотор. Если он не начнёт вращаться — отдать в ремонт.
  3. Работающий двигатель останавливается. Так случается, когда срабатывает защита либо не поступает напряжение. Необходимо устранить поломку питающей сети или определить, почему сработала защита.

Иногда работающий прибор может сильно нагреваться из-за перегрузки, нестабильного напряжения, слишком высокой температуры воздуха или нарушения вентиляции мотора. Чтобы исключить поломку, нужно понизить температуру окружающей среды, стабилизировать ток и очистить вентиляционные каналы подачи воздуха.

Процесс перемотки

Продолжительная эксплуатация электрического мотора приводит к износу имеющейся в нём обмотки. В такой ситуации проводят ремонт электродвигателей постоянного тока, подразумевающий их перемотку, к которой прибегают также и с целью изменения скорости вращения устройства или напряжения в нём.

В документации, прилагающейся к электродвигателю, указывается периодичность, с которой его требуется перематывать. Для низковольтных приборов она составляет порядка 6−7 лет, для высоковольтных — 25 лет. Однако бывают ситуации, когда нужно провести аварийную перемотку. Для этого придётся обратиться в ремонтную мастерскую, где квалифицированные специалисты:

Процесс перемотки

  1. Разберут мотор, отсоединят вентилятор и якорь.
  2. Удалят старую обмотку, продуют статор.
  3. Проведут замеры длины статора и ширины изоляции пазов.
  4. Вырежут необходимые элементы, снимут катушечный шаблон.
  5. Проведут намотку катушек с определённым числом равномерно распределённых витков.
  6. Уложат катушки в пазы, проложив между ними изоляционный материал.
  7. Выполнят лобовую обвязку.
  8. Используя схему, соединят катушки, сварив или спаяв концы.
  9. Выполнят трамбовку пазов и прозванивание статорной обмотки.
  10. Проведут финальные испытания оборудования.

Сегодня существуют организации, предоставляющие услуги не только по замене фазной обмотки, но и по перемотке якоря. В ходе такого ремонта мастера осуществляют следующие действия:

Ремонт электродвигателя

  1. Демонтируют обмотку, снимают и чистят коллектор.
  2. Делают пазы в якоре для установки концов намотанной катушки.
  3. В паз вставляют специальную картонную гильзу.
  4. Выполняют обмотку. Витки наматывают против часовой стрелки до полного заполнения пазов.
  5. Сверху укладывают хлопчатобумажную изоляцию, пропитанную эпоксидной смолой или лаком.
  6. Проверяют якорь амперметром и протачивают его.
  7. На специальном станке фрезеруют межламельное пространство.
  8. Балансируют, чистят и шлифуют якорь.
  9. Проводят повторную проверку на наличие обрывов или коротких замыканий.

После завершения ремонта электродвигатель собирают. Затем его обязательно тестируют на замыкание.

Некоторые компании предлагают своим клиентам дополнительные услуги по ремонту тахогенераторов, замене щёточных узлов, смазке подшипников и комплектации недостающими деталями. Это позволяет более долго и качественно эксплуатировать мотор после ремонта.

Ремонт своими руками

Услуги организаций, специализирующихся на ремонте и перемотке двигателей, стоят недёшево, поэтому многие решаются на починку своими руками. Чтобы самостоятельный ремонт прошёл успешно, необходимо обеспечить точное число витков, иначе это будет чревато их подгоранием из-за различия токов. Нужно избегать перехлёста проводников, стараясь соблюдать равное расстояние между витками. Это облегчит укладку последних в пазы статора.

Необходимо использовать электрокартон,

Чтобы правильно разместить витки в пазах, стоит воспользоваться трамбовкой — приспособлением в виде лопатки, толщина которой совпадает с размерами пазов. Для укрытия статора необходимо использовать электрокартон, а стрелки изготовить из изолирующего материала.

Оставшиеся после укладки изоляции концы нужно собрать по схеме «звезда», обмотку соединить с помощью паяльника. Места спайки необходимо защитить изоляционными трубками.

Передние части обмоток требуется зафиксировать обвязочной проволокой либо кордовой нитью. Детали, выпирающие из корпуса пазов и статора, надо хорошо утрамбовать.

После завершения всех ремонтных работ необходимо правильно собрать электродвигатель. Делается это в обратном порядке по сравнению с разборкой.

Фотография Валерия Александровича

Ладыжин Валерий

Источник



Пошаговая инструкция перемотки электродвигателей своими руками

Во многих бытовых устройствах и самодельных конструкциях в качестве привода используются электрические машины небольшой мощности. Несмотря на высокую надежность электромоторов, их выход из строя по ряду причин — не редкость. Учитывая относительно высокую стоимость этих устройств, практичнее осуществлять их ремонт, а не замену. Предлагаем рассмотреть возможность перемотки электродвигателей в домашних условиях.

Виды электродвигателей и особенности их ремонта

Как правило, в быту используются коллекторные моторы постоянного тока и бесколлекторные асинхронные двигатели переменного тока. Именно ремонт этих приводов мы и будем рассматривать. Информацию о принципе действия и конструктивных особенностях асинхронных и коллекторных машин можно найти на нашем сайте.

Что касается синхронных приводов, то в быту они практически не используются, поэтому в данной публикации эта тема не затрагивается.

Особенности ремонта асинхронной машины

Проблемы с двигателем любого типа могут иметь механический или электрический характер. В первом случае свидетельствовать о неисправности может сильная вибрация и характерный шум, как правило, это говорит о проблемах с подшипником (обычно в торцевой крышке). Если вовремя не устранить неисправность, вал может заклинить, что неминуемо приведет к выходу из строя обмоток статора. При этом тепловая защита автоматического выключателя может не успеть сработать.

«Сгоревшие» провода обмотки статора

«Сгоревшие» провода обмотки статора

Исходя из практики, в 90% выход из строя асинхронных машин возникают проблемы с обмоткой статора (обрыв, межвитковое замыкание, КЗ на корпус). При этом короткозамкнутый якорь, как правило, остается в рабочем состоянии. Поэтому даже при механическом характере повреждений необходимо произвести проверку электрической части.

Проверка обмотки

В большинстве случаев проблема может быть обнаружена по внешнему виду и характерному запаху (см. рис. 1). Если эмпирическим путем неисправность установить не удается, переходим к диагностике, которая начинается с прозвонки на обрыв. Если таковая обнаруживается, выполняется разборка двигателя (этот процесс будет описан отдельно) и тщательный осмотр соединений. Когда дефект не обнаружен, можно констатировать обрыв в одной из катушек, что требует перемотки.

Если прозвонка не показала обрыва, следует переходить к измерению сопротивления обмоток, при этом учитывать следующие нюансы:

  • сопротивление изоляции катушек на корпус должно стремиться к бесконечности;
  • у трехфазного привода обмотки должны показывать одинаковое сопротивление;
  • у однофазных машин сопротивление пусковых катушек превышает данные показания рабочих обмоток.

Помимо этого следует учитывать, что сопротивление статорных катушек довольно низкое, поэтому для его измерения бессмысленно использовать приборы с низким классом точности, к таковым относятся большинство мультиметров. Исправить ситуацию можно собрав несложную схему на потенциометре с добавлением дополнительного источника питания, например автомобильной аккумуляторной батареи.

Схема для измерения сопротивления обмоток

Схема для измерения сопротивления обмоток

Методика измерений следующая:

  1. Подключается катушка привода к схеме, представленной выше.
  2. Потенциометром устанавливается ток 1 А.
  3. Производится расчет сопротивления катушке по следующей формуле: , где RК и UПИТ были описаны на рисунке 2. R – сопротивление потенциометра, – падение напряжения на измеряемой катушке (показывает вольтметр на схеме).

Стоит также рассказать о методике, позволяющей определить место межвиткового замыкания. Это делается следующим образом:

Статор, освобожденный от ротора, подключается через трансформатор к пониженному питанию, предварительно поместив к нему стальной шарик (например, от подшипника). Если катушки рабочие, шарик будет циклически двигаться по внутренней поверхности безостановочно. При наличии межвиткового КЗ, он «прилипнет» к этому месту.

Тестирование стальным шариком

Тестирование стальным шариком

Особенности ремонта коллекторных приводов

У данного типа электромашин чаще возникают механические неисправности. Например, стирание щеток или засорение контактов коллектора. В таких ситуациях ремонт сводится к чистке контактного механизма или замене графитовых щеток.

Читайте также:  Стабилизатор переменного тока штиль инверторный

Тестирование электрической части сводится к проверке сопротивления обмотки якоря. В этом случае щупы прибора двум соседним контактам (ламелям) коллектора, после снятия показаний производится измерение далее по кругу.

Проверка обмотки якоря коллекторного электродвигателя

Проверка обмотки якоря коллекторного электродвигателя

Отображенное сопротивление должно быть примерно одинаковым (с учетом погрешности прибора). Если наблюдается серьезное отклонение, то это говорит, что имеет место быть межвитковое КЗ или обрыв, следовательно, необходима перемотка.

Обмоточные данные электродвигателей

Это справочные данные, поэтому самый надежный способ получить такую информацию – обратиться к соответствующим источникам. Эти данные также могут приводиться в паспорте к изделию.

В сети можно встретить советы, в которых рекомендуют при перемотке вручную пересчитать витки и измерить диаметр провода. Это трата времени. Значительно проще и надежней по маркировке двигателя найти всю необходимую информацию, в которой будут указаны следующие параметры:

  • номинальные рабочие характеристики (напряжение, мощность, потребляемый ток, число оборотов и т.д.);
  • количество проводов для одного паза;
  • Ø проволоки (как правило, в данном показателе изоляция не учитывается);
  • информация о внешнем и внутреннем диаметре статора;
  • количество пазов;
  • с каким шагом выполняется обмотка;
  • размеры ротора и т.д.

Ниже представлен фрагмент таблицы с намоточными данными для электромашин типа 5A.

Пример таблицы с намоточными данными

Пример таблицы с намоточными данными

Пошаговая инструкция перемотки электродвигателя своими руками

Необходимо сразу предупредить, что без спецоборудования и навыков работы перемотка катушек будет, скорее всего, бесполезным занятием. С другой стороны отрицательный опыт это тоже опыт. Понимание сложности процесса является лучшим объяснением его стоимости.

Первый этап — демонтаж

Мы приводим алгоритм действий для асинхронных машин, он следующий:

  1. Отключаем привод от сети (380 или 220 В).
  2. Демонтируем электромотор с конструкции, где он был установлен.
  3. Снимаем задний защитный кожух охлаждающего вентилятора.
  4. Демонтируем крыльчатку.
  5. Откручиваем крепление торцевых крышек, после чего снимаем их. Начинать желательно с фронтальной части, после ее демонтажа ротор легко «выйдет» с тыловой крышки.
  6. Вытаскиваем ротор.

Данный процесс можно существенно облегчить, если использовать специальное устройство – съемник. С его помощью легко освободить вал двигателя от шкива или шестерни, в также снять торцевые крышки.

Съемник для демонтажа

Съемник для демонтажа

Мы не будем приводить инструкцию по разборке коллекторного двигателя, поскольку особо не отличается. Строение электромашины данного типа можно найти на нашем сайте.

Этап второй — снятие обмотки

Очередность действий следующая:

Статор, освобожденный от обмотки

  1. При помощи ножа снимаем бандажный крепеж и изоляционное покрытие с мест соединений проводов. В некоторых инструкциях рекомендуется зафиксировать схему соединений, например, сделав фотоснимок. Делать это особого смысла нет, поскольку это справочная информация и узнать ее по марке двигателя не составляет проблемы.
  2. Используя зубило, сбиваем верхушки проводов с каждого торца статора.
  3. Освобождаем пазы, используя пробойник соответствующего диаметра.
  4. Очищаем статор от грязи, копоти, лака пропитки.

Статор, освобожденный от обмотки

На этом этапе мы рекомендуем остановиться, взять корпус и отвезти его специалистам. Самостоятельный демонтаж позволит снизить стоимость восстановительных работ. Как уже упоминалось выше, без спецоборудования качественно перемотать катушки довольно сложно. Для понимания сложности процесса опишем его технологию, что позволит облегчить выбор.

Перемотка статора (финальная фаза)

Процесс состоит из следующих действий:

Станок для намотки всыпной обмотки

  1. Установка изоляторов в каждый паз (гильзование).
  2. Толщина материала и его характеристики подбираются по справочнику.
  3. Определяются обмоточные данные по марке двигателя.
  4. На специальном станке производится намотка необходимого количества витков всыпных катушек. В сети можно найти фото и параметры самодельных ручных станков, но качество их работ довольно сомнительное. Станок для намотки всыпной обмотки
  5. Катушечные группы укладываются в пазы, после чего производится их обвязка и соединение. Эти процессы довольно сложные и выполняются вручную.
  6. Осуществляется пропитка. Для этого корпус нагревается до температуры 45°С – 55°С и полностью погружается в емкость с пропиточным лаком. Заливать лаком провода не имеет смысла, поскольку в этом случае все равно останутся пустоты.
  7. После пропитки корпус помещают в специальную камеру, где осуществляется сушка при температуре 130-135°С.
  8. Финальное тестирование катушек омметром.
  9. Сборка и пробный запуск (если в ремонт передавались на только корпус, а и остальные детали и крепления).

Если на восстановление сдавался только корпус, рекомендуем перед тем, как включать мотор, проверить катушки.

Перемотка якоря

Процесс замены обмотки коллекторного двигателя несколько похож за исключением небольших нюансов, связанных с особенностью исполнения. Например, на перемотку отправляют якорь, а не корпус, при условии, что проблема возникла не с катушками возбуждения. Помимо этого имеются следующие отличия:

  • Для намотки применяется специальный станок, более сложной конфигурации.
  • Обязательно необходима проточка, балансировка якоря (в финальной части процесса), а также его чистка и шлифовка.
  • При помощи специального фрезерного станка производится нарезка коллектора.

Для перечисленных процессов требует спецоборудование, без него перемотка электродвигателей — пустая трата времени.

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.

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:

  • Последовательное соединение (ток коллектора и катушек возбуждения равен). Преимуществом является большой максимальный момент, который, впрочем, может стать недостатком на холостом ходу, раскручивая вал коллекторного электродвигателя до критически высоких оборотов;
  • Параллельное соединение. Преимуществом является хорошая стабильность оборотов ротора коллекторного двигателя при изменении нагрузки на валу, но максимальный момент меньше, по сравнению с последовательным возбуждением;
  • Смешанное возбуждение, при котором одна часть обмоток ротора и статора подключается последовательно, а другая – параллельно. Самый популярный пример применения смешанного возбуждения в коллекторных электродвигателях – автомобильный стартер;
  • Независимое возбуждение, при котором ток коллектора ротора и статора регулируется отдельно. Применяется в мощных коллекторных электродвигателях на электровозах.
Читайте также:  Определить частоту переменного тока если период равен 0 02 с

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:

  • Обмотки ротора с магнитопроводами;
  • Коллектор, состоящий из щеток и контактных пластин (ламели);
  • Вал с подшипниками.

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