Ремонт коллектора якоря электродвигателя своими руками

Правильная работа перфоратора Makita 2450 с коллекторным двигателем сопровождается незначительным искрением щеток в районе коллектора. У исправно работающего электродвигателя искрение равномерное с коротким хвостом.

По изменению картины искрения можно определить характер и место неисправности в перфораторе Makita 2450, 2470.

Причинами увеличения искрения в коллекторе электродвигателя могут быть неисправности щеток и их износ, короткое замыкание или обрыв якоря, неисправность статорных обмоток электродвигателя, поломка или неправильное крепление щеткодержателей.

Существенное искрение в районе коллектора приводит к появлению борозд на коллекторе, подгоранию пластин, неравномерному истиранию щеток.

Возникновение перечисленных дефектов вызывает быстрый износ и выработку ламелей самого коллектора.

 

Шероховатость выше нормы
Шероховатость выше нормы

Поскольку перфоратор является мощным инструментом, допускается небольшое искрение без нагрузки, при значительных усилиях на инструмент возможно пробегание одиночных искр по кругу. В случае сильного искрения необходимо выяснить причину появления сильного искрения.


Самой распространенной неисправностью на коллекторе является увеличивающаяся шероховатость ламелей при усиливающемся искрении щеток.

Увеличение шероховатости поверхности коллектора перфоратора Makita 2450 происходит не только за счет усиления искрения. На медных пластинах коллектора образуется окись меди, по твердости превышающая твердость угольных щеток. На величину шероховатости влияет неравномерный износ щеток и нагар от искрения.

Царапины образуются не только из-за неравномерного износа щеток и разной структуры материала, но и попадания в рабочую зону твердых частиц из воздуха.

Неправильное хранение перфоратора Макита  может привести к появлению окиси на медных пластинах коллектора из-за высокой влажности или значительных перепадов температур при работе.

Чтобы устранить дефекты поверхности коллектора, его надо отшлифовать.

Как правильно отшлифовать поверхность коллектора

Прежде чем приступать к доработке коллектора перфоратора Makita 2470, надо обязательно выполнить балансировку ротора.


Вариант замера биения коллектора относительно ротора
Вариант замера биения коллектора относительно ротора

В домашних условиях шлифовку коллектора перфоратора Макита 2450или 2470 лучше всего проводить наждачной бумагой, закрепленной на деревянной колодке уже на отбалансированном роторе.

Конец вала ротора крепится в патроне дрели через мягкую медную или алюминиевую фольгу. Дрель с ротором надежно крепится в тисках или самодельном приспособлении.

Вращая ротор, постарайтесь отцентрировать его в патроне дрели.

Установка ротора в патрон
Установка ротора в патрон

Как центровать ротор в дрели перед шлифовкой

Центровка ротора в патроне дрели производится для обеспечения минимального биения радиальной поверхности коллектора относительно вала ротора.

Сначала проверьте биение губок патрона. Закрепите дрель в тисках, установите в патрон сверло самого большого диметра.

Вращая дрель, подведите к вращающейся боковой поверхности сверла карандаш, опирая его на простой упор. При минимальном биении карандаш будет очерчивать на поверхности сверла сплошную линию. Если биение значительное, поменяйте патрон в дрели или подберите дрель с меньшим биением патрона.

Теперь вместо сверла зажмите вал ротора и таким же способом определите места биения ротора или коллектора.


Процесс шлифования коллектора

Процесс шлифовки коллектора надо начинать с подбора наждачного материала. Для шлифовки коллектора рекомендуется использовать шлифовальную бумагу или надфиль.

Выбирайте шлифовальную бумагу нескольких номеров, начиная от №100 и выше.

Теперь приступайте к шлифованию. Приложив к коллектору деревянную колодку с закрепленной наждачной бумагой, вращайте дрель и, не сильно прижимая колодку к поверхности коллектора, шлифуйте.

Шлифовка коллектора в дрели
Шлифовка коллектора в дрели

Операцию шлифования рекомендуется применять на уже работавших роторах с незначительной выработкой коллектора.


Правильное искрение щеток
Правильное искрение щеток

Если вы произвели на роторе перфоратора Makita 2470 замену коллектора, то после его насадки на вал, коллектор надо проточить. Эта операция выполняется для устранения радиального биения поверхности ламелей нового коллектора относительно вала якоря.

Протачивать коллектор лучше всего на токарном станке с применением оправок. Но можно данную операцию выполнить и в домашних условиях. Правда, без дополнительного приспособления не обойтись.Видео поможет разобраться в проточке коллектора.


Как правило, щеткодержатели на перфораторах крепятся напротив друг друга. Продолжительная работа щеток приводит к образованию на коллекторе желобков, образующих волнистость на поверхности. Такую выработку можно устранить только на токарном станке, проточив коллектор.

Чтобы уменьшить образование желобков на коллекторе, надо стараться располагать щеткодержатели в шахматном порядке.

Как зачистить пазы коллектора перфоратора

А вот зачистку пазов между ламелями надо проводить, поскольку миканит, материал прокладок между ламелями, тверже медных ламелей и меньше изнашивается. Со временем миканитовые прокладки изнашиваются меньше, и их высота превышает высоту медных ламелей.

Для выравнивания высот пазы между ламелями фрезеруются, или, говоря простым языком, продороживаются.

Фрезерование своими руками лучше всего выполнять кусочком пилы по металлу, заточенной по ширине пазов коллектора.


Фрезеровка пазов вручную
Фрезеровка пазов вручную

Параллельно краю паза прикладывается металлическая линейка, пила прижимается к ее краю и протягивается со слабым нажимом. Паз фрезеруется до высоты медной ламели.

Фрезеровка пазов заканчивается удалением остаток материала при помощи волосяной щетки и снятием фасок при помощи шабера, сделанного из надфиля. Шлифовку лучше сделать войлоком.

Любую фрезеровку следует заканчивать шлифованием и продувкой воздуха.

На величину выработки коллектора влияет и состояние подшипников. Изношенность подшипников приводит к увеличению биения коллектора, что в свою очередь приводит к ускорению износа угольных щеток. Для устранения биения коллектора подозрительные подшипники рекомендуется заменить новыми.

Как контролировать состояние щеток

Устанавливая новые угольные щетки, рекомендуется обязательно притирать их для лучшего прилегания к поверхности коллектора.


Лучше всего подгонять угольные щетки на самодельном притире. Притир представляет собой вал, на котором закреплена наждачная бумага. Проще всего вал выполнить из дерева диаметром, равным диаметру коллектора, проточив заготовку на токарном станке. Внутрь вала плотно по оси вставляется металлический стержень. Приспособление крепится в патрон электродрели, дрель включается, и щетки подводятся к вращающемуся наждачному кругу.

Подгонку следует проводить осторожно, периодически прикладывая щетки к коллектору ротора для проверки их на просвет.

Притерев щетки к коллектору, перед установкой рекомендуется проверить правильное крепление щеткодержателей. Щеткодержатели при заводской установке выставляются на нейтраль, что сводит до минимума искрение на коллекторе. Если заводских меток нет, то регулировка установки щеткодержателей выполняется путем смещения щеткодержателя в сторону, противоположную вращению ротора до минимального образования искры.

Щетки не должны болтаться в щеткодержателе, а плотно прижимаются к ламелям коллектора. Сила прижима регулируется пружинами в щеткодержателе.

Искрение неисправного коллектора
Искрение неисправного коллектора

Увеличение искрения на коллекторе ротора может появляться в связи с коротким замыканием якоря, обрывом катушек якоря, коротким замыканием обмоток на корпус якоря. Все эти неисправности устраняются только при капитальном ремонте ротора.


sdelalremont.ru

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.

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.

Как проверить якорь болгарки на исправность

Виды неисправностей якоря:

  1. Обрыв токопроводников.
  2. Межвитковое замыкание.

  3. Пробой изоляции на массу — это замыкание обмотки на металлический корпус ротора. Происходит из-за разрушения изоляции.
  4. Распайка коллекторных выводов.
  5. Неравномерный износ коллектора.

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:

  • визуально;
  • мультиметром;
  • лампочкой;
  • специальными приборами.

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.

Как проверить с помощью мультиметра


  • Поставьте сопротивление 200 Ом. Соедините щупы прибора с двумя соседними ламелями. Если сопротивление одинаковое между всеми соседними пластинами, значит, обмотка исправна. Если сопротивление менее 1 Ом и очень близко к нулю, есть короткое замыкание между витками. Если сопротивление выше среднего в два и более раз, значит, есть обрыв витков обмотки. Иногда при обрыве сопротивление настолько велико, что прибор зашкаливает. На аналоговом мультиметре стрелка уйдёт до конца вправо. А на цифровом ничего не покажет.
  • Определение пробоя на массу делается в случае отсутствия обрыва обмотки. Поставьте на шкале прибора максимальное сопротивление. В зависимости от тестера оно может быть от 2 МОм до 200 МОм. Один щуп соедините с валом, а другой с каждой пластиной по очереди. При отсутствии неисправностей сопротивление должно быть нулевое. То же проделайте с ротором. Один щуп соедините с железным корпусом ротора, а другой перемещайте по ламелям.

Видео: как проходит проверка

Если у вас нет тестера, воспользуйтесь лампочкой с напряжением 12 вольт мощностью до 40 Вт.

Как проверить ротор болгарки с помощью лампочки


  • Возьмите два провода и соедините их с лампой.
  • На минусовом проводе сделайте разрыв.
  • Подайте на провода напряжение. Концы разрыва приложите к пластинам коллектора и прокрутите его. Если лампочка горит, не меняя яркости, значит, короткого замыкания нет.
  • Проведите тест замыкания на железо. Соединяйте один провод с ламелями, а другой с железом ротора. Потом с валом. Если лампочка будет гореть, значит, есть пробой на массу. Обмотка замыкает на корпус ротора или вал.

Эта процедура аналогична диагностике мультиметром.

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

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.

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.

Видео: Как сделать дроссель своими руками и проверить якорь

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.
  • Ещё нам необходим обратный конус для центрирования по подшипнику. Сделайте в нём отверстие до 8 мм.
  • Так как медь тягучая, отрегулируйте станок на количество оборотов от 600 до 1500 в минуту.
  • Первичная подача по половине деления. Когда резец слегка коснётся изделия, произведите продольную проточку всего коллектора. По образовавшемуся блестящему рисунку вы увидите состояние ламелей, все неровности поверхностей.
  • Если коллектор ровный, то проточка будет равномерной.
  • Если есть ямки, то продолжайте проточку, пока поверхность не выровняется.
  • Для последнего прохода нужно подать резец на одну четвёртую от деления.
  • Для полировки возьмите наждачную бумагу с тысячной зернистостью и включите станок так, чтобы якорь вращался в ту сторону, в которую вращается во время работы.

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)

  • Убедившись в отсутствии проблем, отправьте якорь в электродуховку на прогрев для лучшего протекания эпоксидной смолы.
  • После прогрева поставьте якорь на стол под наклоном для лучшего растекания по проводам. Капните смолой на лобовую часть и медленно крутите якорь. Капайте до появления клея на противоположной лобовой части.
  • Расположите якорь горизонтально и капайте на обе лобовые части. Крутите якорь до потери текучести.
  • Оставьте в вертикальном положении до полной 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.

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.

  • Из медной трубы или пластины нарежьте необходимое количество ламелей по размерам.
  • После того как зачистили якорь от остатков меди, припаивайте обычным оловом с паяльной кислотой.
  • Когда все ламели припаяны, сделайте шлифовку и полировку. Если нет токарного станка, воспользуйтесь дрелью или шуруповёртом. Вставьте вал якоря в патрон. Сначала отшлифуйте напильником. Потом отполируйте нулевой наждачной бумагой. Не забудьте прочистить пазы между ламелями и измерить сопротивление.
  • Бывают не до конца повреждённые ламели. Чтобы их восстановить, необходимо провести более тщательную подготовку. Слегка проточите коллектор для очистки пластин.
  • Место под пластиной нужно расширить бормашиной осторожно, чтобы не снять большой слой изолятора.
  • Найдите два куска медного провода такого размера, чтобы они плотно улеглись в образовавшийся паз. Очищенные провода уложите в паз и облудите.
  • Сделайте заготовку ламели из меди. Она должна плотно входить в паз и быть выше существующих ламелей, чтобы легче паять.
  • Облудите заготовку так, чтобы было много припоя. Она плотнее будет сидеть в пазу. Уложите заготовку в паз и приложите к ней паяльник. Держите его, пока припой не расплавится.
  • Лишнее сточите напильником, отшлифуйте и отполируйте.

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.

Гальваническое наращивание пластин коллектора

Восстановленная медь очень твёрдая. Срок службы коллектора как у нового. Гальваническим наращиванием можно восстановить как полностью стёртый коллектор, так и частично повреждённые пластины.

Качество восстановления будет одинаковым.

  • Хорошо зачистьте всю поверхность коллектора, включая изолятор между ламелями.
  • Намотайте оголённый медный провод диаметром около 0,2 миллиметра.
  • Обмотайте скотчем вал якоря, а коллектор с торца намажьте пластилином, чтобы медь не разрасталась там, где не надо. И чтобы на железо не попал электролит.
  • Для ванночки отрежьте пол пластиковой бутылки. На вал намотайте изоленту так, чтобы она плотно держалась в горлышке бутылки. Вставьте якорь в бутылку.
  • Возьмите кусок медной шины. Её размер в два раза больше наращиваемой поверхности. Сверните её спиралью и поместите в бутылку.
  • Подключите источник питания минусом к восстанавливаемой поверхности, а плюсом к шинке. Полтора ампера тока на один квадратный дециметр раствора. Если коллектор отделён от вала, обмотайте его проволокой и подвесьте в банке на какой-нибудь перекладине, чтобы электролит касался только изношенной части ламелей. Подключите последовательно лампочки разной мощности, чтобы регулировать силу тока и предотвращать короткое замыкание на сосуде. Через 24 часа получается восстановленный коллектор.
  • Коллектор необходимо проточить и разделить пластины бормашиной или ножовочным полотном. В конце протестируйте коллектор на отсутствие замыканий между пластинами.

Составные части электролита:

  1. Медный купорос — 200 г.
  2. Серная кислота 1,84 — 40 г.
  3. Спирт — 5 г. Его можно заменить тройным количеством водки.
  4. Кипячёная вода — 800 мл.

Как поменять старый редуктор на новый

Болгарки отличаются размерами, мощностью, производителями, но принцип компоновки комплектующих одинаковый. Новый якорь двигателя болгарки подбирается строго в соответствии с моделью вашего инструмента.

  • После откручивания всех крепёжных болтов кожуха, корпуса и редуктора вынимаем редуктор с якорем из корпуса. Обычно редуктор и якорь жёстко крепятся друг к другу. Чтобы их разъединить необходимо разобрать редуктор.
  • Открутите болты крепления.
  • Вал ротора прикручен к корпусу редуктора гайкой. Открутите её. Снимите шестерню.
  • Далее, идёт подшипник. Чтобы его снять, иногда достаточно постучать деревянным бруском по корпусу редуктора. Но чаще всего прикипевший подшипник не снимается без некоторых хитростей. Между крыльчаткой и подшипником стоит пластина, которая прикручена двумя болтами к редуктору. Чтобы до них добраться, отломите кусок пластмассовой крыльчатки или разогретым гвоздём прожгите два симметричных отверстия. Второе отверстие необходимо для балансировки, если вы не собираетесь менять крыльчатку.
  • Открутите оба болта, постучите деревянным бруском по корпусу редуктора, и якорь отсоединится от него. При этом подшипник останется на валу. Снимите съёмником все подшипники с вала.

Видео: как снять и в чём могут быть трудности

Новый подшипник посадите в корпус редуктора со стороны ротора. Прикрутите пластину, из-за которой была сломана крыльчатка. Внутрь корпуса вставьте шестерню и наживите гайку так, чтобы она вошла в пазы шестерни. На новый якорь наденьте крыльчатку, вставьте якорь в корпус редуктора. Закрутите гайку.

legkovmeste.ru

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.

Ремонт коллектора якоря электродвигателя своими руками
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).

Ремонт коллектора якоря электродвигателя своими руками
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.

Ремонт коллектора якоря электродвигателя своими руками
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.

Ремонт коллектора якоря электродвигателя своими руками
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.

Ремонт коллектора якоря электродвигателя своими руками
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.
Ремонт коллектора якоря электродвигателя своими руками
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.

Ремонт коллектора якоря электродвигателя своими руками
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.

Ремонт коллектора якоря электродвигателя своими руками
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.

Ремонт коллектора якоря электродвигателя своими руками
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.
Ремонт коллектора якоря электродвигателя своими руками
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.

Ремонт коллектора якоря электродвигателя своими руками
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.

Ремонт коллектора якоря электродвигателя своими руками
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.

Ремонт коллектора якоря электродвигателя своими руками
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.

Ремонт коллектора якоря электродвигателя своими руками
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.

Ремонт коллектора якоря электродвигателя своими руками
Новые щетки нужно обточить напильником для придания нужного размера

Ремонт и профилактика коллектора

Ремонт коллектора якоря электродвигателя своими рукамиКоллектор 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.

Ремонт коллектора якоря электродвигателя своими руками
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.

Ремонт коллектора якоря электродвигателя своими руками
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.

Ремонт коллектора якоря электродвигателя своими руками
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.

Ремонт коллектора якоря электродвигателя своими руками
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.

Ремонт коллектора якоря электродвигателя своими руками
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.

Ремонт коллектора якоря электродвигателя своими руками
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:



На видео ниже показан процесс ремонта коллекторного двигателя фена:

infoelectrik.ru


Leave a Comment

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.