Почему искрят щетки на электродвигателе
Содержание
- Понятие и необходимость
- Почему щетки искрят?
- Обслуживание и ремонт
- Рекомендации по выбору
- Подведение итогов
Стиральная машина, кухонный или строительный миксер, перфоратор, дрель – примеров техники, укомплектованной электродвигателями, множество. Задача привода – трансформация электроэнергии в механическое усилие, крутящий момент, что необходимо для выполнения определенных задач и работ.
Важными деталями в коллекторных моторах являются щетки. Какие функции они выполняют? С чем связано искрение щеток? Чем опасна данная проблема и как ее устранить?
Понятие и необходимость
Основная задача щеток – обеспечение передачи энергии между подвижными и статичными элементами привода. Взаимодействие щеток и коллектора плавное. Оно не сопряжено с интенсивным трением, что исключает избыточную механическую нагрузку, продлевает срок службы всей системы.
Помимо передачи электроэнергии элементы выполняют и другие задачи:
- Трансформация переменного тока в постоянный (обеспечивают передачу тока в якорь).
- Защита от перегрева, отвод избыточной тепловой энергии от коллекторного узла.
- Снижение интенсивности механического взаимодействия, сил трения, возникающих между статичными и вращающимися деталями.
- Коммутация тока в якорных обмотках.
Щетка принадлежит к категории изнашивающихся элементов. Постепенно она стирается, перестает выполнять основные функции, требует замены. Один из основных признаков ее необходимости – искрение.
Почему щетки искрят?
Наиболее распространенные причины выглядят следующим образом:
- Износ. Основа деталей – графит. Для повышения электропроводности и устойчивости к износу может добавляться медный, серебряный порошок. Даже такая комбинация, впрочем, остается достаточно мягкой. Постепенно щетки стираются, исходная плотность контакта теряется, появляются искры.
- Накопление грязи на коллекторе. Графитовая пыль, масло – все это нарушает проводимость.
- Неровности на поверхности коллектора. Они могут быть связаны с исходным низким качеством детали, либо повреждениями, деформациями, случившимися в процессе эксплуатации. Следствие проблемы такое же, как в предыдущих случаях – нарушение плотности прилегания.
- Ослабление пружин и повреждение держателей. Функция указанных элементов – фиксация щеток в определенной позиции, их прижатие к коллектору. Даже небольших дефектов достаточно, чтобы они перестали справляться со своими обязанностями.
- Перегрузка. При использовании электрооборудования нужно строго следовать инструкциям. Недопустимо превышение допустимых нагрузок, либо продолжительная работа на значениях, приближенных к максимальным. Детали перегреваются, имеют место термические деформации, появляются искры.
- Замыкание якорных обмоток. Восстановить якорь сможет только квалифицированный специалист после проведения тщательного обследования, диагностики. При замыкании резко увеличивается напряжение, температура быстро достигает верхних критических значений.
- Ошибки при установке. Детали нужно надежно зафиксировать, правильно позиционировать по отношению к коллектору. Даже небольшая ошибка нарушит плотность прилегания и приведет к появлению проблем.
- Выраженные вибрации. Электромоторы высокопроизводительных установок во время работы подвергаются вибрационным нагрузкам. Компенсировать их должны амортизаторы или жесткие крепления. При неисправностях – наблюдается выраженное искрение щеток.
- Установка щеток низкого качества. Несмотря на кажущуюся простоту, это достаточно технологичные изделия. Графитовая смесь должна характеризоваться строго определенным составом, крепления и пружины – быть достаточно прочными, обеспечивающими стабильность положения и плотность прижима. При замене следует использовать только запчасти проверенных марок.
Искрение может наблюдаться и при установке новых деталей. Такая ситуация, в целом, нормальна. Постепенно щетки “притрутся”, проблема исчезнет сама собой. Как правило, достаточно дать поработать мотору пару часов под средней или даже минимальной нагрузкой.
Выраженность искрения
Согласно IEC 60034-16-1 искрение представлено тремя степенями:
- Слабое или отсутствующее. Искры выражены минимально, наблюдаются только под отдельными частями детали.
- Умеренное. Искры, в том числе крупные, наблюдаются по всей плоскости щетки. Вероятные причины – загрязнение, износ, недостаточная или чрезмерная степень прилегания.
- Сильное, вплоть до образования “огненного кольца”. В большинстве случаев оно требует замены коллектора.
Обслуживание и ремонт
Проблему с электродвигателем пылесоса зачастую можно обнаружить визуально. Искры наблюдаются через решетку, функция которой – обеспечение вентиляции, отвод избыточной тепловой энергии. В противном случае, потребуется предварительное снятие корпуса, открытие прямого доступа к мотору. При усугублении ситуации искрение сопровождается плавлением изоляции, появлением характерного неприятного запаха.
При искрении щеток необходимо придерживаться следующего алгоритма:
- Извлечение. В первую очередь нужно обесточить электроприбор, полностью отключить его от сети. Это базовое требование безопасности. Пренебрежение чревато поражением током. После обесточивания нужно разобрать корпус для извлечения щеток, воспользовавшись отверткой или другим инструментом.
- Осмотр. Минимально допустимая остаточная длина определяется моделью инструмента. Среднее значение – 5-7 миллиметров. Недопустимо наличие механических повреждений, задиров, трещин. Пружины должны быть достаточно упругими, обеспечивающими достаточную плотность прижима, корпус – целым, исключающим проблемы с фиксацией.
- Установка новых щеток. Подбирать их нужно с ориентиром на старые детали, официальные рекомендации и инструкции от производителя электрооборудования. Последствия установки некачественных запчастей обозначены выше.
- Очистка коллектора. Если щетки находятся в хорошем состоянии, менять их не нужно. Достаточно тщательной чистки коллектора. Рекомендуется воспользоваться специальным инструментом или наждачной бумагой с зернистостью от 600 до 800 единиц. Механическое воздействие окажется мягким, но достаточным для удаления прикипевшей пыли, нагара. С химическими загрязнениями, маслом можно справиться спиртом.
- Осмотр коллектора. В борьбе с небольшими неровностями также поможет справиться наждачная бумага, но большей зернистости – от 1000 до 1200 единиц. Зачистка должна быть аккуратной, щадящей, исключающей появление новых царапин. Детали, находящиеся в плохом состоянии, с выраженными неровностями и крупными дефектами, рациональнее заменить.
- Проверка обмоток ротора, якоря. Понадобится мультиметр, позволяющий обнаружить КЗ и обрывы. Наличие указанных неисправностей – повод для замены.
- Проверка надежности креплений. При обнаружении ослабших гаек, винтов, шурупов нужно подтянуть их, восстановив исходную плотность контактов.
Продление срока службы
Чтобы добиться максимального периода службы щеток, нужно ответственно отнестись к их выбору, своевременно проводить обслуживание, контролировать степень прижима, исключить биение, вибрации, чрезмерные механические нагрузки. В сложных условиях нужно использовать адаптированные к ним детали, при необходимости – дополнительные защитные покрытия. Хранить инструмент нужно в сухом чистом помещении. Повышенная влажность, загрязнения представляют опасность, могут спровоцировать коррозию, окисление, поломку.
Обслуживания требует и коллектор. Основные сервисные операции следующие:
- Очистка. Недопустимо накопление пыли, химических, масляных загрязнений.
- Контроль биения. Максимальное отклонение от продольной оси – 0.05 миллиметра. Превышение провоцирует значительные механические нагрузки, ускоряет износ.
- Шлифовка. Рекомендуется шлифовать коллектор при обнаружении даже минимальных неровностей и дефектов. Их устранение занимает минимум времени, не требует специального инструмента и усилий.
- Проверка целостности изоляции, разделяющей пластины.
- Проточка. Выполняется при выраженных признаках износа, дефектах, справиться с которыми только шлифовкой невозможно. Перед проточкой нужно оценить степень ее оправданности. В некоторых ситуациях рациональнее провести замену.
Рекомендации по выбору
Главные ориентиры при подборе щеток – рекомендации, обозначенные производителем в эксплуатационной инструкции. При отсутствии таковых нужно действовать самостоятельно, следуя определенным правилам. Последствия безответственного отношения, ошибок могут быть крайне серьезными, от снижения производительности электромотора до его быстрого выхода из строя.
Наиболее распространенными являются коллекторные щетки. Они ориентированы на универсальные приводы и моторы, работающими на постоянном токе. На асинхронных приводах с фазным ротором применяются контактные кольцевые устройства, на автомобилях и подобной технике – специальные модули для стартер-генераторов. Их задача – обеспечение стабильного, плавного запуска двигателя внутреннего сгорания.
Помимо стандартных, существуют специализированные виды щеток, ориентированные на сложные эксплуатационные условия. Таковыми являются следующие:
- Износостойкие. Ориентированы на высокопроизводительные приводные системы, выдерживают интенсивные механические воздействия, трение без образования задиров, царапин и других повреждений.
- Высокоскоростные. Назначение – приводы, работающие на высоких оборотах, более 10 тысяч в минуту.
- Пылезащищенные. Предназначены для промышленных цехов с высоким уровнем запыленности среды, что характерно для деревообработки или металлообработки.
- Взрывобезопасные. Вероятность искрения сведена к минимуму, вплоть до нуля. Такие модули используются на объектах, где может сформироваться среда, склонная к детонации или возгоранию, действуют особые требования по безопасности. К категории таковых относятся нефтеперерабатывающие предприятия.
Подведение итогов
Конструктивная простота щеток не должна смущать. Они являются важными компонентами электромотора, износ или неправильная установка способны привести к проблемам или полному отказу. При проведении замены следует использовать подходящие запчасти, рекомендованные производителем, сертифицированные, соответствующие стандартам.
Важный момент – правильно эксплуатировать электродвигатель. Недопустимо превышение номинальных нагрузок, регулярная эксплуатация на пределе возможностей. Такие режимы спровоцируют быструю поломку не только щеток, но и приводной системы в целом.
