Искрение щеток машины постоянного тока
Искрение щеток может быть вызвано множеством причин, которые требуют от обслуживающего персонала внимательного наблюдения за системой скользящего контакта и щеточного аппарата. К основным из этих причин относятся механические (механическое искрение) и электромагнитные (электромагнитное искрение).
Механические причины, вызвавшие искрение, не зависят от нагрузки. Искрение щеток можно уменьшить, повышая или снижая давление на щетки, и, если возможно, снижая окружную скорость.
При механическом искрении искры зеленого цвета распространяются по всей ширине щетки, подгар коллектора не закономерный, беспорядочный.
Механические искрения щеток вызываются: местным или общим биением, задирами на скользящей поверхности коллектора, царапинами, выступающей слюдой, плохой продорожкой коллектора (прорезка слюды между коллекторными пластинами), тугой или слабой посадкой щеток в обоймы щеткодержателей, податливостью бракет, вызывающей вибрацию щеток, вибрацией машин и др.
Электромагнитные причины, вызывающие искрение щеток, более сложные при их выявлении. Искрение, вызванное электромагнитными явлениями, изменяется пропорционально нагрузке и мало зависит от частоты вращения.
Электромагнитное искрение обычно имеет бело-голубой цвет. Форма искр шаровидная или каплеобразная. Подгар коллекторных пластин носит закономерный характер, по которому можно определить причину искрения.
Если в обмотке и уравнителях произойдет замыкание, нарушится пайка или возникнет прямой обрыв, искрение будет неравномерным под щетками, а подгоревшие пластины расположатся по коллектору на расстоянии одного полюсного деления.
Если щетки под бракетом одного полюса искрят больше, чем под бракетами других полюсов, значит, произошло витковое или короткое замыкание в обмотках отдельных главных или добавочных полюсов; неправильно расположены щетки или ширина их больше допустимой.
Кроме того, в машинах постоянного тока могут наблюдаться дополнительные нарушения:
смещение щеточной траверсы с нейтрали вызывает искрение и нагрев щеток и коллектора;
деформация скользящей поверхности коллектора вызывает вибрацию и искрение щеток;
не симметрия магнитного поля вызывает снижение порога реактивной ЭДС, ухудшает коммутирующую способность машины, что, в свою очередь, вызывает искрение щеток.
Магнитное поле машины симметрично, если строго соблюдаются правильный шаг по окружности между наконечниками главных и дополнительных полюсов и выдержаны расчетные зазоры под полюсами.
У крупных машин настройка электромагнитных цепей выполняется по методу безыскровой зоны.
Искрение щеток электродвигателя пылесоса — почему происходит
Небольшое количество искр между коллектором и щетками электродвигателя считается нормальной работой прибора. Но иногда искрение становится интенсивным. И это уже не норма. Причин, почему искрят щетки электродвигателя пылесоса, немало. И все они ведут к одному – снижению эксплуатационного ресурса бытовой техники.
Сильно искрят щетки электродвигателя пылесоса
Сильное искрение может привести к разным неисправностям:
- снижается мощность пылесоса;
- перегревается электродвигатель;
- всасывание то снижается, то увеличивается.
Нормально ли это, принцип работы двигателя
Если прямоугольную рамку, по которой протекает электрический ток и которая в конструкции имеет ось вращения, поместить между полюсами электромагнита, то она начнет вращаться. Это физический закон. При этом направление вращения зависит от направления движения тока.
Последний подается на устройство через контакты в виде полуколец, которые прикреплены к рамке. Но перед ними установлены щетки, являющиеся проводниками электричества. Они же называются подпружиненными скользящими контактами.
В электродвигателях рамок не одна, а множество. Соответственно и большое количество полуколец. Это обеспечивает непрерывное вращение якоря, который и состоит из рамок.
Полукольца изготовлены из меди и собираются в коллектор, поэтому этот тип моторов так и называют – коллекторными. Щетки изготовлены из графита – материала не самого прочного, который со временем исстирается.
Почему искрят щетки, основные причины
Щетки – самая слабая деталь. Искрит мотор пылесоса чаще всего именно от них. Вот несколько причин искрения.
Износ деталей
Внутри щеток расположен металлический держатель. Когда графитовый слой истирается до металла, происходит соприкосновение меди коллектора со сталью держателя. Отсюда и искры.
Неправильный угол наклона
В конструкцию щеток входит пружина. Со временем ее прижимная способность ослабевает. Это приводит к перекосу. То есть щетки смещаются относительно плоскости соприкосновения с коллекторными элементами.
Держатель закреплен на корпусе двумя винтами. Они также в процессе долгой работы пылесоса могут ослабнуть. И это опять приведет к изменению угла наклона.
Плохой контакт
Две предыдущие причины становятся следствием неплотного контакта между графитовой поверхностью щеток и медной коллектора. Происходит разрыв электрической цепи. Он кратковременный, но его достаточно, чтобы электродвигатель стал работать скачкообразно. То есть, рывками.
Попадание грязи
Еще одна причина – почему горят щетки на пылесосе. Грязь собирается на поверхности коллектора. Обычно это пыль и остатки графита от работы старых щеток. Контакт между двумя проводниками ослабевает, что приводит к прерыванию электрической цепи.
Замыкание двигателя
Искры внутри пылесоса могут возникнуть не только по причине неисправности щеток или их плохого контакта с коллектором. Искрит обмотка – это медные провода, обработанные специальным лаком, не пропускающим электричество.
Искрение – это нарушение изоляции. При этом искры разлетаются по направлению движения якоря, то есть по кругу. Сам мотор начинает гудеть, появляются хлопки, мощность пылесоса падает.
Определить эту неисправность можно только с помощью мультиметра. Этим прибором замеряют напряжение и сопротивление обмотки.
Самодельная щетка
Ни в коем случае нельзя устанавливать в бытовую технику, особенно в пылесосы, самодельные узлы и детали, связанные с электропитанием. Сделать своими руками графитовую щетку можно. Но подогнать ее под требуемые технические и электрические параметры практически невозможно.
Мотор пылесоса выполняет функции компрессора. Поэтому он работает все время под нагрузкой. И для него неважно, с какой частотой на него подается напряжение. Для электродвигателя важно, чтобы все время присутствовало равновесие между нагрузкой и мощностью прибора.
- И если нагрузка будет отсутствовать, то движок пойдет «в разнос». Его просто сорвет с креплений за доли секунды.
- Если будет снижена мощность, а это связано напрямую с щетками, то пылесос теряет свои функциональные качества. То есть он просто перестает всасывать пыль.
Самодельные щетки как раз и приведут ко второму пункту. То есть велика вероятность, что прибор будет просто бесполезен в хозяйстве. К тому же никто не отменял технику безопасности. С самодельными деталями ее требования снижаются до минимума.
Что делать, способы устранения неисправностей
Иногда найти причину, почему искрят графитовые щетки электродвигателя пылесоса, непросто. Поэтому рекомендуется начинать с отсечения тех, которые явно не подходят к выше обозначенным пунктам.
К примеру, если искрит всего одна щетка, или одна интенсивнее другой, то причина только в ней. Все остальное не считается:
- дефекты элементов коллектора;
- истирание изоляции обмотки;
- проседание подшипников.
Чтобы убедиться, что именно одна щетка искрит сильнее, необходимо посмотреть на работающий коллектор в радиальном направлении, то есть вдоль. У той щетки, которая имеет сильный дефект, искры будут двигаться внутрь или наружу электродвигателя. Потому что имеется смещение элемента относительно коллектора, плюс – изменился угол прижима. Эту щетку и надо поменять на новую.
Очень важный момент – притирка щеток к коллектору. Новые детали не имеют стопроцентную плоскость прижима, поэтому надо провести подгонку. Для этого используют наждачную бумагу нулевку. Небольшой ее кусочек устанавливается между подгоняемыми плоскостями, после чего вал электродвигателя вручную прокручивается в сторону его стандартного вращения. Пять или шесть оборотов будет достаточно, чтобы притереть обе плоскости. Все это проделывается при отключенном пылесосе.
Если искрение сильное, но при вскрытии прибора большого износа щеток не обнаружено, то причина в пружинах и держателях. С последними все просто:
- если обнаружен серьезный дефект, к примеру, трещина, то держатель надо заменить на новый;
- если ослабло крепление, то сначала надо точно выставить угол наклона, а затем притянуть к корпусу крепежные винты;
- можно использовать дополнительные крепежи для усиления крепления, к примеру, жаростойкий клей или шайбу Гровера.
Если прижим ослаб из-за пружины, то первое, что можно сделать – растянуть ее. Но этого хватит ненадолго. Оптимально – установить новую. Особенно бесполезно что-либо делать с теми, которые подверглись сильному нагреву. Это уже не пружины.
Проблемы с коллектором решаются в зависимости от того, каков размер дефектов. Если это просто небольшие царапины, то наждачкой их можно легко устранить. Если изъяны большие, то проводят расточку на токарном станке, выравнивая плоскость соприкосновения с щетками. Это делается только в мастерской.
Если вышли из строя подшипники, то пылесос также придется нести в мастерскую. Самостоятельно без специальных инструментов их не заменить.
Правила выбора деталей
Щетки надо покупать только родные. То есть они должны быть идентичны по цвету и иметь те же размеры, что и старые. И хотя один и тот же цвет не гарантирует идентичности состава. Все равно это считается критерием выбора, потому что другой окрас – это явно другой состав.
Здесь важно не слушать продавца в магазине, который уверяет, что предлагаемые им щетки лучше. Потому что в торговле «лучше» – это часто противоположность хорошему.
В этом плане пружину можно использовать «неродную», если решено заменить именно ее. Здесь важна сила сжатия и прижима. То есть она должна быть идентичной старой. Плюс – необходимо выдержать длину детали. И, хотя ее можно подрезать под требуемый параметр, это может сказаться на силе прижима. Поэтому лучше искать родные детали.
Искрение электродвигателя пылесоса связано с несколькими причинами. Чаще это щетки, реже обмотка и подшипники. Некоторые проблемы решаются легко и самостоятельно, другие – под силу только мастерам.
Как уменьшить искрение щеток
Это-то очевидно, и как раз сделано — не зря написал что коллектор по новой отполировал, и притер щетки.
Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет
Источники питания для автомобильной электроники, включая маяки, GPS/ГЛОНАСС-трекеры и охранную сигнализацию, должны обеспечивать бесперебойное питание и безопасность, а также быть устойчивыми к вибрации и исправно работать при низких температурах. Батарейки FANSO EVE Energy обладают всеми необходимыми параметрами для надежной работы оборудования современного автомобиля.
Я наверное очень сумбурно изначально объяснил.
НЕТ ни замыкания, ничего — двигатель в ИДЕАЛЬНОМ состоянии. Коллектор на маленьком токарнике проточил, щетки отшлифовал и отюстировал. Прижим щеток к коллектору усилил.
Двигатель потребляет
20-25А при нагрузке в работе, от родного, раскаченного, аккумулятора. При старте, работе, нагрузке — искрение щеток в норме, и едва заметно, но как только "РЕЗКО" отпустить курок, то двигатель _очень резко_ останавливается, и в этот момент происходит бросок тока — и на коллекторе возникает Искра, именно так, с большой буквы.
Вопрос как устранить этот эффект. Если двигатель "мягко" останавливать, то этого эффекта не наблюдается, но в инструменте — "мягкая" остановка — не вариант, нужно, чтобы останавливалось резко.
Я, в принципе, могу видео процесса заснять, если это поможет моему пояснению..
Приглашаем 13 октября всех желающих присоединиться к вебинару, который будет проводить компания КОМПЭЛ совместно с представителями бренда MEAN WELL. Вебинар будет посвящен новинкам продукции, планам MEAN WELL на следующий год, аналогам продукции ушедших из РФ брендов, особенностям работы в текущих условиях, возможностях субдистрибьюции и другим вопросам. Мероприятие пройдет в формате живого диалога.
Охх.. объясняльщик видимо из меня не кудышный ))
— двигатель АБСОЛЮТНО нормальный.
Как только отпускаешь курок — двигатель _специально_ замыкается накоротко, чтобы его МАКСИМАЛЬНО БЫСТРО остановить. Соответственно, есть инерция ротора, как только двигатель накоротко замыкают — двигатель начинает работать как динамомашина, за счет инерции ротора — что вызывает бросок тока, очень короткий, но очень сильный. Собственно — как с ним(с броском тока) бороться? Большие емкости ставить нельзя, т.к. в таком случае регулятор скажет "кхе" и погорит.
Я не настырный, но все-же очень прошу совета, т.к. что делать чтобы уменьшить искру в момент остановки(!) не представляю.. Только одна меня мысль преследует, это взять и поставить еще одни щетки, чтобы вся энергия этого остановочного импульса не выделялась на щетках..
Способы снижения искрения
Таким образом, уменьшение искрения может быть достигнуто за счет увеличения сопротивления перехода коллектор – щетка, за счет уменьшения реактивной ЭДС и за счет введения в коммутированный контур ЭДС вращения, которая компенсирует реактивную ЭДС.
1) Увеличения сопротивления перехода коллектор – щетка осуществляется путем замены марки щетки. В таблице приведены частные характеристики различных марок щеток.
Предельная линейная частота вращения,
Однако увеличения сопротивления перехода коллектор – щетка наряду с положительным фактором – уменьшением уровня искрения – приводит к снижению КПД машины. Этот способ имеет ограниченное применение в отношении низковольтных машин ( при напряжении питания 12В установка щетки с повышенным может привести даже к незапуску машины за счет большого падения напряжения в щеточном контакте и теле самой щетки). При замене марки щетки необходимо обратить внимание на то, чтобы удельное давление, плотность тока, предельные линейные скорости, температура нагрева соответствовали режиму работы машины. Несоответствие выбранной марки щетки условиям работы электрической машины по предельной линейной скорости приводит к повышенному уровню искрения и износа щетки. Увеличение плотности тока под щеткой выше номинальных значений вызывает снижение удельного сопротивления перехода щетка – коллектор и соответственно сопротивления , что также приводит к повышению уровня искрения..
2) Эффективным способом снижения искрения а машинах малой мощности является расширение шлица якоря. Благодаря этому происходит увеличение сопротивления для полей рассеяния , замыкающихся вокруг коммутируемой секции, снижается средняя эквивалентная проводимость и уменьшается реактивная ЭДС.
Применение этого способа позволило уменьшить искрение у двигателей авиационного исполнения мощностью 475 Вт более чем на 1 балл. Недостаток состоит в том, что что при расширении шлица увеличивается эквивалентный воздушный зазор за счет увеличения коэффициента воздушного зазора , поэтому для получения исходных рабочих характеристик требуется увеличение МДС главных полюсов. Уменьшение реактивной ЭДС может быть достигнуто также за счет замены диаметральной обмотки на обмотку с укороченным, либо с удлиненным шагом. Из-за неодновременности процессов коммутации сторон секций верхнего и нижнего слоя снижается средняя эквивалентная проводимость и соответственно реактивная ЭДС. Недостаток способа состоит в том, что для восстановления рабочих характеристик требуется увеличение МДС главных полюсов.
3) Улучшение коммутации может быть достигнуто также за счет замены равносекционной обмотки на ступенчатую. В случае равносекционной обмотки при разрыве щеткой коммутируемой секции 1 часть ее энергии будет передаваться в секцию 2, при разрыве щеткой коммутируемой секции 2 часть ее энергии будет передаваться в секцию 3 , при разрыве щеткой коммутируемой секции 3 часть ее энергии будет передаваться в коммутируемую секцию, которая лежит в соседнем пазу. Однако коэффициент магнитной связи секций, находящихся в одном пазу и в рядом расположенных различен. Если для секции одного паза он равен 0,8, то для секций рядом расположенных пазов он равен 0,4, и следовательно переброс энергии из последней секции паза в короткозамкнутую секцию соседнего паза затруднен. Поэтому последняя секция паза при ее разрыве сбегающим краем щетки имеет наибольший запас электромагнитной энергии и, следовательно, будет обеспечивать наибольшее искрение. В случае ступенчатой обмотки магнитная связь между соседними пазами улучшается. При плохих условиях коммутации на коллекторе можно наблюдать подгар каждой третьей либо каждой второй коллекторной пластины. Недостатками данного способа является больший размер меди и меньшая технологичность.
4) В некоторых случаях уменьшения искрения может быть достигнуто за счет обрезки полюсных наконечников. При проектировании машин постоянного тока должно быть выполнено условие , а в машинах авиационного исполнения , где — ширина коммутационной зоны, b- длина полюсной дуги, — длина полюсного деления. Нарушение этих условий в некоторых случаях приводит к появлению искрения за счет того, что секция в момент окончания коммутационного процесса заходит в зону действия главного полюса и в ней наводится ЭДС вращения, увеличивающая реактивную ЭДС.
5) В машинах средней и большой мощности хорошие результаты по снижению искрения могут быть получены за счет изготовления паза по центру полюса. В этом случае увеличивается сопротивление на пути потока реакции якоря, что уменьшает искажения поля машины и улучшает потенциальные условия на коллекторе.
6) Искрение может быть уменьшено за счет применения составных щеток, набегающая и сбегающая вставки которых выполнены из контрастных по сопротивлению тела щетки материалов. Элементы составной щетки изолированы один от другого и имеют индивидуальное подпружинивание. Хорошие результаты по снижению искрения могут быть получены за счет уменьшения плотности тока в сбегающей вставке, имеющей большее сопротивление, что приводит к увеличению ее контактного сопротивления, ускорению коммутации, уменьшении добавочного тока и соответственно искрения. Хорошие результаты по снижению искрения в машинах средней и большой мощности могут быть получены путем замены сплошной щетки на разрезные. Эта щетка представляет собой две щетки, которые установлены в общем щеткодержателе и могут перемещаться относительно друг друга. Благодаря разделяющей поверхности увеличивается сопротивление для поперечного тока коммутации . Разрезные щетки из-за их меньшей ширины по сравнению с целой щеткой лучше пришлифовывается к коллектору и дают лучший контакт. Однако опыты на машинах малой мощности не подтвердили их эффективности.
7) Хорошим средством для улучшения коммутации является винтовая канавка на коллекторе и особенно на контактных кольцах. Она непрерывно в процессе работы машины очищает зеркало щетки от продуктов подгара и образует под щеткой канал, через который интенсивно охлаждается контактная поверхность щетки. В результате улучшается коммутация и уменьшается износ щеток и колец. Шаг канавки рекомендуется принимать от10 до 25 мм, ширину от 3 до 4мм, глубину – в зависимости от предусмотренного припуска на обточку кольца или коллектора.
8) Определенные положительные результаты могут быть получены при замене радиальных щеткодержателей на реактивные.