Коллекторный двигатель своими руками

Обновлено: 03.07.2024

Чтобы осуществить ремонт коллектора электродвигателя, необходимо разобраться в его особенностях. Если вы ничего не смыслите в микроконтроллере, не знаете про устройство обмоток статора или щеточно коллекторный узел, браться за подобное дело не имеет смысла.

Немного о коллекторных электродвигателях

Подавляющее большинство коллекторных электродвигателей, которые присутствуют дома это не асинхронный, а синхронный агрегат,
В отличие от асинхронного движка, синхронные устройства имеют неподвижную обмотку статора и обмотку на валу, то есть якорь. На них через щеточно графитное устройство или коллектор подается напряжение 220в.

Такие электродвигатели можно встретить в следующих устройствах:

Стиральные машины,
Электрические инструменты,
Детские игрушки,
Пылесосы и пр.

Особенности неисправностей

Если моторчик электроинструмента начал плохо работать или полностью вышел из строя, многие отправляют на свалку не только коллекторный электродвигатель, но и весь прибор. Делать этого не стоит.

Обычная проверка, выполненная своими руками, позволяет проверить узел, оценить его текущее состояние. Что самое интересное, в большинстве случаев устройство можно вернуть в рабочее состояние, потратив на это минимум усилий и средств.

Важная заметка о проверке:

Прежде чем начнется проверка и тщательный ремон, не поленитесь посмотреть на состояние идущего на 220в кабеля. Не редко проверка шнура показывает, что в нем произошел обрыв. Из-за этого коллекторный электродвигатель не функционирует,
Другая возможная проблема это выход из строя кнопок, отвечающих за управление и включение. Они также могут потерять контакт, сломаться механическим образом. Их проверка даст ответ на этот вопрос,
Проверка пуско-регулировочного устройства также не повредит в случае его наличия,
Источник на 220 В. А в каком состоянии находится розетка на 220 Вольт? Не исключайте ситуацию, когда напряжение в 220 Вольт попросту не идет на ваш электромотор и весь электроинструмент. Банально советовать убедиться в наличии света в доме. А вот проверить состояние розетки на 220 Вольт стоит. Для этого подключите прибор к другому источнику 220 Вольт. Если все в порядке, переходим к наиболее распространенным поломкам коллекторного электромотора.

Редкие неисправности

К категории редких поломок относят:

Обрыв обмоток,
Выгорание обмоток,
Выгорание мест подключения обмоток,
Оправление, замыкание ламелей графитовой пылью.

При вероятности неисправностей обмоток или ламелей определить наличие поломок поможет визуальная проверка. Выполняя ремонт, обратите внимание на некоторые моменты.

Проверьте состояние обмоток. Обычно нарушается целостность обмоток, что влечет за собой соответствующие неисправности.
Изучите текущий цвет обмоток. Весь корпус обмоток или только их часть может почернеть, что свидетельствует о наличии проблем.
Оцените состояние контактов проводов с коллекторными ламелями. Если имеются проблемы, обычная перепайка будет составлять весь ваш ремонт.
Загляните в пространство между ламелями. Это нужно для проверки их на предмет забитости графитовой пылью. При ее наличии в этом месте ремонт состоит в обычной прочистке. Прочистить узел можно подручными средствами.
Понюхайте изоляцию проводов. Часто управление инструментом становится невозможным, он выходит из строя из-за того, что узел изоляции проводки просто перегорел. При таких ситуациях узел издает характерный запах, который многим знаком.
При обнаружении поломок обмоток статора или якоря, их нужно заменить. Другой вариант можно перемотать элементы, для чего лучше обратиться к соответствующим сервисам.
Проведите проверку ротора. Оценка состояния ротора мультиметром даст понять, какие действия предпринимать дальше.

Если визуальная проверка не позволяет определить неисправности, потребуется прозвонить узел мультиметром.

Прозвон мультиметром

Если однофазный электромотор потребует ремонт, рекомендуется проверить состояние его статора и прочих элементов путем прозвона.

Сначала выполняется прозвон попарных выводов обмоток статора на ламели. При этом сопротивления должны оказаться одинаковым.
Теперь делается проверка между корпусом якоря и ламелями. Прибор должен выдавать бесконечное сопротивление.
Убедитесь, что обмотка целая. Для этого прозваниваются выводы.
Проверяется цепь между выводами обмотки и корпусом вашего статора. Если на корпусе есть пробой, подключать устройство на 220 вольт категорически нельзя. Требуется ремонт или обязательная замена.

Если ваш электродвигатель удалось починить, выполните соединение всех элементов, подключите к питанию на 220 Вольт. В случае неисправности обратитесь в сервисный центр.

Для понимания процесса изготовления асинхронного электродвигателя своими руками следует знать его устройство и принцип работы. При следовании пошаговой инструкции самостоятельно изготовить конструкцию с минимальными затратами на материалы, так как при сборке используются подручные средства.

Краткое содержимое статьи:

Подготовка материалов

изолента;
термо- и суперклей;
батарейка;
несколько болтиков;
велосипедная спица;
проволочка из медного материала;
пластинка из металла;
гайка и шайба;
фанера.

Необходимо подготовить несколько инструментов, в том числе плоскогубцы, пинцет, ножик, ножницы.

Изготовление

Сначала проводится равномерная намотка проволочки. Её аккуратно накручивают на катушку. Чтобы облегчить процесс, можно воспользоваться основой, взяв, к примеру, аккумуляторную батарейку. Плотность намотки не должна быть большой, но и лёгкая тоже не нужна.

Полученную катушку необходимо снять с основы. Делают это осторожно, чтобы намотка не была повреждена. Это необходимо для изготовления регулятора оборотов для двигателя своими руками. Следует на следующем этапе провести удаление изоляции на концах провода.

На следующем этапе изготавливают частотник для электродвигателя своими руками. Делается конструкция просто. В 5 пластинах электродрелью просверливается отверстие, потом следует их надеть на велосипедную спицу, которая берётся в качестве оси. Пластины прижимаются, при этом их фиксация проводится с помощью изоленты, излишек обрезается с помощью ножа канцелярского.

Когда через катушку проходит электрический ток, частотником создаётся возле себя магнитное поле, исчезающее после отключения электротока. Воспользовавшись этим свойством, следует проводить притягивание и отпускание деталей из металла, при этом проводят включение и отключение электротока.

Изготовление токового прерывательного приспособления

Взяв пластинку небольших размеров, проводят её крепление на оси, для надёжности прижав конструкцию с помощью плоскогубцев. Далее проводят изготовление обмотки якоря электродвигателя своими руками. Для этого необходимо взять нелакированную медную проволоку.

Проводят подключение одного её конца к пластинке из металла, установив на её поверхности ось. Электроток будет проходить через всю конструкцию, состоящую из пластины, металлического прерывателя и оси. При контакте с прерывателем происходит замыкание и размыкание цепи, что даёт возможность подключения электромагнита и его последующего отключения.

Изготовляем рамку

Рамка необходима, так как электродвигатель это приспособление руками позволяет не держать. Изготавливается конструкция рамки из фанеры.

Изготовление индуктора

якорная опора;
осуществление функции электрического провода.

После соединения пластин следует конструкцию прижать болтами. Чтобы якорь был закреплён в вертикальном положении, делается рама из металлической скобы. В её конструкции сверлят 3 отверстия: одно из них равно по размеру оси, а два – диаметра шурупов.

Процесс изготовления щёчек

На гайку необходимо положить бумагу, сверху следует пробить отверстие болтом. После надевания бумаги на болт в верхней части его ставится шайба. Всего следует проделать четыре такие детали. Накручивание гаек проводят на верхнюю щёчку, снизу следует подложить шайбочку и зафиксировать конструкцию с помощью термоклея. Конструкция каркаса готова.

Далее необходима перемотка проволоки для электродвигателей своими руками. Конец проволоки наматывают на каркас, скручивая при этом концы проволоки, чтобы катушка была красива и презентабельна. Далее следует раскрутить гайки удалить болт. Начало и конец проволоки очищают от лака, а затем устанавливают конструкцию на болт.

Сделав подобным образом вторую катушку, необходимо соединить конструкцию и проверить, как работает электродвигатель. Шляпку болта подключают к плюсу. Следует провести плавный пуск электродвигателя, собранного своими руками.

Внимательно стоит отнестись к контактам. До пуска следует проверить их тщательность подключения. Конструкцию необходимо приклеить на суперклей. При увеличении тока происходит возрастание электродвигательной мощности.

Если катушки соединены параллельно, то происходит уменьшение суммарного сопротивления и возрастания электрического тока. Если соединяется конструкция последовательно. то суммарное сопротивление увеличивается, а электрический ток сильно уменьшается.

Проходя через конструкцию катушки, наблюдается увеличение электрического тока, что приводит к увеличению размеров магнитного поля. При этом электрический магнит сильно притягивает к себе электродвигательный якорь.

Если конструкция собрана правильно, то работа электродвигателя происходит быстро и эффективно. Чтобы собрать модель электродвигателя, не нужны какие-то специальные навыки и знания.

Можно на просторах интернета найти пошаговую инструкцию с фото на каждом из этапов. Воспользовавшись этим, любой человек быстро может собрать электродвигатель из подручных материалов.

Фото электродвигателей своими руками

Читайте здесь! Асинхронный двигатель: конструктивные элементы, принцип работы и технические особенности. Инструкция для мастеров!

Пылесос, кофемолка, дрель, перфоратор, триммер — далеко не полный перечень оборудования, в котором используется преобразование электрической энергии в механическую для работы бытовых устройств.

Они содержат сложные технические узлы, требуют умелого обращения, периодического осмотра, правильного обслуживания. При небрежной работе возникают различные поломки.

Материал статьи представляет советы домашнему мастеру, работающему с электрическими инструментами или планирующему самостоятельный ремонт электродвигателя с щеточным механизмом и коллектором. Текст наглядно дополняется схемами, картинками и видеороликом.

Предоставленная информация собрана с целью привлечь внимание пользователей к правилам эксплуатации бытовых приборов с коллекторным двигателем. Она поможет осознанно фиксировать возникающие дефекты работающей схемы, оперативно устранять их.

Компоновка и принцип работы

Подвижная часть коллекторного двигателя, как и любого другого, механически сбалансирована и закреплена в подшипниках вращения, вмонтированных в неподвижную станину.

Стационарный статор и вращающийся ротор имеют собственные обмотки из изолированного провода. По ним протекает электрический ток, создающий магнитные поля со своими полюсами: северным N и южным S.

При взаимодействии этих двух электромагнитных полей создается вращение ротора.

Поскольку к обеим обмоткам необходимо постоянно подводить напряжение, а ротор вращается, то для него смонтировано специальное устройство: коллектор с щеточным механизмом.

Электрическая схема

Для практических работ удобно пользоваться двумя видами ее представления:

Упрощенное отображение

Способ позволяет очень просто представить подключение всех обмоток двигателя к схеме электрической сети.

Принципиальная схема

В зависимости от конструктивных особенностей обмотки статора и ротора могут иметь дополнительные отводы для питания различных устройств управления и автоматики коллекторного двигателя или обходиться без них.

Тахогенератор позволяет судить о скорости вращения ротора. У отдельных двигателей его заменяют датчиком Холла. Для передачи сигналов к этим устройствам тоже используются контакты коллекторных пластин.

Проблемные места конструкции

Чаще всего неисправности могут возникнуть в:

подшипниках:
щеточном коллекторном узле;
слое изоляции обмоток и проводов.

Подшипники

Их расположение выполняется по краям ротора с таким условием, чтобы максимально передавать осевую нагрузку крутящего момента.

У обычного бытового инструмента они могут повреждаться по двум основным причинам:

от неправильного приложения нагрузки:
в результате загрязнения.

Направления приложенных усилий

Подшипники бытового электроинструмента, как правило, не предназначены для восприятия боковых нагрузок. От частого их приложения, например, когда при работе дрелью нагружают не конец сверла, а прорезают щелевые отверстия его боком, на подшипниковый механизм передаются биения вала, создающие дополнительные люфты шариков в обоймах.

Работа в загрязненной среде

Коллекторный двигатель имеет воздушную систему охлаждения. Крыльчатка, надетая на ротор, забирает воздух через специальные щели в кожухе двигателя и прогоняет его по всему корпусу для отвода излишнего тепла от нагревающихся обмоток. Теплые потоки выбрасываются через специальные отверстия.

Если в помещении создана пыльная среда, то она будет засасываться внутрь корпуса и проникнет на подшипники и коллекторно-щеточный механизм. Возникнет абразивное воздействие на соприкасающихся при вращении частях, их преждевременный износ, а также нарушение электрической проводимости на контактах щеток.

Использование коллекторного двигателя не по назначению, например, сбор потока строительной пыли бытовым пылесосом вместо строительного, наиболее частая причина его поломки.

Отчего искрят щетки

Конструктивные особенности

При работе двигателя происходит постоянное трение щеток о контактные пластины коллектора, что требует периодического осмотра.

Этот процесс идет всегда при работе коллекторного двигателя. Даже при нормальном скольжении щетки создается незначительный разрыв цепи электрического тока. А это всегда связано с искрообразованием из-за возникновения переходных процессов и появлением микроскопических дуг. К тому же обмотки обладают высоким индуктивным сопротивлением.

Поэтому полностью исправный щеточный механизм при номинальной работе искрит, что не заметно взглядом, но ощущают чувствительные электронные приборы: телевизоры, компьютеры и другая техника. В схему их питания всегда устанавливают помехоподавляющие фильтры. Примером служит приведенная на сайте электрическая схема микроволновой печи с выделенным фрагментом зеленого цвета.

Износ материала щеток

Прижимаемая к коллекторной пластине токоведущая часть выполнена из угля. Ее объём изнашивается, а длина уменьшается. При этом ослабляется усилие нажима, создаваемое расправляемой пружиной.

Раритетные образцы

На старом двигателе выпуска 1960 года, приведенном в качестве примера, сжатие пружины осуществляется усилием завинчивания диэлектрической крышки.

Процесс установки щетки показан ниже.

Двигатель пылесоса

Описанная в статье об изготовлении самодельного триммера конструкция щеточного механизма имеет винт фиксации корпуса щетки.

Его установка показана на очередной фотографии. Обратите внимание, что сама щетка неоднократно стачивалась в процессе длительной работы и заменялась выточенным из угольного электрода батарейки по форме предыдущей.

При самостоятельном изготовлении щеток обращайте внимание на плотность ее входа в гнездо и перпендикулярное положение к оси вала. Если она будет меньшего размера, то при работе возникнет перекос. Он приведет к излишнему искрению и снижению ресурса двигателя.

Поэтому желательно использовать заводские щетки от производителя.
Существуют и другие технические решения этого вопроса.

Как проверить степень износа щетки

Основной метод связан с визуальным осмотром. В интернете можно встретить советы, рекомендующие прижать при работе двигателя щетку отверткой и оценить изменение оборотов ротора.

Это опасная операция, выполнять которую может только обученный и опытный персонал потому, что:

необходимо пользоваться защитными средствами: работа выполняется под напряжением;
существует вероятность создания короткого замыкания, ибо проверять придется обе щетки по очереди или одновременно и использовать отвертки с изолированными стержнями и наконечниками.

Если внешний осмотр показал, что длина щетки сильно уменьшена или рабочая поверхность имеет сколы, то ее необходимо просто заменить.

Загрязненный коллектор

Образование излишнего слоя угольной пыли с хорошими токопроводящими свойствами на пластинах может стать причиной их замыкания. Необходимо ее удалять не только с внешней поверхности, но и из промежутков между ними.

Графитовую пыль можно стереть слегка смоченной в спирте или бензине мягкой ветошью или убрать тонкой деревянной палочкой.

Когда коллекторные пластины потеряли первоначальную форму и стали с выемками, то их восстанавливают наждачной шкуркой с самым мелким зерном на токарных станках. Это сложная операция, требующая специального оборудования, но она способна продлить ресурс коллекторного двигателя.

Межвитковые замыкания в обмотках

Их образование на статоре или роторе резко снижает индуктивное сопротивление, ведет к появлению дополнительных искр между различными секциями коллектора и щеток. Возникает дополнительный перегрев.

Обмотка ротора

Поврежденную секцию в отдельных случаях можно наблюдать визуально по изменению цвета. Для выполнения электрических замеров потребуется точный омметр. Технологию проверки демонстрирует видео владельца altevaa TV “Проверка якоря коллекторного двигателя”.

Ремонт поврежденной обмотки ротора — операция сложная. Иногда проще купить новый.

Обмотка статора

Неисправность можно выявить замером активной составляющей электрического сопротивления по мостовой схеме у каждой полуобмотки. Но это тоже довольно сложно.

Пробой диэлектрического слоя изоляции

Кратко коснемся причин образования дефектов и защитных устройств, которыми необходимо пользоваться.

Как возникают неисправности

Медные провода жил всех обмоток покрыты слоем лака, который может повреждаться от:

неосторожно приложенных механических нагрузок;
при повышенной температуре.

От этих же факторов возникают дефекты изоляции питающих проводов с полихлорвиниловым покрытием.

В результате этих воздействий появляются следующие неисправности электрической схемы:

межвитковое замыкание, создающее дополнительный путь для протекания тока утечек, который значительно снижает рабочие характеристики двигателя;
короткое замыкание, способное выжечь провода.

Защитные устройства

Термореле

Встроенная во многие коллекторные двигатели функция защиты от перегрева работает автоматически. Когда оборудование отключается от его частой работы, то необходимо искать причину завышения температуры. К сожалению, часть пользователей старается заблокировать термореле. Это приводит к поломке с трудно восстанавливаемым ремонтом.

Автоматический выключатель

Ликвидация короткого замыкания и перегруза внутри электрической схемы двигателя возложена на бытовой автомат, питающий силовую розетку. Он устанавливается в квартирном щитке и по своим техническим характеристикам должен соответствовать рабочему и аварийному режиму коллекторного двигателя.

Без защиты налаженным автоматическим выключателем пользоваться инструментом с коллекторным двигателем опасно для жизни.

УЗО предотвращает стекание потенциала фазы через тело человека на землю. Оно тоже устанавливается в квартирном щитке.

Для закрепления материала рекомендуем посмотреть ролик владельца slavnatik “Почему искрит болгарка”.

Напоминаем, что сейчас вам удобно задать вопросы в комментариях и поделиться статьей с друзьями в соц сетях.

Компоновка и принцип работы

При взаимодействии этих двух электромагнитных полей создается вращение ротора.