Как сделать щеточный узел

Добавил пользователь Morpheus
Обновлено: 04.10.2024

Запуск современного автомобильного двигателя обеспечивается при помощи стартера. Он представляет собой электромеханическое устройство, в основе которого лежит обыкновенный электромотор, питающийся от аккумулятора. Его конструкция достаточно проста и относительно надежна, однако он также требует своевременного обслуживания и ремонта.

Одной из наиболее распространенных неисправностей стартера является износ электрических щеток, вследствие чего он утрачивает способность полноценно работать, а со временем и вообще перестает функционировать. К счастью автовладельцев, эта поломка не критична, если, конечно, ее вовремя диагностировать и устранить. В этой статье мы рассмотрим, как производится замена щеток стартера своими руками в автомобилях ВАЗ-2109, 2110.

Принцип работы стартера ВАЗ

Схема включения устройства следующая: при повороте ключа зажигания на обмотки втягивающего реле и щетки поступает напряжение, вследствие чего его привод входит в зацепление с венцом маховика. Одновременно происходит и запуск электродвигателя. Его вал начинает крутить маховик через бендикс – шестерню специальной конструкции, обеспечивающую надежное зацепление. Когда обороты коленвала начнут превышать количество вращений якоря стартера, последний отсоединяется при помощи возвратной пружины.

Как устроен стартер ВАЗовской Десятки

Обозначение составляющих элементов устройства

Также конструкция стартерного узла подразумевает наличие якоря и статора. Якорь предназначен для осуществления вращения в металлокерамических вкладышах, в результате чего вращение передается через редуктор на привод устройства. Когда водитель поворачивает ключ в замке зажигания, напряжение с аккумуляторной батареи машины передается на обмотки реле. В результате воздействия магнитного поля якорь сначала втягивается, в результате чего шестеренка редуктора входит в зацепление с маховиком. Соответственно, это приводит к замыканию контактных болтов внутри конструкции.

Затем сам якорь остается в таком же состоянии, фиксирует он так с помощью удерживающей обмотки. При повороте ключа в замке зажигания происходит обесточивание этой обмотки. В конечном итоге это способствует тому, что якорь возвращается в изначальное положение (автор видео — Автоэлектрика ВЧ).

Щетки и щеткодержатель

Конструктивно щетка стартера ВАЗ представляет собой графитовый или медно-графитовый параллелепипед размером 14,5х13х6,2 мм. К нему подведен и впрессован многожильный медный провод с алюминиевым креплением на конце.

Учитывая, что стартеры ВАЗ-2109 и 2110 четырехполюсные, для обеспечения их работы необходимо четыре щетки. Две из них подключаются к массе устройства, а две – к плюсовому проводу, идущему от аккумулятора.

Каждая щетка стартера закреплена в отдельной ячейке специального блока – щеткодержателя. Он изготавливается из диэлектрического материала и предназначен не только для надежной фиксации, но и прижимания их к рабочей поверхности якоря, обеспечивая так называемый скользящий контакт.

Основная неисправность

Щетка стартера чаще всего выходит из строя по причине износа. Попросту она стирается и перестает контактировать с пластинами коллектора. Поначалу износ может не сказываться на работе пускового устройства, но со временем он обязательно заявит о себе. Случается и так, что щетки стартера ВАЗ-2109, 2110 разрушаются вследствие механических повреждений, например, из-за неисправности коллектора, заводского брака, неисправностей подшипника, опорной втулки вала и др. Что же касается обычного износа, то эта неисправность неизбежна, однако она легко устраняется собственными руками.

Диагностика

Каким же образом определить, что причиной проблемы стали именно изношенные щетки стартера 2109, 2110 модели ВАЗа? Для начала следует убедиться, что в электрической цепи устройства нет обрыва. Проверьте, надежно ли соединение проводов с массой. Если с ними все в порядке, возьмите изолированный провод и подключите плюсовой вывод стартера к положительной клемме аккумулятора. Не забудьте перед этим включить нейтральную передачу и зажигание. Если проблема в проводке, пусковое устройство заработает и заведет двигатель.

Если же этого не произошло, стартер для дальнейшей диагностики придется демонтировать.

Снятие стартера

Демонтаж пускового устройства начинаем с отключения провода массы от аккумулятора. Для большего удобства автомобиль лучше поставить на смотровую яму и демонтировать защиту двигателя. Снимать устройство легче снизу.

Ремонт стартера своими руками

Техническое обслуживание или ремонт стартера должны производиться в соответствии с определёнными алгоритмами, соблюдение которых требует определённого опыта и знаний, а также использования необходимых инструментов. Поиск неисправностей всегда начинается с разбора стартера, после чего производится диагностика, а при обнаружении неполадок осуществляется ремонт.

Инструменты и расходные материалы

Чтобы устранить неисправности, требуется подготовить следующие инструменты:

Торцевые головки на 13 и 15.
Удлинитель.
Рукоятку, оборудованную трещоткой.
Омметр.
Специальный анализатор, оборудованный лампочкой.
Крестовую и плоскую отвёртки.

В качестве расходных материалов будут использоваться запасные части, которые должны будут заменить вышедшие из строя компоненты. Определить, какие именно детали требуют замены, можно на этапе диагностики, описанном выше. Для ремонта стартера рекомендуется использовать только качественные детали.

Как снять и разобрать

Чтобы подготовиться к ремонту, требуется выполнить полную разборку стартера. Эта процедура должна производиться в следующей последовательности:

Общий вид полностью разобранного стартера

Сборка должна производиться в обратной последовательности.

Диагностика неисправностей

При проведении полной проверки работоспособности стартера ВАЗ 2110 необходимо действовать в соответствии со следующим алгоритмом:

Проверить, насколько хорошо вращается агрегат. Если коленчатый вал двигается плохо, то следует обратить внимание на наличие смазывающего материала и при необходимости смазать механизмы. Бывают ситуации, когда масло не соответствует текущему сезону. Его замена на более подходящее решит проблему.
Произвести проверку аккумулятора на наличие заряда и окисления наконечников и вводов. При необходимости требуется выполнить зарядку и заменить вышедшие из строя элементы. В такой ситуации требуется произвести техническое обслуживание контактной группы и самой АКБ, после чего функционирование стартера будет восстановлено.
Осмотреть щётки и проверить затяжку на наконечниках провода. Чтобы сделать все необходимые действия, потребуется произвести демонтаж и разобрать устройство, выполнить прочистку коллектора, осуществить замену щёток и отрегулировать степень натяжения пружин.
Установить наличие или отсутствие пробуксовок муфты. При необходимости требуется полностью заменить привод стартера. Ещё одним способом решения проблемы является промывание нарезки вала с последующим смазыванием.
Осмотреть венцовые зубья маховика на предмет забоин. Об их наличии может свидетельствовать характерный скрежет. Для его устранения потребуется ликвидировать забоины или произвести монтаж новой буферной пружины при ощутимом ослаблении старой.
Произвести диагностику крепления полюса стартера. О его ослаблении может свидетельствовать характерный шум, присутствующий во время работы механизма. Проблему можно решить, надёжно закрепив стартер или произведя усиление упомянутого крепления.

Для того чтобы убедиться, что болт находится в контакте с пластиной, необходимо произвести замер сопротивления на контактных болтах

Дополнительная проверка

Прежде чем приступить к разборке стартера, можно его еще раз проверить. Для этого устройство нужно подключить к массе соответствующим выводом и к плюсовой клемме аккумулятора. Если оно не подает признаков жизни, попробуйте его перевернуть. Обычно если износилась одна щетка стартера или несколько из них, они западают и утрачивают контакт с коллектором, а при переворачивании все становится на свои места, и электродвигатель может работать, как ни в чем не бывало.

Пайка

Как подготовить щетки стартера к пайке без сварочного оборудования, в домашних условиях:

Если щетки плохо сидят, их предварительно аккуратно обтачивают со всех сторон. Отверстие под провод для щеток также можно расширить шилом. Как приступить к пайке:

Приставить щетку к обмотке.
Прикрутить проволокой.
Плотно покрыть припоем – флюсом или канифолью.
Приварить медь. Это делается под постоянным напряжением.

Рекомендуется использовать силу тока в 40 А от графитовых электродов. Что понадобится для работы:

полностью заряженный аккумулятор;
кабели с контактами на прищепках;
графитовая щетка;
кислота;
тугооплавкий припой, флюс;
сильный паяльник на 42 В минимум;
затемненные очки или сварочная маска.

Разбираем пусковое устройство

На начальном этапе требуется открутить отверткой два винта, крепящих крышку вала на задней части стартера. Снимаем крышку, уплотнительное кольцо и прокладку. После этого отпускаем две гайки стяжных шпилек и демонтируем щеткодержатель в сборе. Щетки при этом под действием пружин выпадут из своих посадочных мест, но будут удерживаться на контактных проводах.

Далее следует осмотреть сам щеткодержатель. Если он имеет следы механических повреждений, его нужно заменить. Может, именно в нем и кроется причина неисправности. Обратите внимание на коллектор устройства. Все его медные пластины должны быть на месте. Если они имеют признаки износа (сколы, трещины, следы последствий короткого замыкания), придется менять и якорь.

Разновидности

Различают несколько видов щёток:

искусственного графита — получаемого прессовкой и обжигом из кокса;
композитного материала.

Широко распространены щётки универсальные, комбинированные. За счёт включения меди такие элементы лучше держатся, медленнее изнашиваются. Правда, они тоже имеют недостатки. Так, главный — это повышенный абразивный эффект, приводящий к ускоренному износу якорного коллектора.

В классическом стартере предусмотрено разное количество щёток. Обычное их число составляет четыре, шесть или восемь штук. Одна половина деталей при этом соединяется на массу, а вторая — с катушками.

Замена щеток стартера ВАЗ

Процесс замены щеток не займет более 20 минут. Все, что вам нужно сделать, это открутить контактные провода каждого из элементов на щеткодержателе, и подсоединить аналогичным образом новые.

Далее каждая щетка стартера 2110 или 2109 помещается в свое посадочное место поверх прижимной пружины. Когда и это будет сделано, щеточный узел необходимо посадить на коллектор. Для этого щетки поочередно утапливаются внутрь ячейки, а якорь прокручивается в одну сторону. После этого производим сборку стартера по обратному алгоритму. Перед установкой пускового устройства проверяем его вышеописанным способом. Если стартер заработал, значит, вы все сделали правильно.

Назначение и роль щёток

У большей части нынешних автомобилей, оборудованных ДВС, за пуск двигателя отвечает стартер. Данный агрегат электрического типа за полвека применения кардинально не изменился. Главную часть его представляет электродвигатель ПТ, усиленный реле и агрегатом привода. Состоит пусковой агрегат из следующих компонентов:

якоря;
щёточного узла;
сборного корпуса с многовитковой обмоткой.

Рассмотрим узлы подробнее.

Статор — это неподвижная часть стартера. Чаще применяются ЭЛМ статоры, в которых магнитполе создаётся обмотками возбуждения. Однако известны пусковые устройства на основе стандартных магнитов.
Якорь — подвижная часть устройства. Здесь расположены катушки, коллектор, шестерни. Движение электрического мотора происходит за счёт магнитного поля, образующегося вокруг катушек.
Щёточный узел — часть ПУ, состоящая из держателя и графитовых элементов. Последние соединяются с ротором, что и обеспечивает постоянную подачу тока на катушки якоря.

Все элементы конструктивно и принципиально одинаковые. Каждая типичная щётка состоит из двух основных частей: самой щётки и проводниковой части.

Какие щетки выбрать

Несколько слов о самих щетках. Если вы решили заменить их, то менять следует не одну или две, а все четыре. В противном случае через какое-то время вам опять придется возвращаться к этой процедуре, да и неравномерный износ ничего хорошего не принесет.

Для удобства при выборе используйте эти каталожные номера:

3708000 – комплект щеток;
2101-3708340 – щеточный узел в сборе.

Указав их продавцу, вы точно не ошибетесь.

Несколько полезных советов

Чтобы щетки стартера работали как можно дольше, следуйте этим советам:

Щетки генератора – информация об элементе

Интересующие нас щетки изготавливаются из графита, поэтому их часто называют угольными. Они используются не только на авто с двигателем внутреннего сгорания, но и на самых разнообразных механизмах и машинах, оснащенных электрическим двигателем (станки, грузоподъемные аппараты, городской общественный транспорт и так далее). Самыми распространенными считаются щетки ЭГ-4.

Эта марка подходит для установки на многие машины разных лет выпуска, так как она имеет стандартные эксплуатационные параметры. Реже используются другие изделия (например, ЭГ-61), которые характеризуются высоким запасом прочности за счет их пропитки особыми композициями.

Когда нужно менять щетки генератора?

При плановых ТО мелким элементам генератора внимания, конечно же, никто не уделяет. Именно по этой причине поломка его щеток всегда становится неожиданностью для водителя.

Специалисты советуют через 50 тысяч километров пробега (либо один раз в четыре года) обязательно проверять их исправность и функциональность, и тогда никаких проблем с эксплуатацией генератора не возникнет.

Примечательно, что проверить щетки (и при необходимости поменять их) вы можете без демонтажа достаточно-таки громоздкого генератора. Кроме того, о потребности заглянуть под капот авто и проверить графитовые щетки вам могут просигнализировать следующие симптомы:

непредсказуемое отключение электронных устройств в транспортном средстве, происходящее по непонятным причинам;
снижение освещенности салона машины и внешних источников света;
снижение напряжения;
разряжающийся неоправданно быстро автомобильный аккумулятор, который, к тому же, затем очень трудно (а иногда и невозможно) зарядить.

Любой из указанных симптомов говорит автомобилисту о том, что ему, вероятнее всего, требуется снять старые щетки и установить вместо них новые. Проверить старые изделия на функциональность вы можете очень просто.

Щетки нужно срочно поменять в том случае, когда их высота составляет менее пяти миллиметров.

Замена щеток генератора – от А до Я

Как снять переднюю фару на калине

Тщательно очистить от сажи и пыли гнездо держателя, а также прижимные пружины и контактное кольцо. Эта операция выполняется при помощи щетки с мягким ворсом. Иногда может потребоваться и притирка графитовых щеток к коллектору при помощи стеклянной мелкой шкурки (ее зернистость должна быть около 100).
Установить новые изделия и убедиться в том, что они свободно перемещаются в щеткодержателе.
В обратном порядке собрать узел, а затем подсоединить к АКБ ранее окинутый провод.

Если же вы купили сборную конструкцию (регулятор плюс щетки), ее монтаж также не вызывает никаких проблем.

Затем нужно будет удалить пластиковый кожух и снять три пружинных фиксатора, располагающиеся по периметру блока.

Используя крестовидную отвертку, раскручиваете щетки вместе с регулятором напряжения, а все провода, ведущие к нему, отсоединяете. Монтируете приобретенную сборную конструкцию на освободившееся место. Операция завершена!

Во время относительно недавнего ремонта ГБЦ был попутно обслужен генератор, где было заменено реле-регулятор напряжения. Прошло пол года и генератор начал о себе напоминать. Стал замечать, что на холостом ходу (когда останавливаешься на светофоре или просто по окончании поездки), дрожат стрелки датчиков уровня топлива и напряжения. Дрожали они примерно так:

При этом напряжение на вольтметре поднималось до 14.7, а иногда до 15 Вольт, что уже лишнего. Но, что интересно, если дать двигателю газу до отсечки на секунду буквально, то напряжение возвращалось обратно к 14.0 -14.1 В.

В общем проездил так с неделю, в надежде найти новые щётки под старое реле-регулятор, но так ничего и не нашёл. В итоге решил перепаять щётки с уже установленного реле на старое, которое родное для генератора.Попутно подошёл пробег для замены масла в двигателе.

Снимать генератор, а перед этим защиту и брызговик двигателя ну очень не хотелось, потому я полез через верх.

Здравствуйте в этой заметке я делюсь своим опытом изготовления графитных щеток для электроинструмента. Проблема знакомая всем кто много работает электроинструментом. Болгарка за искрила, сразу бросаешь работу и с тревогой открываешь корпус. С облегчением убедившись что накрылись только щетки бежишь в магазин и покупаешь. Но случается так что магазина по близости нет, или подходящих по размеру щеток там нет. Это не беда при наличии пары рук растущих из правильно места и куска графита.

Мои старые щетки, во время заметил неладное еще чуть чуть и протерлись до проводов загубив коллектор.

Важно чтоб графит был не слишком твердым но и не мягким. Короче сравните свой графит с графитом изношенных щеток, по царапайте по строению, твердости должны быть похожи. Иногда попадается графит с медью он не подходит, быстро разрушит коллектор. По закону физики твердое разрушает мягкое, пусть разрушаются щетки а не коллектор.

Я применяю графит в пластинах, еще советского производства. Идеально подходит, если увидите такой берите, обязательно пригодится.

Думаю подробно рассказывать как изготовить щетки не стоит все видно из фото. Нечего сложного нет, графит легко пилится ножовкой по металлу. Выпиливается с небольшим припуском а потом подгоняется до нужного размера напильником. При подгонке щетка должна свободна ходить в гнезде, не заедать. И ни в коем случае не болтаться!

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.

Щетки и щеткодержатели электрических машин постоянного тока: назначение, материал, виды и устройство

В электрических двигателях и генераторах часто необходимо установить электрическое соединение между неподвижной и вращающейся частью устройства.

В случае статорной (т. е. неподвижной) основной обмотки электрической машины устройство от нее ответвлений для присоединения внешней неподвижной электрической системы осуществляется легко, в случае же роторной (т. е. вращающейся) основной обмотки возникает необходимость в устройстве скользящего электрического контакта, так как иначе роторная обмотка недоступна.

Скользящий электрический контакт может быть осуществлен двумя способами: либо в виде кольцевого скользящего контакта, либо в виде коллекторного скользящего контакта. В обоих случаях для работы электрической машины нужны специальные устройства - щетки.

В первых электрических машинах щетки представляли собой пакет, собранный из медных пластинок или тонких проволочек, откуда они и получили свое название.

Щетки современных машин — это кубики, спрессованные из угольных, графитных или медных порошков, и поэтому не соответствуют своему названию, которое, однако, сохранилось за ними.

Медные, железные и бронзовые щетки, которые очень хорошо выполняли свою работу в первых машинах постоянного тока в конце XIX века, оказались не очень хорошими материалами в отношении трения. Они быстро изнашивались и в новых конструкциях машин были заменены на угольные и графитовые.

В настоящее время для машин постоянного тока применяют почти исключительно угольные щетки с примесью графита, носящие, в зависимости от процентного содержания графита и от способа изготовления щеток, названия угольно-графитовых, графитовых, либо электрографитовых. Лишь для машин на небольшие напряжения, до 30 В, применяют металло-угольные щетки, дающие меньшее падение напряжения в контактном (переходном) слое на коллекторе.

Угольные щетки изготовляются из чистого графита, ретортного угля и сажи в разнообразных пропорциях. Уголь - самосмазывающийся материал, который не повреждает поверхность, о которую он трется, и не изнашивается быстро.

Графитовые щетки изготовляются из чистого природного графита. Графит измельчается в мелкий порошок, который затем прессуется под очень большим давлением в бруски нужных размеров. Уголь и графит являются отличными проводниками электрического тока.

Электрографитовые щетки — это, по существу, угольные щетки, но подвергнутые воздействию высокой температуры в электрической печи и превращенные таким образом в графитовые. Эти щетки обладают свойством очень хорошо пришлифовываться.

Металло-угольные щетки изготовляются из угля и меди, измельченной в мелкий порошок, иногда с прибавкой другого измельченного металла (чаще всего олова).

Изготовление этих щеток ведется таким образом, чтобы щетка обладала возможно лучшей проводимостью в осевом направлении, в котором проходит рабочий ток машины, и плохой проводимостью (большое электрическое сопротивление) в поперечном направлении, в котором происходит при коммутации замыкание добавочных токов коммутируемых секций.

Щетки для электрических машин стандартизованы. Они характеризуются твердостью, переходным падением напряжения в контакте и допустимой плотностью тока.

Эта технология передачи энергии, которой уже более ста лет, широко используется и сегодня. Угольные щетки до сих пор можно найти во многих электродвигателях. Начиная с небольших двигателей в игрушках, электрических кухонных приборов, электрических стеклоподъемников, бритв, стиральных машин, фенов, пылесосов или электроинструментов (электродрелей, угловых шлифовальных машин, кусторезов, циркулярных пил и т. д.).

Щетки также применяются в бильших машинах постоянного тока в электровозах, подводных лодках и генераторах электростанций, а также в ветряных турбинах. Соответственно разнообразны геометрические и электрические характеристики угольных щеток.

Число зон (образующих цилиндрической поверхности коллектора) установки щеток на коллекторе обычно равно числу полюсов машины. Число щеток в каждой зоне зависит от величины тока и допустимой для данного сорта щетки плотности тока под щеткой, однако меньше двух щеток на зону можно встретить только в очень маленьких машинах, так как при одной щетке на зону трудно обеспечить надежность щеточного контакта.

Щетки, стоящие в одной и той же зоне, называются зонным комплектом щеток, а совокупность всех зонных комплектов данной машины — полным комплектом щеток.

Торцевую поверхность щеток со стороны, противоположной соприкосновению с коллектором, обычно обмедняют, иногда лудят. При небольшом токе отводимом щеткой, достаточно удовлетворительные условия отвода тока обеспечиваются поверхностью соприкосновения щетки со щеткодержателем и нажимной пружиной.

Щетки больших размеров снабжают плотно надетыми на них колпачками из листовой меди и прикрепленными к ним поводками из медных гибких канатиков соответствующих сечений, с наконечниками для присоединения под винтик к щеткодержателю или к детали, предназначенной для отвода от щетки тока. Колпачок щетки с канатиком называют арматурой щетки.

Щетки удерживаются в фиксированном относительно коллектора положении щеткодержателями, конструкции которых весьма разнообразны.

Если электрическая машина предназначается для обоих направлений вращения, то применяют радиальные щеткодержатели, обеспечивающие расположение щетки по радиусу коллектора. В машинах с одним определенным направлением вращения часто применяют щеткодержатели с некоторым наклоном щетки к радиусу.

Щеткодержатель для машин постоянного тока малой и средней мощности

Щеткодержатель крупной машины постоянного тока

Щеткодержатели одной зоны укрепляют на щеточных пальцах круглого или квадратного сечения либо на щеточных бракетах. Щеточные пальцы или бракеты разных зон установки щеток укрепляют на щеточных суппортах или щеточных траверсах, от которых они должны быть надежно изолированы.

В свою очередь, щеточные траверсы крепят либо к подшипникам, либо к подшипниковым щитам, либо к ярму или, наконец, устанавливают независимо на фундаментную плиту машины (при больших длинах коллектора).

Важными условиями, которым должны удовлетворять щеточный суппорт или щеточная траверса, являются, безусловное отсутствие вибраций, доступность осмотра щеток и их регулировки, легкий съем отдельных щеткодержателей для ремонта и возможность одновременного поворота всей системы щеток для точной установки их в надлежащем для коммутации положении при сохранении полной концентричности щеткодержателей и коллектора.

Щетки, щеткодержатели, пальцы (или бракеты) и траверса (или суппорт) составляют так называемый токособирательный аппарат машины постоянного тока. В него входят также соединения между собой зонных комплектов щеток одной и той же полярности.

Для отвода тока щеточные пальцы и бракеты одноименных зон (т. е. одной и той же полярности, положительные или отрицательные) соединяют электрически друг с другом изолированным проводом соответствующего сечения.

Таким образом, получают два собирательных полных или неполных кольца, которые затем присоединяют посредством гибких кабелей соответствующего сечения к внешним зажимам машины. Последние крепят на особой доске зажимов либо к ярму, либо к фундаментной плите машины. Прикрытая защитной крышкой доска зажимов образует коробку зажимов.

Правильное применение и выбор щеток вместе с надлежащим техническим обслуживанием приводят к повышению производительности машины и снижению затрат на время простоя.

Поскольку трение, вызванное вращением устройства, вызывает абразивный износ, щетки необходимо периодически заменять. По этой причине были изобретены бесщеточные электродвигатели.

Читайте также: