Почему сильно искрят щетки на электропиле

В бытовом электрооборудовании широко применяются коллекторные двигатели. Небольшие габариты, легковесность, простота в управлении обусловили их присутствие в болгарках, перфораторах, циркулярных пилах, шуруповертах. Главный недостаток – повышенный износ щеточно-коллекторной пары. Выход из строя этого узла предопределен возникающим в нем искрообразованием.

Устройство электродвигателя и принцип работы

Принцип работы электродвигателя основан на взаимодействии проводника с током, находящегося в магнитном поле.

Магнитное поле создает статор.

Главным элементом его конструкции для двигателя постоянного тока служит постоянный магнит, для переменного тока – обмотка возбуждения. Ротор (якорь) имеет собственную обмотку, на которую при помощи щеточно-коллекторного узла подается напряжение. Взаимодействие магнитных полей заставляет ротор вращаться.

Коллектор состоит из набора контактов, представляющих собой медные пластины, расположенные непосредственно на роторе. Миканитовые или слюдинитовые манжеты выполняют роль изоляторов для каждого отдельно взятого контакта. Графитовые щетки – скользящие контакты прижатые к коллектору.

Причины

В обмотках ротора возникают переходные процессы вследствие прерывистого механического контакта щеток с пластинами коллектора, что является причиной образования мелких дуг.

Важно: полностью исправный двигатель не исключает искрение при работе. Существуют другие причины, вызывающие сильное искрение и создающие вероятность поломки электродвигателя.

Износ щеток

При длительной эксплуатации или некачественного материала щеток, они перестают плотно прижиматься к контактам коллектора. Из-за плохого контакта двигатель не набирает обороты или не сразу запускается. Изношенную щетку легко определить визуально.

Исправить ситуацию, заменив только изношенную деталь, иногда не удается. Следует сделать замену щеткодержателя и пружины.

Замыкание в обмотке якоря

Следствие такого дефекта – неравномерное искрение на коллекторе. На одних пластинах оно будет сильнее, чем на других. Из-за наличия межвиткового замыкания ток в отдельных секциях обмотки ротора будет сильнее, чем в других.

Перемотка ротора или его замена устранят неисправность.

Неисправность в обмотке статора

Дефект, аналогичный замыканию обмотки ротора, имеет место для обмотки статора. Проверить наличие можно замером сопротивления частей его обмоток. При сильном различии необходимо перемотать обмотку или заменить.

Загрязнение

Продукт износа щеток – графитовая пыль, она дополнительный источник повышенного искрообразования. Скопление пыли происходит между пластинами, что создает добавочные условия к процессу образования искр. Профилактические работы по чистке коллектора наждачной бумагой и уборка грязи между пластинами сохранят его в чистом виде.

Неправильно установлены щетки

Если щетки расположены с отклонением от нормы к поверхности коллектора, во время работы образуется значительно большее количество графитовой пыли. Сместившиеся щетки необходимо поправлять.

Плохой контакт щеток с коллектором

Электродвигатель часть эксплуатационного времени проводит в режиме перегрева. В таких условиях на коллекторе образуется нагар. Плохой контакт приводит к увеличению искрообразования щеток и еще большему нагару.

Нужно наждачной бумагой с мелким зерном зачистить поверхность коллектора. Для увеличения эффекта зачистки используйте шуруповерт. В патрон зажать ротор двигателя и на малых оборотах выполнить шкуркой зачистку от нагара. После нужно окончательно заполировать его на войлочном круге.

Механические нарушения

Механические причины вызваны несоблюдением требований конструкторско-технологической документации. Большая часть механических причин устраняется проточкой коллектора на токарном станке. Выполнение этой ремонтной операции доверяют квалифицированному специалисту. Вот некоторые виды неисправностей, которые могут указать на поломку:

1. Поверхность коллектора имеет неровности;
2. Биение вала превышает значение, указанное в технической документации;
3. Отдельные коллекторные пластины выступают за общий для всех уровень;
4. Выступ изоляции (слюды);
5. Щетки в щеткодержателях двигаются с заклиниванием;
6. Наоборот, щетки вставлены в щеткодержатели с большим зазором, что создает вибрацию при работе;
7. Щеткодержатели установлены далеко от коллектора;
8. Неравномерное натяжение пружин, как следствие разница в усилии поджатия щеток.

Искрением щеток сопровождается большинство неисправностей в машинах постоянного тока. Поэтому сам по себе этот несомненный признак какого-то расстройства в машине так же мало говорит электротехнику, как жар у больного говорит врачу. Но стоит нам вдуматься в это явление, спросить себя, что такое электрическая искра, чтобы ответ на этот вопрос указал нам два рода неисправностей, способных вызывать искрение.
Электрическая искра, это — переход электрического тока через воздушный промежуток между проводниками. Чем слабее ток и чем меньше воздушный промежуток, тем слабее и незаметнее искра. Электрическая машина строится так, чтобы при ее исправном состоянии и правильной работе заметного искрения не происходило, потому что это далеко не безобидное явление: искры обжигают медь коллектора и постепенно разрушают его, да и щетки от искр быстро сгорают. Следовательно, если искры под щеткой все-таки замечаются, то либо воздушный промежуток между коллектором и щеткой, либо сила тока стали больше, чем им следует быть.
Неисправности, вызывающие искрение вследствие ослабления контакта.
Когда щетка так плотно прилегает к коллектору, что ее поверхность в каждой своей точке соприкасается с какой-нибудь точкой на поверхности коллектора, иными словами, когда контакт между ними равномерен и совершенен, то воздушного промежутка между ними как бы и вовсе нет.
Но для этого нужно, прежде всего, чтобы обе поверхности имели не только совершенно одинаковую кривизну, но и были совершенно гладки. Вот почему каждую угольную щетку тщательно пришлифовывают к коллектору, а коллектор обтачивают, шлифуют и полируют так, чтобы он был гладок как зеркало.
Но этого мало. Ведь коллектор все время вращается под щетками. Надо добиться того, чтобы не только при неподвижном коллекторе, но и при его вращении контакт со щеткою ни в одной точке не прерывался и не ослабевал. Достаточно малейшего загрязнения, засорения коллектора, достаточно малейшего дрожания всей машины или какой-нибудь части ее, чтобы щетка начала подпрыгивать на коллекторе, а тогда между ними возникают маленькие воздушные промежутки и в этих промежутках — искорки.
Наконец, необходимо, чтобы коллектор был совершенно круглым и был в совершенстве „центрирован”, то есть чтобы его ось совпадала с осью машины и щеточного ярма. Иначе коллектор при вращении „бьет”, прижимается к щетке одними своими пластинами сильнее, другими слабее, а тогда щетка опять-таки подпрыгивает и искрит.
Если таковы условия хорошего контакта, то нам легко перечислить нарушения этих условий.
1. Трущаяся поверхность щеток находится в неудовлетворительном состоянии. Например, у медных щеток она загрязнена, обожжена, зазубрилась; у щеток угольных — изборождена желобками, куда набилась медная пыль, обломана по краям или плохо пришлифована.
2. Трущаяся поверхность коллектора находится в неудовлетворительном состоянии, например: а) шероховата (исцарапана ребрами щеток, обожжена искрами), б) волниста (прорыта желобками под щетками), в) над медными пластинами коллектора выступают края слюдяных прокладок, которыми они разобщены.
3. Трущаяся поверхность коллектора загрязнена или засорена. а) Загрязнить ее могут прежде всего угольные щетки, когда они слишком мягки, потому что они крошатся и покрывают коллектор липкою угольной пылью; б) загрязняется также коллектор излишнею смазкою, — применяемое для смазки вещество (масло, параффин, вазелин и т. п.) постепенно образует изолирующий слой, пробиваемый искрами; в) при недостаточном уходе коллектор постепенно засоряется медною, угольной и другою пылью; г) когда помещение содержит кислотные пары или газы (например, газогенераторная электростанция), то медные пластины коллектора химически разлагаются, и он покрывается слоем окиси, даже если машина не работает.
4. Щетки слишком слабо прилегают к коллектору, оттого что не подтянуты нажимные пружины.
5. Коллектор дрожит а) заодно с машиною или б) потому что расшатан сам. Связь между его пластинами может постепенно ослабеть, потому что расшатываются винты зажимного кольца или потому что размягчается изолирующий материал между пластинами и втулкою коллектора. Тогда тоже выступает изоляция между пластинами..
6. Щетки дрожат а) заодно с машиною или б) с какой-нибудь частью щеточного аппарата. Расшататься может все щеточное ярмо, один из его болтов, щеткодержатель на болте, щеточный зажим в щеткодержателе, да и сама щетка в зажиме.
7. Коллектор „бьет” а) заодно с якорем и валом или б) сам по себе.
Заодно с якорем коллектор бьет, когда сработались подшипниковые вкладыши или когда осела подшипниковая стойка, расположенная не на общей фундаментной плите с машиною.
Причинами неисправности 7б могут быть расшатанность коллектора (см. 5б), неравномерный износ коллекторных пластин, когда они различной твердости, и неправильное центрирование коллектора при его сборке.
Искрение как следствие токов короткого
замыкания.
Возможны следующие неисправности, вызывающие искрение, как следствие таков короткого замыкания:
8. Повышенная скорость машины.
9. Неправильное положение: а) всего щеточного ярма или отдельных щеток.

При вращении якоря в этом поле, проводники одной из цепей в каждый миг рассекают больше силовых линий, чем проводники другой, так что у первых сумма электродвижущих сил больше, чем у вторых. Для равномерности же магнитного поля необходимо, чтобы все его полюсы возбуждались одинаково сильно и чтобы по всей окружности якоря воздушный зазор между нею и окружностью полюсов,— так называемое междужелезное пространство, — оставался неизменен.
А. Искрение как следствие уравнительных
токов при неравномерности магнитного поля.
10. Якорь „бьет” по тем же причинам, которые указаны относительно неисправности 7а.
11. Одна или несколько магнитных катушек целиком или отчасти замкнуты накоротко. Это может произойти как а) вследствие повреждения изоляции у магнитных катушек, так и б) вследствие ее влажности (накопившейся в сыром помещении или во время транспорта машины).
12. Магнитные катушки по ошибке неправильно включены, так что полюса неправильно чередуются. Тогда, конечно, магнитное поле не только ослаблено, но и искажено.
Б. Искрение как следствие уравнительных
токов при неодинаковости сопротивлений в
параллельных цепях якорной обмотки.
13. Один или несколько витков якорной обмотки замкнуты накоротко. Такое замыкание может возникнуть различным образом.
14. Ослабление контакта между концами якорных проводников и пластинами коллектора вследствие плохой пайки или расшатанности петушков (винтов, которыми эти концы в некоторых машинах соединены с пластинами).
15. Разрывы: а) в соединениях между концами якорных проводников и пластинами коллектора или б) в самих якорных проводниках.

Искрение как следствие усиления рабочего тока.
16. Машина перегружена а) умышленно или б) вследствие значительной утечки тока (плохой изоляции) во внешней сети или в) вследствие чрезмерного трения в машине.
17. Напряжение слишком низко вследствие ослабления магнитного поля, которое может произойти а) из-за уменьшения числа оборотов у первичного двигателя, поскольку речь идет о динамомашине или б) потому что ослаблен возбуждающий магниты ток, например, в его цепи по ошибке оставлено слишком сильное регулирующее сопротивление или некоторые магнитные катушки неправильно включены (см. неисправность 12).

Таковы главные неисправности, сопровождающиеся искрением. Закончив их перечисление, мы должны оговориться. Мы распределили их на две группы: а) ослабление контакта (между коллектором и щеткой) и б) усиление тока в щетке, а в пределах второй группы различали ток короткого замыкания, уравнительный ток и рабочий ток.
Но надо иметь в виду, что это различение в известной степени искусственно, хотя и облегчает обзор возможных неисправностей. Искрение часто происходит не по одной, а по нескольким причинам. Они могут действовать независимо друг от друга, могут и зависеть одна от другой.
Например, ослабление контакта может произойти вследствие нескольких, одновременно происшедших неисправностей из числа перечисленных под нумерами 1-7. С другой стороны, ослабление контакта часто находится в необходимой связи с усилением тока в щетке; например, когда якорь бьет (см. 10). то заодно с ним бьет и коллектор (см. 7а). По первой причине через щетку проходит уравнительный ток, по второй ослабевает ее контакт с коллектором. И та и другая причина вызывают искрение. Наконец, усиление тока в щетке может быть вызвано и усилением рабочего тока и возникновением уравнительных токов. Это происходит, например, при неправильном включении магнитных катушек (см. 12 и 17).

(6 оценок, среднее: 4,33 из 5)

Приветствую всех.Нужен совет.Электропила Интерскол ПЦ-16/2000ТН.Приобрёл летом прошлого года.Заменил масляный бачок/протекал из-за брака литья/.По гарантии.Сегодня при распилке дерева стала пила внутри искрить довольно интенсивно.После того как забрал из сервиса пилил первый раз.Длина щётки 10 мм.Коллектор, видимая в окошке щётки часть,никаких дефектов не имеет.Кстати заглушка сделана из ОЧЕНЬ хрупкого материала,поэтому при очередном закручивании лопнула пополам.Может кому-то будет полезна эта информация.Сам пользуюсь двумя УШМ от Интерскола,лобзиком.Электропила откровенно разочаровала,начиная с брака бачка(в сервисе и в магазине сказали, что таких обращений много),заканчивая разваливающейся от закручивания заглушкой.В сервис нести опять не очень хочется, один бачок 3 недели меняли.

dre написал :
один бачок 3 недели меняли.

Это еще не плохо.

2dre При новых щетках обычно искрит от души. Лопнувший щеткодержатель не есть — гуд, но на практике все ЩД заворачиваются достаточно хреново, все из-за того, что винт диаметром не мелкий, длина — фигня, прямо идет плохо, чего грешить, не слишком сильно аккуратничаем (не камень в Ваш адрес! Но. ). Ждем комментарии Serg-а, он у нас за Интерскол отдувается.

2 Suever. Бачком то я теперь доволен, не нарадуюсь.Вот ещё с искрением что-то решить, совсем было бы хорошо.Может быть Интерсколу лучковые пилы выпускать, и ни бачка, ни щёток не надо.Согнул трубу- вот тебе и пила, а полотно-извините,расходник. Хотя хочется пилить электричеством.р.с.народ,поделись знанием

2dre
С такими проблемами,при домашнем пользовании,желательно встречаться лет здак через 5-7,а то и позже. Я ни чего,просто мысли.

2 Mnkom.По поводу камня Вы конечно правы, имея опыт тепеть закручивать стану аккуратнее.А вот со щётками пока не понятно.Они не новые,после покупки я пару небольших деревцов распилил и было вполне всё нормально.Разве что сервис совершил диверсию, да заменил на новые Ещё один ньюанс:края у щётки после извлечения были не острые,а разрушенные и с одного края.Но это только у одной щётки.Раньше на дрели менял,подобного искрения не видел.Искрение сопровождается эдаким рипящим звуком.

dre написал :
.Разве что сервис совершил диверсию, да заменил на новые

Если только якорь на старый,бывало такое.

2 Suever.Знаете,была у меня такая мысль.Только потом подумал,со своей точки зрения,на кой оно было бы надо из-за какого-то якоря руки марать.Хотя может кому и хлеб. Но вероятно такое возможно.Получается теперь так:пила на гарантии-значит вскрыть и проверить я не могу,что там внутри.Если несу в тот же сервис, кто признается в подобном действии.Замкнутый круг однако получается.

dre написал :
Но вероятно такое возможно.

Да было, правда не с ИС,но сути это не меняет.

dre написал :
на гарантии-значит вскрыть и проверить я не могу,что там внутри

Ну вскроете и что,по запаху,извиняюсь узнаете "свой" якорь?

dre написал :
.Замкнутый круг однако получается.

Имхо,надо идти к ним опять,пусть разбирают,устраняют.

2dre
А может и щетки просто местами поменяли,вот они и искрят.

2 Suever.Конечно " по запаху" да и внешне я ничего не узнаю.Ваша правда.Скорее всего придётся опять в сервис нести.Проясните, пожалуйста, один момент:могут ли искрить щётки,если длина их около 10 мм. и при какой минимальной длине требуется их замена.Может попробовать щётки поменять,прежде чем опять в сервис идти(если я не ошибаюсь, их не меняют по гарантии).

dre написал :
могут ли искрить щётки,если длина их около 10 мм.

По длине, лучше гляньте манул,но 10 мм ,вроде нормально. Искрить может как уже писал выше,и смена положения в щеткодержателе,при сборке-разборке,щетки-то притираются к коллектору,а тут их поменяли местами или перевернули (может). Попробуйте "покрутить" их местами во всех вариантах,предварительно сделайте маркером, или чем еще маячок,как они сейчас стоят.

2 Suever.Насчёт поменяли местами щётки — вполне возможно.Только первые два реза нормально всё было, а потом появился шум и искрение.Я думал всегда,что новые пока прирабатываются могут искрить.

dre написал :
.Я думал всегда,что новые пока прирабатываются могут искрить.

Конечно могут и искрят,даже при придании радиуса,но у Вас то они по сути год стояли,притирка-то уже прошла.

2 Suever.Спасибо за Ваше время и данные советы.Попробую пока разобратся со щётками,хотелось бы узнать как правильно обращаться с инструментом,чтобы новые щётки приработались.Погонять двигатель на холостом ходу?

dre написал :
.Погонять двигатель на холостом ходу?

2 Suever.Спасибо!Теоретически я теперь вооружён,так что буду "претворять в жизнь".Вам УДАЧИ!

Вам того-же.

Ну что, ребята, насколько я понял, вы уже все проблемы решили? тогда в качестве комментария вслед.

dre написал :
Сегодня при распилке дерева стала пила внутри искрить довольно интенсивно.После того как забрал из сервиса пилил первый раз.

Они могли снимать щетки для того, чтобы узнать, не пора ли их менять — значит нужна будет дополнительная приработка. Сначала или после перестановки все щетки искрят сильнее.

В сервис надо обращаться если искрение переходит в круговой огонь — значит там появились короткозамкнутые витки.

У этой пилы еше одна фича — на якоре есть тормозные обмотки, в результате пила останавливается очень быстро, но искрит при этом на коллекторе неслабо. Так и должно быть.

Mnkom написал :
Лопнувший щеткодержатель не есть — гуд, но на практике все ЩД заворачиваются достаточно хреново

Это не щеткодержатель лопнул, а заглушка — насколько я понял из рассказа. Надо аккуратнее заворачивать, там довольно большой диаметр, легко не попасть в резьбу.

dre написал :
Может быть Интерсколу лучковые пилы выпускать, и ни бачка, ни щёток не надо.Согнул трубу- вот тебе и пила, а полотно-извините,расходник.

Вообще лучковая пила несколько сложнее, то, что Вы описываете — это случковая пила но ИНТЕРСКОЛ их точно производить не будет.

2Serg Сергей Анатольевич, там была ещё информация о неприятном звуке при работе двигателя. Это как раз один из признаков виткового. Про круговой огонь — то, к стати, ничего не услышано от топикстартёра, да и никто вопрос не задал.
2dre Всё-таки обратитесь на сервис, хуже не будет. А до этого попытайтесь увидеть коллектор в работе — нет ли кругового.

2 Olegich.Кругового огня нe нaблюдaeтся.Искры только со стороны щeток, но искрит тaк,будто они нe достaют до коллeкторa.Хотя сaмa щeткa 10 мм длиной. 2 Serg.Про зaглушку.Онa сдeлaнa из очeнь хрупкого мaтeриaлa ,поэтому крошится и лопнулa пополaм.Стоит думaю дeлaть из болee плaстичного мaтeриaлa/ИМХО/

Olegych.sorry,пишу с тeлeфонa*

dre написал :
.Кругового огня нe нaблюдaeтся.

Ну и хорошо. Блин, ведь щётки на Интерсколовском инструменте вроде, всегда были неплохими. Я, во всяком случае, ни одной жалобы не слышал. Может, действительно. на сервисе не так поставили?

Olegych написал :
там была ещё информация о неприятном звуке при работе двигателя.

Если с гарнитурой и цепью — я бы проверил подачу масла, потому что звук от цепи заглушает звук от движка.

dre написал :
Про зaглушку.Онa сдeлaнa из очeнь хрупкого мaтeриaлa ,поэтому крошится и лопнулa пополaм.Стоит думaю дeлaть из болee плaстичного мaтeриaлa

Обязательно учтем, спасибо.

2 Olegych,2 Serg.Сообщаю итог:купил 2 пары щёток, одну на рынке за 80 рублей( от дрели ДУ-1050) похожие по размеру,т.к. нет оригинальных,а другую пару оригинальную в сервисе за 120 рублей пара.Надеялся, что замена щёток избавит от обращения в сервис.Ан нет, чудес не бывает.Поставил оригинальные щётки, погонял маленько двигатель, в итоге щётки просто "сожрало" и стали они как и старые размером.Искрение абсолютно такое же.В итоге поход в сервис.Так мол и так,бачок поменяли — очень хорошо, а теперь вот что.Мастер(весельчак!),якорь говорит сгорел.Да как же так, пилил всего ничего, практически новая!А что вы хотели от ИС,говорит мне мастер.Якорей нет, звоните через месяц.Очень внимательно разглядывал заглушки щёток,мол вскрывали ,ремонтировать по гарантии или нет.Я так понимаю — нет пломбы,могу сам обслуживать этот узел,но конечно без фанатизма.2 Serg,я конечно понимаю,что на все якоря номера не набьёшь,но как защитить потребителя от возможной замены его на старый в сервисе?Проверить то никак нельзя.Не возвожу напраслину на сервис, потребители тоже бывает делают чудеса будь здоров,бытовой пилой баобабы пилят, но поверьте-это не мой случай.За 3,5 рубля чего-то особенного не ждал,но рассчитывал не на один год работы в бытовом режиме.На ИС "бочку не качу",т.к.есть 4 позиции инструмента в работе,куплен ранее и им доволен.А электропилы или не конёк ИС,или мой частный случай.Спасибо всем за отклики и советы.Пила впадает в спячку на месяц