Искрят щетки на пылесосе
Введение
Преимущества коллекторных электродвигателей – высокие обороты, малые габариты и масса по сравнению с асинхронными (и тем более синхронными) моторами той же мощности – определили самое широкое их применение в ручном инструменте и нестационарной бытовой технике. Но есть и недостаток. Это щёточный механизм, который не просто подвержен ускоренному износу, требует регулярного обслуживания и замены элементов, создаёт дополнительный шум и помехи, но также может (если пренебрегать оным обслуживанием) стать причиной необратимой поломки оборудования и даже пожара. Можно ли решать эти проблемы, не прибегая к хлопотным и недешёвым посещениям сервисных центров?
Содержание:
Техника безопасности
Причины искрения
Поиск и устранение неисправности
Техника безопасности
Хочется верить, что описанным в данной статье ремонтом просто не станет заниматься человек, вообще не представляющий, что такое электричество и как от него не пострадать. Но поскольку пылесос – не торшер или электробритва, а один из самых «злых» бытовых приборов (хотя бы из-за мощности), напомним 3 важнейших пункта (первый справедлив для любого оборудования, а второй и третий – сугубо пылесосные):
- Все операции (кроме испытаний, конечно) производить только при отсоединённой штепсельной вилке. Никаких надежд на выключатель (в самом приборе, в фильтре-удлинителе или еще где-то): он, во-первых, не создаёт видимого разрыва, во-вторых, разрывает не всегда фазу и, наконец, может включиться случайно. Вилка же (не «надвынутая», а лежащая на заметном расстоянии от розетки!) сама не включится никак.
- Роторы двигателей такой мощности, как в пылесосах (обычно от 0,5 до 2 кВт), да еще и в сумме с крыльчаткой компрессора имеют немалый момент инерции. А пуск очень быстрый. Результат – сильный рывок статора в сторону, противоположную вращению, в момент включения. И тем ощутимее, чем от большего количества прочих деталей освобождён мотор. А проводники обычно короткие, могут при этом оборваться, замкнуться, хлестнуть по руке… Поэтому – никаких придерживаний пальцами за не предназначенное для этого место, с которого при резком развороте легко соскользнуть на элементы, находящиеся под напряжением или в движении. Перед испытаниями статор (остаток корпуса) должен быть надёжно закреплён – если не в тисках, то хотя бы прижат к полу через жёсткий изолятор, который не коснётся, загнувшись, подвижных деталей. И вообще, такие испытания (как и все работы без снятия напряжения вблизи токоведущих частей) даже квалифицированные электрики должны производить вдвоём.
- Обороты коллекторного двигателя не ограничены частотой питающего напряжения или какими-то особенностями конструкции. Просто должно наступать динамическое равновесие между вырабатываемой мощностью и нагрузкой. Если же последней нет совсем, буквально за доли секунды мотор идёт вразнос в самом прямом смысле: может не просто сжечь свои подшипники и щёточный механизм, но и разлететься, как абразивный диск, с не меньшей опасностью для окружающих людей и предметов. Поэтому, если разборка продвинулась настолько, что демонтирована даже крыльчатка компрессора (трение которой о воздух и является единственной нагрузкой в пылесосе), включать двигатель НЕЛЬЗЯ ни на секунду! И даже с крыльчаткой, но полностью свободным протоком воздуха через неё (ни шланга, ни фильтров) обороты будут значительно выше номинальных, а потребляемый ток – ниже. Исследовать искрение щёток в таком режиме бессмысленно. Нужно хотя бы небольшое сопротивление воздуху обеспечить – прикрыть входное отверстие компрессора процентов на 80 плоским предметом или на 100% не очень плотным ковром, мелкой сеткой… Но всё должно быть жёстким или надёжно закреплённым в натянутом состоянии, чтобы компрессор не мог что-либо засосать: даже мягкий посторонний предмет в нём – моментальная смерть для тонкой алюминиевой крыльчатки.
Причины искрения
Ротор (якорь) коллекторного двигателя содержит несколько (от 3 до 36) обмоток, выводы которых заклёпаны и (не всегда) пропаяны тугоплавким припоем в специальных отверстиях медных контактных пластин – ламелей. Последние устанавливаются с промежутками 0,5–1 мм по цилиндрической поверхности жаропрочного диэлектрика и образуют собственно коллектор. Ток через диаметрально расположенные, поджатые пружинами и скользящие по ламелям щётки подаётся всегда на ту обмотку, магнитное поле которой перпендикулярно в данный момент полю статора, и обеспечивает за счёт этого наибольшую вращающую силу.
Совсем не искрить скользящий контакт не может в принципе. Особенно – при большой мощности и индуктивной нагрузке. Однако искрение не должно превышать определённых пределов, представлять которые могут, конечно, помочь фотографии, но лучше всего – опыт, когда человек видел работу массы подобных устройств или работу данного изделия в полностью исправном состоянии.
Почему искрят щетки в пылесосе?
Причин усиленного искрения довольно много:
- Износ самих щёток.
- Их недостаточная притёртость (у новых).
- Их перекос из-за износа, растрескивания или смещения щёткодержателей.
- Ослабление пружин.
- Межвитковое замыкание в обмотках.
- Биения якоря в связи с износом подшипников.
- Окисление и/или загрязнение ламелей.
- Их выработка.
- Засорение промежутков проводящей пылью.
- Дефекты отдельных ламелей (каверны и прожоги, шатание в диэлектрике, «зализывание» верхнего слоя в сторону следующего промежутка и прочее).
Соответственно, для устранения необходимо сначала установить, какая же из причин у нас.
Поиск и устранение неисправности
Поскольку сначала – визуальный осмотр, напомним: кто пропустил главу о технике безопасности, вернитесь! Там же и большая часть инструкции по испытаниям!
Как и во всех поисках среди большого количества вариантов, лучше всего начинать с отсечения явно неподходящих. Например, если одна из щёток искрит значительно больше другой, то проблема в ней: дефекты ламелей, обмоток и подшипников сказывались бы одинаково на обеих. То есть остаётся проверить только первые 4 пункта.
* Искры тянутся в сторону вращения. Поэтому разное искрение щёток может быть кажущимся: когда мы смотрим радиально одновременно на обе, ламели под одной из них движутся к нам, а под другой – от нас. Делать вывод о разном качестве контакта можно, только рассмотрев с обеих сторон и учитывая этот нюанс.
Извлекаем в любом случае обе, обязательно как-то пометив, где какая была и в каком положении: повернуть щётку вокруг своей оси на 180° конструкция обычно позволяет, но при этом нарушается притёртость (попробовать повернуть и поменять местами бывает полезно, но нужно всегда иметь возможность «отката» к первоначальному состоянию).
Очень удобно сразу иметь под рукой новые, чтобы судить не только об одинаковости износа, но и о его проценте относительно нулевого. Сработавшиеся более чем на половину лучше заменить – и желательно сразу комплектом. Но всё равно проверяем держатели: из-за излишнего люфта возможен не только неправильный угол притирания, но и перекос щётки с заклиниванием, когда, независимо от усилия пружины, её подача прекращается, мотор начинает «чихать», как при полном прерывании питания. (Хотя при таких симптомах стоит в первую очередь протестировать выключатель и все соединения, начиная со штепсельного).
После замены щётки может потребоваться притереть – если искрение увеличилось. Нередко помогают просто несколько минут работы (но не следует собирать пылесос, пока всё не нормализовалось, в надежде, что «само притрётся»: может и не притереться, а загореться). Более радикальная притирка – просунуть (разумеется, всё обесточив) полоску мелкой наждачной бумаги между щёткой и коллектором, предварительно согнув её по его же радиусу, чтобы не была плоским напильником. Несколько протягиваний такой полоски в сторону вращения – и готово. Потом её же, перевернув, можно использовать для профилактической зачистки ламелей, которая не помешает, даже если проблема была в щётках (ротор вращаем пальцами). После этого прочищаем и промежутки. Важно:
- При всех подобных операциях не допускаем попадания пыли в подшипники и обмотки. Лучше всего работать под близкой вытяжкой другого пылесоса.
Если износ невелик, щётки не меняем, но тщательнее изучаем держатели и пружины. Треснувший держатель можно только заменить. Сместившемуся из-за ослабевшего крепления – вернуть такой же угол и зазор с коллектором, как и в нормальном, а затем как-то усилить крепление обоих (гровер-шайбы, возможно – жаростойкий клей и т. п.).
Ослабленную пружину (сравнивать опять же лучше с родной новой) растягивать бессмысленно: надолго не поможет. Если она нагревалась до температуры отпуска, то это уже не пружина. Но можно попробовать закалить, обязательно отсоединив от щётки, немного растянув, нагрев до (равномерного!) слабого красного свечения над обычной конфоркой и бросив в жидкое масло. Если упругость не вернулась, пробуем нагреть сильнее. А самая радикальная мера – бросить после нагрева в воду. Но от этого пружина может стать слишком хрупкой и сломаться. Делать же по всем правилам смягчающий отпуск – эту уж слишком для домашних условий, проще всё-таки новую купить.
Как и все запчасти, приобретать щётки лучше «родные». В крайнем случае – отталкиваться от точных размеров и цвета (одинаковый не даёт гарантии абсолютно идентичного состава, зато другой – точно не подходит). Главное – не слушать маркетинговое враньё продавцов, что «эти даже лучше». Лучшее – враг хорошего. Любой коллектор рассчитан на строго определённый тип щёток силу прижима. Можно купить что-то «с пониженным сопротивлением» – зато оно и сотрётся за несколько часов. Или наоборот: особо твёрдые «вечные» щётки быстренько приведут в негодность ламели, придётся менять весь якорь…
В отличие от материала самой щётки, пружину вполне допустимо использовать не родную. Главное – сила прижима при том же сжатии. Она может быть одинаковой и у пружин немного разной упругости, но и разной длины. Сравнить и откусить нужную длину можно, сжав две пружины одновременно в каком-то желобке или прозрачной трубке, расположив «в колонну», когда сила на них действует одна и та же, сжимают друг друга. После откусывания самый кончик раскалить и загнуть под предыдущий виток.
Но для всего этого нужно иметь хотя бы одну новую родную щётку, что морально сложно: не тратить последнюю, а заранее идти покупать…
Вот и всё по сугубо щёточным пунктам.
Неисправности же обмоток (п. 5 «Причин») и диагностировать, и исправлять в домашних условиях очень сложно. Может помочь прозванивание всех пар ламелей омметром, но может и не помочь. А уж самостоятельно перемотать… Не более реально, чем запустить спутник.
С заменой подшипников (п. 6) справится тот, у кого есть соответствующий инструмент и навыки в подобных операциях на авто/мото технике. Люфт не должен превышать 2–3 мм (осевой) и буквально несколько микрон – радиальный (шатание, едва ощутимое пальцами).
И конечно, нужно менять подшипники (или уплотнять и выравнивать их посадку), если есть характерный звук «цепляния», видны сработавшиеся поверхности и т.п. Просто сухой свист и снижение времени вращения по инерции – без люфта и цепляния – требуется смазка (например, «Циатим-202»), а лучше – и с предварительной промывкой подшипников (вращаем в разных положениях, погрузив в бензин).
Проблемы с самим коллектором (п. 7–10) определяются визуальным осмотром и решаются (если незначительные царапины, прожоги, окалина) шлифовкой мелкой «шкуркой», как описывалось выше. Двигатель может быть сам для себя токарным станком, если раскрутить якорь с торца оси электродрелью или подать струю воздуха в компрессор. Если же в ламелях глубокая борозда, потребуется проточка на настоящем станке с последующей зачисткой фасок и мусора в промежутках. Шатание ламели и облом провода возле неё, как и перемотка, в домашних условиях практически неустранимы.
Источник: https://in-volga.ru/iskrenie-shhetok-pylesosa-prichiny-ustranenie/