Схема коллекторного двигателя переменного тока пылесоса

Обновлено: 15.05.2024

Для чего вообще написана эта статья? А дело в том, что в дальнейшем, в моих следующих статьях мы будем подключать различные типы двигателей в качестве исполнительных устройств к драйверам и контроллерам. "Мозгом" всего этого, конечно будет ESP8266. И для этого мы должны знать, а на что они, эти двигатели вообще способны и как ими управлять. Какой двигатель нам нужен в данном конкретном случае. Сразу скажу, наша классификация будет отличатся от классической (незначительно), так как нас интересует практика, а не теория. Ну а начнем как всегда с определения.

Определение

Электродвигатель - устройство с помощью которой электрическая энергия преобразуется в механическую, чаще всего во вращательное движение, но бывают и другие двигатели. И все же в 90% случаев имеются в виду вращающиеся двигатели.

Принцип действия

Лежит принцип электромагнитной индукции это, напомню, возникновение электрического поля (тока) под действием изменяющегося магнитного. Или другими словами изменяющиеся, магнитное поле порождает электрическое и наоборот. Поэтому любое изменяющиеся электрическое поле (а там где ток там и поле) породит магнитное, а оно при взаимодействие с "другим" магнитным полем вызовет отталкивание или притягивания элементов ротора и статора, а вот количество реализаций всего этого может быть огромное количество о чем и будет рассказано ниже.

Конструкция электродвигателя

Основными компонентами вращающегося электродвигателя являются две части статор и ротор.

статор - неподвижная часть,
ротор - вращающаяся часть.

Да и насчет якоря, с ним путаница. Якорем называется обмотка по которой протекает ток при работе (для работы) двигателя, он может быть и подвижным и не подвижным, а значит как статором так и ротором. Часто якорем называют подвижную часть во многих электромагнитных приборах. Но вот в синхронной машине, что назвать якорем я честно не знаю.

Классификация

Классификация большая, путанная и многообразная, но она нас будет интересовать с практической точки зрения.

По типу питающего тока двигатели делятся на:

переменного тока;
постоянного тока;
универсальные двигатели

Ну это самое простое, скажите Вы, нет не совсем все так просто.

Двигатель переменного тока.

Подключаются и работают от переменного тока (AC). Разделяются на синхронные и асинхронные двигатели. Но сразу же возникает путаница, а вот двигатель компьютерного вентилятора к каким относится? Мы об этом поговорим ниже.

Двигатель постоянного тока

Вы скажите да тут все просто, подключаем двигатель к постоянному току (DC) и значит он постоянного тока, так то так, но не совсем и даже не из за примера выше с вентилятором компьютера. Какой двигатель применяется в известных нам сетевых дрелях, болгарках, перфораторах, шлиф машинах и так далее, в тех инструментах которые мы включаем в бытовую сеть "220 вольт"? Да там применяется двигатель постоянного тока! Как так, скажите Вы? Мы же втыкаем его в сеть переменного тока "220 вольт"? Все очень просто соединяем обмотки якоря и возбуждения последовательно или параллельно, чтобы полярность изменялась одинаково и на роторе и на статоре. Все представлено на схеме ниже.

Универсальные двигатели

Как видно из примера выше некоторые коллекторные двигатели переменного тока можно подключить и к постоянному току, но с более низким напряжением.

Классификация двигателей постоянного тока

В свою очередь двигатели постоянного тока так же разделяются п о способу формирования магнитного поля на роторе:

коллекторные двигатели;
бесколлекторные (вентильные двигатели)

Но(! опять путаница) щёточно - коллекторный узел может применятся не только в двигателях постоянного тока, а как мы увидим ниже и в двигателях переменного тока.

Коллекторные двигатели

Применяется специальный щеточный коммутатор - коллектор.

Коллекторный узел от двигателя полотера.

На фото ниже видны щетка и коллектор двигателя шуруповёрта

Именно с помощью коллекторного узла формируется сначала ток на обмотках ротора, а затем и переменное магнитное поле которое взаимодействует с постоянным магнитным полем статора полученным с помощью постоянных или переменных магнитов. Так чаще всего, но может быть все наоборот, ротор будет постоянным магнитом, а на обмотках статора будет формироваться переменное магнитное поле. Именно такие двигатели используют в болгарках, дрелях и большинстве шуруповёртах (не всех). Такие же двигатели только постоянного тока используются в агрегатах машин, например стеклоподъёмники и дворники. По вариантам подключение обмоток они так же разделяются, но дальше мы уже не будем рассматривать и залезать в дебри.

Бесколлекторные (вентильные двигатели)

Все то же самое, что выше, но щёточно-коллекторного узла нет, он заменён электроникой, Отсюда и слово вентильный - управляемый силовыми ключами (вентилями). Так как отказались от коллектора то ротор конструктивно сделали без обмоточным, вместо этого используют постоянные магниты что конечно увеличивает цену. Кроме того для коммутации нужно знать положении ротора (хотя не всегда), для этого применяют разные датчики (их много разных) поэтому большинство двигателей применяется в электронной промышленности, а бесколлекторные двигатели иногда называют шаговыми хотя это не одно и то же. Шаговый двигатель не является отдельным классом двигателя. Конструктивно он представляет из себя бесколлекторный двигатель который способен поворачиваться на определённый угол и работать с определённой скоростью это достигается тем что конструктивно в бесколлекторных двигателях уже есть вся электроника как силовая так и контролирующая для поворота вала на определенный угол.

Классификация двигателей переменного тока

Двигатели переменного тока по принципу работы делятся:

синхронные двигатели - ротор вращается со скоростью вращения магнитного поля в статоре.
асинхронные двигатели - магнитное поле вращается быстрее ротора. Частота вращения ротора отстает от частоты статора на величину скольжения, которая составляет 0,012-0,06 (при стандартом частоте в 50 Гц)

Чаще, особенно в быту встречаются асинхронные двигатели, но в последнее время все больше и больше развития получают синхронные двигатели в связи с развитием микропроцессорной техники и электромобилей.

Конструкция

Мы разберем конструктивные различия классических представителей этих двух классов, но тут могут быть нюансы (я же говорил, что классификация путанная) и о них ниже.

Конструкция и сравнение синхронных и асинхронных двигателей.

Статоры идентичны конструктивно и функционально (несут одну функцию — создание магнитного поля)

Пылесос Samsung, сломался регулятор мощности.
Решил соединить напрямую минуя плату. Не повлияет ли это негативно на ресурс мотора?
Фото

Оценить 1 комментарий

Кто знает какой там у вас мотор.
Некоторые типы моторов банально не заведутся без контроллера, некоторым достаточно питание подать.
Что там у вас неизвестно.

Сначала надо понять, какого типа у вас мотор., а потом найти в интернете подходящую схему. Я уже позабыл все, но вот никак не пойму, почему нельзя просто отремонтировать плату? там всего 3,5 элемента. Из которых на проверку явно напрашивается транзистор и эта белая херня (и то только по причине, что не понятно, реле это или конденсатор). Цена замены до 200 рублей и получите полностью и правильно работающий пылесос. Протрите безворсовой тряпкой от пыли, осмотрите на предмет паленых деталек, выпаяйте элементы в корпусе и проверьте их на работу. Правда потребуется еще мультиметр с функцией проверки транзисторов и паяльник, что впрочем не сложно достать. Пособий по проверке в инете много.

Скорее всего это банальный симисторный регулятор, чинить который - одно удовольствие! Включаем лампочку 100 ватт 220 вольт вместо мотора и и смотрим осциллоскопом отрезки синусоиды на симисторе - они должны симметрично сдвигаться при вращении переменного резистора (для не имеющих осциллоскопа придётся следить за плавностью изменения яркости лампочки). Если синусоида режется/сдвигается без симметрии - меняем симистор. А больше там нечему дохнуть.
А вот мотор (обычно это коллекторный сериесный движок переменного тока) - там есть чему дохнуть! Чаще всего щётки стачиваются или коллектор подгорает, а уже это приводит к крэшу электроники. Щётки надо подобрать по сечению, более толстые обточить напильником под размер щёткодержателя, сильно изношенный коллектор аккуратно проточить (грамотные токаря умеют).
Самая неприятная неисправность - обрыв подсоединения концов обмоток ротора к ламелям коллектора (оборванные ламели легко идентифицируются по сильному нагару). Контакт обеспечивается только зачеканкой конца провода, пайка там бесполезна - из-за сильного нагрева и огромной центробежной силы припой там держаться не будет.

Что касается ответа на собственно вопрос - да, можно (при условии исправности мотора, что не факт), но лучше не надо, потому что регулятор даёт возможность плавного разгона мотора до рабочих оборотов. Без него мотор будет рвать с места, для него такой режим крайне неприятен.

На ресурс мотора это конечно повлияет, щетки быстрее износятся, да и греться он будет больше, т.к. мотор в этом случае будет работать на максимальной мощности/скорости, но в целом это вполне себе вариант. Только вот нужно знать причину выхода из строя электроники. Вполне возможно, что у вас мотор уже имеет неисправность (короткое замыкание между витками), которая и привела к выходу из строя электроники.

Скорее всего повлияет.
Наверняка в регуляторе реализованы алгоритмы управления двигателем.

Стоп. А куда вы собираетесь мотор подключать?

Сомневаюсь, что это вентильный двигатель. Наверняка там какой нибудь коллекторный ДПТ, а в схеме фильтр и простейшее управление напряжением

Устройство двигателя пылесоса

Общая компоновка

Более подробно этот вопрос раскрыт в статье о коллекторном двигателе.

Здесь же нам следует сосредоточить внимание на том, что внутри корпуса со статорной обмоткой вращается ротор, закрепленный на оси вала с двумя подшипниками.

На нем расположены:

сердечник магнитопровода;
обмотка, подключенная к коллекторному узлу с пластинами.

Электрический контакт для прохождения тока по обмотке якоря создается за счет щеток, прижимаемых к пластинам усилием сжатой пружины.

Крыльчатка вентилятора вращается всегда в одну сторону. Поэтому для ее крепления используется гайка с резьбой, заворачиваемая в противоположную вращению сторону. При работе пылесоса она силами инерции дополнительно фиксируется, а открутиться не сможет.

Этот же принцип используется у педалей велосипеда: на них применено два вида разных направлений резьбы: правая и левая навивка для своей стороны.

Последовательность разборки

Чтобы отремонтировать электрический двигатель пылесоса необходимо первоначально:

изъять щетки из корпуса;
открутить гайку фиксации с левой резьбой так, чтобы не повредить обмотки на статоре и роторе и сохранить конструкцию коллекторного механизма, оставить его в исправном состоянии;
извлечь якорь и оценить состояние подшипников, токопроводов и обмоток.

Все эти действия мне пришлось выполнять, чтобы разобрать электрический двигатель пылесоса Samsung. Показываю их с фотографиями.

Выводы и полезное видео по теме

Пошаговый ремонт двигателя прибора:

Плохое всасывание воздуха – поиск причин, их устранение:

Чтобы ваш электроприбор служил вам годами, следите за чистотой фильтрующих элементов, своевременно смазывайте и меняйте подшипники, правильно храните пылесос.

В случае же появления мелких неисправностей – не спешите тратить денежные средства на мастерскую. Благодаря предложенным инструкциям вы сможете самостоятельно выполнить ремонт узла, детали пылесоса и сэкономить свои финансы.

Поделитесь с читателями вашим опытом ремонта пылесоса. Расскажите, в чем заключалась неисправность прибора, как удалось отремонтировать технику. Пожалуйста, оставляйте комментарии к статье, задавайте вопросы и участвуйте в обсуждениях. Форма для связи расположена ниже.

Пылесосы — устройство, о котором Вы не беспокоитесь, пока он при включении вдруг перестает работать/не всасывает и пр . К счастью, это довольно простая машина и ее легко отремонтировать самостоятельно. В этом руководстве мы расскажем об основных неисправностях и их устранении. Сначала проверьте основные предметы, затем пройдите к разбору.

Извлечение щеток

Поочередно устанавливаем отвертку на винт крепления и выворачиваем его.

Рукой осторожно извлекаем щетку и осматриваем ее.

Невооруженным глазом видны следы нагара с образованием наслоений графитовой пыли.

Такая же картина наблюдается на второй щетке. На торцевой поверхности явно заметны следы искрения.

Это позволяет сделать вывод, что необходим внешний осмотр коллектора и электрическая проверка состояния обмоток ротора и статора.

Через закрытый кожух двигателя это сделать невозможно: требуется его разборка и изъятие якоря.

Профилактика поломок

Пылесосы ломаются чаще других бытовых приборов, что связано с установкой в них коллекторных электродвигателей, имеющих высокую частоту вращения. Охлаждение мотора основано на воздушном обдуве, поэтому время работы прибора без воздушной струи должного напора составляет не более 10-15 минут. Если вовремя не выключить пылесос, то возникнут серьезные неисправности, требующие капитального ремонта. Во избежание этих последствий следует придерживаться некоторых правил эксплуатации, основанных на соблюдении режимов работы.

Степень загрязнения фильтра влияет на то, как сильно греется двигатель. Для обеспечения нормального функционирования фильтрующий элемент необходимо регулярно очищать от мусора и пыли.
Нельзя допускать попадания в двигатель влаги, поэтому фильтр лучше систематически менять на новый, чем стирать в воде. Кроме того, это значительно снижает пропускную способность и может стать причиной перегрева.
Пылесос нуждается в специализированном уходе. Эксперты рекомендуют минимум дважды в год заменять смазывающее вещество на подшипниках и ежегодно проверять степень износа графитовых щеток мотора.
При возникновении первых признаков неисправности нужно переходить к их устранению, что будет гарантией длительной эксплуатации и стабильной работы пылесоса на протяжении многих лет.

Итак, пылесос – это важный бытовой прибор, который используется практически ежедневно. Несмотря на простую конструкцию, поломки достаточно часто возникают и в зарубежных, и в отечественных моделях. Стоимость ремонта в сервисных центрах нередко необоснованно завышена, учитывая тот факт, что некоторые проблемы можно устранить за несколько минут путем банальной замены поврежденной детали. При этом большинство работ можно реализовать самостоятельно.

Дальнейшая разборка

Снятие верхней крышки крепления двигателя

Она просто надета сверху и обжата по периметру в четырех местах.

Созданные на заводе вмятины можно аккуратно выровнять пассатижами.

Затем крышка просто отводится рукой и снимается с корпуса двигателя.

Колесо воздушного насоса

Под крышкой расположен вентилятор. На нем заметно небольшое повреждение пластиковой детали корпуса.

Внутри крышки хорошо видны оставшиеся после продувки двигателя слои пыли. Их же можно рассмотреть на фото вентилятора около входных лопаток.

Она же прилипла на шайбе и под ней.

Выворачиваем крепежные винты отверткой.

Разборка якоря

винтами через верхнюю лапку с отсеком под обойму верхнего подшипника;
выступами с пазами в крышке;
нижней обоймой подшипника.

Винты крепления ротора в статоре двигателя

Доступ к ним получаем сразу после снятия пластмассового корпуса вентилятора.

Раскручиваем их. Параллельно обращаем внимание на количество строительной пыли внутри корпуса, оставшейся даже после его продувки извне.

Выступы крепежной пластины, входящие в пазы корпуса статора

Они расположены рядом с крепежными винтами и осуществляют дополнительное крепление ротора.

Аккуратно направляем их плоской отверткой на выход из пазов.

Затем удерживаем крепежную пластину пальцами руки через внутренние отверстия или подвешиваем ее на опоре. Ротор еще держится за счет крепления внешней обоймы нижнего подшипника. У меня, кстати, он оказался дополнительно приклеенным.

Выступающий конец оси вала с резьбой необходимо защитить от повреждения куском сухой доски из твердых пород древесины и нанести по нему удар молотком. Ротор будет выбит из статора.

Внешний осмотр

На роторе хорошо заметны следы нагара от графитовой пыли, образованные в результате горения щеток и клей на обойме подшипника.

Загрязнения пластин попробовал убрать традиционным аккуратным способом: отмыть спиртом или его раствором с помощью ватки.

Нагар довольно сильно прикипел к металлу, очень плохо растворялся. Пришлось работать стальным воронилом. На фото ниже показан предварительный результат очистки, требующий дополнительной полировки поверхностей.

Но, для проведения электрических замеров этого вполне достаточно. Затем идет прочистка пазов между коллекторными пластинами от мусора, пыли и нагара, способных шунтировать цепочки обмотки ротора. Вначале работал воронилом, а затем — скребком из древесины не хвойных пород.

Не включается/не выключается

Если устройство не включается, то мастера ищут причину в одном из трех вариантов:

отсутствие подачи электроэнергии – в выключателе, вилке, розетке нет питания, перетерся провод, оборвалась цепь питания прибора;
защита от перегрева;
поломка электродвигателя.

В первом случае найти обрыв в цепи подачи электроэнергии сможет любой знакомый с электрической сферой владелец. Если же необходимого для проверки напряжения инструмента нет, лучше обратиться к специалисту.

Причинами срабатывания защиты от перегрева могут быть нарушения условий эксплуатации:

длительная работа агрегата с переполненным пылесборником;
недостаточное напряжение сети;
длительная уборка в жарком помещении.

В большинстве пылесосов предусмотрено специальное реле, отключающее устройство при обнаружении его перегрева. В этом случае нужно немного подождать, пока электроприбор остынет, предварительно выключив его из розетки. Выход из строя электродвигателя требует его ремонта или замены – для этого необходимо обратиться к квалифицированным специалистам.

Читайте также: