Отличительная особенность всех электродвигателей – наличие в их конструкции коллекторно-щеточного узла. Он обеспечивает электрическое соединение цепи ротора и цепей в неподвижной части мотора, и состоит из коллектора (ряда контактов на самом роторе) и щетки (подвижных контактов вне ротора, прижимающихся к коллектору).
Когда электродвигатель запущен и работает, он практически всегда искрит. Иногда это не означает ничего страшного, а иногда – сигнализирует о том, что прибор скоро выйдет из строя. В любом случае полезно знать, почему электродвигатель вообще искрит – это поможет при необходимости вовремя принять меры. В этой статье нами будут рассмотрены причины возникновения искр во время работы электродвигателя и способы борьбы с проблемами, вызывающими повышенное искрение.
Причина искрения
Для начала определимся – непостоянный контакт щеток и коллектора по умолчанию приводит к искрению. Это обусловлено тем, что во время работы множество раз в секунду замыкается и размыкается электрическая цепь ротора.
Ротор содержит на себе обмотку. Эта обмотка представляет собой нагрузку в основном индуктивного характера. Это, в свою очередь, означает, что разрывая такую цепь, мы запускаем переходной процесс, связанный с возникновением небольших дуг от самоиндукции обмотки – как самого ротора, так и статора. Понятное дело, что щетки и пластины коллектора изнашиваются с течением времени, но иногда проблемы возникают не только из-за него.
Учитывая приведенные выше факты надо признать, что даже исправный и хорошо подогнанный электродвигатель не может работать вообще без искрения. Исправный прибор в штатном режиме развивает рабочие обороты, набирает мощность и немного искрит. Но если искр много – это серьезный повод для беспокойства.
Износ щеток как причина искрения
Первая и главная причина искрения – износ щеток. При значительном износе двигатель не сможет развить полные обороты и набрать полную мощность, вдобавок он будет очень сильно искрить и заводиться не сразу.
Как установить, что причина в этом? Если прижать изношенные щетки к коллектору отверткой или другим инструментом – это уплотнит контакт и запустит двигатель, но после ослабления прижима опять появится сильно искрение – пространство между щетками и пластинами заполнится небольшими дугами. При таких симптомах можно делать вывод, что щетки изношены и требуют замены. Иногда возможно заменить щетки отдельно, но чаще приходится заменять весь комплект, включая щеткодержатель и пружины.
Замыкание в обмотке ротора как причина искрения
Обмотка ротора в коллекторном двигателе состоит из нескольких секций. Если какая-то из них повреждена и в ней возникло межвитковое замыкание, то ток в нее будет идти с большей силой, чем в остальные. Из-за этого часть обмотки начнет перегреваться и начнет генерировать повышенное количество искр. Именно так и можно установить эту причину – искрение будет повышено только на отдельном участке, а не равномерно. Исправляется подобное перемоткой ротора или его заменой.
Неисправность обмотки статора как причина искрения
Неисправность очень похожа на предыдущую и диагностируется так же – неравномерным искрением. Если с обмоткой ротора все в порядке, то проверьте сопротивление обмотки статора – оно должно быть одинаковым для каждой из половин. Значительная разница в сопротивлении говорит о необходимости перемотки или замены статора.
Загрязнение коллектора как причина искрения
В процессе работы двигателя его щетки изнашиваются, и на коллекторе образуется графитовая пыль. Она накапливается между его пластинами и создает дополнительные нежелательные замыкания, которые, в свою очередь, искрят. В данном случае будет достаточно убрать пыль и грязь между пластинами с помощью наждачной бумаги.
Не лишним будет проверить и расположение щеток – любое их отклонение от нормального положения сильно ускоряет образование пыли и износ щеток.
Еще одна из причин загрязнения коллектора – нагар на нем из-за перегрева в ходе работы. Когда все другие причины искрения на двигатели проверены и устранены, почистите контакты коллектора от нагара – так вы улучшите контакт щеток с ним и снизите количество образующихся искр. Счищается нагар точно так же, как и графитовая пыль – наждачной бумагой. Отличие только в том, что ротор при этом нужно вращать при зажатом коллекторе.
Опубликовано 31.03.2017 пользователем Johhny
В процессе работы приборы с коллекторным электродвигателем могут искрить. Сильное искрение часто свидетельствует о скорой поломке инструмента. Необходимо своевременно разобраться в причинах появления повышенного искрообразования и принять меры к его устранению. В статье рассмотрены наиболее вероятные причины появления этого негативного явления.
Основой устройств с электрическими двигателями переменного тока является щёточно-коллекторный модуль, который обеспечивает электроконтакт ротора со статической частью электроприбора. Данный модуль состоит из двух частей: коллектора, находящегося на роторе и щёток – скользящих контактов, расположенных за пределами роторной части и прижатых к коллектору. Искрение на коллекторном электродвигателе появляется в результате механического взаимодействия подвижной и неподвижной частей. Контакт между коллектором и щетками периодически прерывается, что приводит к переходному процессу в электроцепи и влечет за собой появление искры. Щетки коллектора электродвигателя являются самой недолговечной частью конструкции. Поэтому, со временем могут наблюдаться различные проблемы, связанные с их работой.
Даже на исправном электродвигателе обычно присутствует слабое искрение щеток. Если электроприбор нормально включается, развивает обороты на полную мощность и при этом искрообразование малозаметно, то поводов для беспокойства нет.
Причины искрения щеток электродвигателя
Разберем наиболее часто встречающиеся неисправности щёточно-коллекторного узла.
1) Износ щеток.
При сильном износе этих элементов, электродвигатель не развивает обороты на полную мощность, а также может не включаться (постоянно или периодически). В этом случае, при включенном электроприборе отверткой с изолированной рукояткой можно прижать щетку к якорю. Если наблюдается увеличение оборотов двигателя, то проблема выявлена правильно. Скорее всего замена изношенных частей на новые исправит ситуацию. Иногда также требуется замена пружин щеткодержателей.
2) Межвитковое замыкание обмотки якоря.
Неисправностью приборов с электрическими двигателями может быть поломка якоря. В таком случае будет наблюдаться искрение в области обеих щёток, кроме того обмотка якоря будет сильно нагреваться из-за того, что на одни контакты поступает ток большей величины чем на другие. При ремонте этой неисправности перематывают обмотку якоря или полностью заменяют деталь.
3) Выход из строя статора.
При поломке статора обычно искрит только одна из щеток. Для его проверки необходимо замерить сопротивление обмоток. Одинаковое сопротивление обоих обмоток (как правило 4 Ом) свидетельствует об исправном статоре. Разное сопротивление на обмотках говорит о том, что статор неисправен и его обмотку необходимо перемотать.
4) Замыкание контактов коллектора.
В результате износа контактов образовывается графитовая пыль, которая скапливается между ними, замыкая их. В этом случае при работе электроприбора наблюдаются крупные искры. Для устранения поломки необходимо отчистить промежутки между контактами от графитовой пыли. Также необходимо проверить щетки коллектора, так как при их правильном расположении и правильно подобранной форме пыль появляется в минимальном количестве.
5) Загрязнение контактов коллектора.
При загрязнении контактов нагаром будут искрить обе щетки, электродвигатель не сможет развить обороты на полную мощность. Нагар на коллекторе появляется при его перегреве. Плохой электроконтакт приведёт к увеличению сопротивления в элемента, что в свою очередь приведет к еще большему искрообразованию и нагару. В этом случае необходимо произвести чистку контактов коллектора от нагара. Делается это наждачной бумагой минимальной зернистости. Важно при чистке не испортить форму контактов. Поэтому для чистки должны применяться специальные колодки. В домашних условиях для чистки можно использовать шуруповерт. В патрон зажимается якорь, вращая на минимальных оборотах аккуратно прислоняем наждачную бумагу к коллектору. Направление вращения якоря при чистке должно совпадать с направлением его вращения в электроприборе.
Итак, у вас дрель искрит на щетках и вы не знаете, что делать в такой ситуации. Эта статья расскажет, из-за чего это происходит, нужно ли это исправлять, а если нужно, то как.
Сразу стоит отметить, что наличие указанного искрения во время работы — это вполне допустимое явление. Правда только в том случае, если искры небольшие и их не так уж и много. Если же они прямо сыпятся, то это может свидетельствовать о неисправности.
Заметим, что на новом исправном электроинструменте щетки могут первое время тоже сильно искрить, так как им необходимо сначала притереться. На притирку обычно хватает 10-15 минут работы. Если после этого все осталось как было, то лучше отнести инструмент обратно в магазин с претензией.
Если же ваша дрель уже негарантийная, то можно попробовать исправить все самому.
Но сначала опишем причины данного явления.
Почему искрят щетки в электродвигателе?
Искры, в том числе и на исправном движке, появляются из-за механического воздействия между щетками и коллектором. Щетка, двигаясь по коллектору от одного его контакта к другому, поочередно образует и разрывает соединение с каждым из них. А теперь вспомните, что бывает, если из розетки выдернуть любой работающий электроприбор — обычно в такой момент между вилкой и розеткой проскакивает искра. В случае щеточным двигателем это такое же явление.
Поэтому небольшое искрение даже на исправном электродвигателе допустимо, поскольку соединение и разрыв здесь постоянно возникают.
Причины сильного искрения и способы их устранения
Теперь перейдем к сильному искрению. Оно возникает в основном по следующим причинам:
- загрязнение контактов коллектора нагаром
- попадание графитовой пыли между контактами коллектора
- межвитковое замыкание в обмотке якоря
Пройдемся по каждому пункту отдельно.
1) Загрязнение нагаром получается в результате перегрева двигателя. Наличие нагара приводит к еще большему трению, что ведет к еще более быстрому перегреванию и еще большему образованию нагара. Что очень быстро приводит к поломке.
Излишнее искрение же здесь получается из-за того, что нагар образует дополнительное сопротивление, при котором искра при разрыве получается более крупной и мощной.
В общем нагар следует незамедлительно удалить.
Делается это нулевой наждачной бумагой. То есть надо извлечь коллектор вместе с якорем и аккуратно его зачистить. В идеале желательно проводить зачистку на токарном станке, чтобы не нарушить правильность окружности. Но, как правило, такой возможности нет, поэтому можно обойтись и ручной зачисткой. Главное при этом не переусердствовать.
2) При работе дрели щетки стираются, из-за чего образуется графитовая пыль. Она запросто может скапливаться между контактами коллектора и приводить к замыканиям между ними, так как она является проводником электричества и имеет свое сопротивление. Из-за этого ток распределяется неравномерно, что приводит к возникновению крупных искр в некоторых местах.
У исправной дрели стирание происходит довольно медленно, поэтому графитовая пыль почти не скапливается. Соответсвенно ее накопление сигнализирует о том, что щетки при работе занимают неправильное положение. Обычно такое бывает, когда они стоят не вплотную в своем пазе, а, наоборот, имеют некоторый люфт.
Часто такое происходит при замене щеток, когда их подбирают не совсем подходящими по размеру. Поэтому при замене этому моменту следует уделять пристальное внимание.
Ремонт такой неисправности осуществляется путем удаления пыли каким-либо заостренным инструментом и замены щеток на более подходящие по размеру.
3) В случае возникновения межвиткового замыкания в якоре, ток поступает в большем значении на одни контакты и в меньшем на другие. Из-за этого в некоторых местах проходит ток большего значения, чем нужно, в результате чего образуются крупные искры.
Выявлением такого замыкания нужно заниматься, когда два предыдущих пункта не дали особого эффекта. Оно производится на специальном приборе, который создает переменное магнитное поле. При помещении в это поле якоря он начинает дребезжать, так как в нем появляются наведенные токи.
Такой прибор некоторые изготавливают сами из силового трансформатора, в сердечнике которого делается вырез, куда и помещается якорь.
Если причина оказалась в межвитковом замыкании, то нужно перемотать обмотку либо полностью заменить якорь.
Таковы причины возникновения чрезмерного искрения на щетках дрели. Помните, если ничего с этим не делать, то, скорее всего, двигатель в скором времени сломается. Поэтому не ленитесь и проделай указанные в статье рекомендации.
Трудно себе представить арсенал домашнего мастера без такого популярного электроинструмента, как угловая шлифмашинка УШМ или болгарка (народное название). Свою популярность УШМ получила за счет универсальности, так как этот инструмент можно применять для резки, шлифования, пиления, полировки, зачистки, наточки и прочих работ. Причем обрабатывать можно абсолютно любые материалы. В процессе эксплуатации инструмента возникают разные поломки, и одной из самых распространенных является искрение щеток на УШМ. Почему искрят щетки на болгарке, знают далеко не многие, поэтому разберемся в этом вопросе, а также выясним, почему они сгорают и как выполняется их замена.
Назначение щеток на УШМ
Перед тем, как выяснить причины искрения щеток на болгарке, необходимо разобраться с их назначением. Коллекторные щетки применяются не только в конструкции углошлифовальных машинок, но и в устройстве всех современных электроинструментов — дрели, перфораторы, электролобзики и прочие. В конструкции болгарки и других электроинструментов применяется 2 щетки, которые имеют простую конструкцию. Эта конструкция основана на следующих элементах:
- Основная часть — имеет прямоугольную форму, и изготавливается из угля или графита
- Контакт — это жила провода соответствующего диаметра, через которую происходит протекание электрического тока. Контакт соединяет провод с графитовой частью
- Пружина — механизм, обеспечивающий прижим основной части к коллектору. На элементе пружинки может не быть, и это говорит о том, что предназначена такая щетка для установки в электроинструмент, где щеткодержатели имеют встроенный прижимной механизм в виде изогнутой пластины
Устройства предназначены для того, чтобы передавать электрический ток на ротор электроинструмента. Снимаемое напряжение со статора подается на ротор, что воспроизводится при помощи угольных щеток и коллектора. Подача тока на коллектор обеспечивает его вращение. При вращении ротора устройства контактируют с коллектором (медные ламели — выводы обмоток якоря), тем самым обеспечивая непрерывное протекание электрического тока.
В процессе применения устройств происходит их истирание, поэтому относятся они к категории расходных материалов. Срок службы щеток зависит не только от рабочего ресурса электроинструмента, но еще и от материалов, из которых они изготовлены. На износ щеток влияет не только механическое воздействие за счет силы трения, но еще и тепловое. Электрический ток при прохождении по проводнику вызывает его нагрев. Чем больше величины силы тока, тем выше температура нагрева. При прохождении тока через графитовые щетки, они также нагреваются. Чем выше нагрузка на электроинструмент, тем выше ток, а значит и увеличивается температура, которая отрицательно влияет на целостность расходных материалов.
Из чего изготавливают
Щетки на болгарку и прочие электроинструменты изготавливаются из разных материалов, но основными являются — уголь и графит. Именно этот материал имеет низкий коэффициент трения, а также обладает повышенной прочностью к истиранию. Для улучшения контакта, в состав графита или угля при изготовлении щеток добавляются разные примеси. В зависимости от используемых примесей, различают следующие виды щеток:
- Угольные
- Омедненные
- Угольно-графитовые
- Графитные
- Медно-угольные
- Медно-графитные
Состав основной части влияет не только на срок службы или износ, но еще и на такой параметр, как признаки искрения. Величина искрения щеток зависит от состава, из которого они изготовлены. При их покупке нужно обращать внимание на состав, и не приобретать оснастку неизвестного происхождения и сомнительного качества.
Причины почему искрят щетки
Очень часто можно заметить, как искрят щетки на болгарке. Обнаруживаются признаки искрения через вентиляционные отверстия в корпусе электроинструмента. Мастера интересуются, почему искрят щетки на болгарке, даже после их непосредственной замены. Причин для этого множество, и чтобы разобраться в этом, необходимо иметь представление об устройстве электроинструмента. Если знать, как устроена углошлифовальная машинка внутри, то понять, почему сильно искрят щетки, не составит большого труда.
Причинами сильного искрения щеток на болгарках являются следующие факторы:
- Неисправности обмотки якоря. Если возникает нарушение изоляции обмотки якоря, то в итоге это способствует развитию межвиткового замыкания, а также замыканию на сердечник. Кроме того, может произойти обрыв обмотки, что в итоге станет причиной повышения нагрузки. Характерным признаком неисправности обмотки якоря является снижение оборотов, увеличение шума и падение мощности
- Щетки плохо прижимаются к коллектору. За прижим основной части отвечает пружинка, которая со временем эксплуатации теряет свои изначальные пружинящие свойства
- Обмотка ротора оборвалась от медной пластины коллектора — такое явление встречается крайне редко, однако при перегрузке электроинструмента, вполне может возникнуть
- Нарушается центрирование якоря электромотора, что в итоге способствует сильному искрению щетки на болгарке
- Нарушена форма коллектора. Коллектор, состоящий из медных ламелей, имеет цилиндрическую форму, которая может быть нарушена при перемотке ротора. При малейшей деформации формы коллектора, будет возникать искрение щеток
- Нарушение изоляции между ламелями коллектора. Каждая пластина коллектора изолирована между собой, а при нарушении миканитового изоляционного слоя, происходит возникновение искрения. Изоляция между пластинами может быть нарушена также по причине оседания графитового слоя в пазах
- При износе подшипников якоря. Если подшипники неисправны, то возникает биение вращающегося якоря, и как следствие, возникают признаки искрения
- Искривление вала ротора. Согнуть его трудно, но если это происходит, то двигатель начинает работать с нагрузкой. Чтобы инструмент не вышел из строя, рекомендуется заменить ротор
- При неправильном припаивании концов обмоток якоря к медным пластинам коллектора. Такие ошибки не допускаются на заводе, однако их может допустить обмотчик, который перематывает якорь электроинструмента
- Не подходящий состав графитовых щеток. Рассматриваемые детали изготавливают из угля и графита, добавляя при этом разные виды примесей. Делается это неспроста, а для того, чтобы использовать щетки в зависимости от напряжения и частоты вращения вала. Графит бывает мягким и жестким. Чем ниже напряжение питания, тем мягче выбирается марка графита. Для высоковольтных электроинструментов необходимо брать жесткие щетки, которые в составе не имеют меди
- Деформация ламелей по причине их нагрева. Если болгарка испытывает чрезмерные нагрузки, то может произойти деформация одной или нескольких ламелей коллектора. Пластины приподнимаются относительно остальных, в результате чего нарушается контакт. Такая неисправность вызывает сильное искрение щеток при работе электроинструмента
- Плохой контакт в месте подключения щетки. Если клемма неплотно соединяется с устройством, то итог такого нарушения контакта может проявляться в виде чрезмерного
Искрение на коллекторе
Дата публикации: .
Категория: Машины постоянного тока.
Причины искрения
С практической точки зрения важно, чтобы коммутация происходила без значительного искрения у контактных поверхностей щеток, так как сильное искрение портит поверхность коллектора и щеток и делает длительную работу машины невозможной.
Причины искрения на щетках можно подразделить на механические и электромагнитные.
Механические причины искрения большей частью связаны нарушением контакта между щеткой и коллектором. Такие нарушения вызываются: 1) неровностью поверхности коллектора, 2) плохой шлифовкой щеток к коллектору, 3) боем коллектора, если он превышает 0,2 – 0,3 мм, 4) выступанием отдельных коллекторных пластин, 5) выступанием слюды между коллекторными пластинами, 6) заеданием щеток в щеткодержателях (тугая посадка), 7) вибрацией щеток (нежесткость токосъемного аппарата, плохая балансировка машины, слишком свободное расположение щеток в щеткодержателях с зазорами более 0,2 – 0,3 мм, слишком большое расстояние между обоймой щеткодержателя и коллектором – более 2 – 3 мм и так далее). Искрение может быть вызвано также неравномерным натягом щеточных пружин, несимметричной разбивкой щеточных пальцев и щеток по окружности и другими причинами механического характера.
Электромагнитные причины искрения на щетках связаны с характером протекания электромагнитных процессов в коммутируемых секциях. Обеспечение достаточно благоприятного протекания этих процессов является важной задачей при создании машин постоянного тока, в особенности крупных.
Степень искрения
Качество коммутации, согласно ГОСТ 183-74 (таблица 1), оценивается степенью искрения (классом коммутации) под сбегающим краем щетки, то есть под тем краем, из-под которого пластины коллектора выходят при своем вращении. Степень искрения 1, 1¼ и 1½ и допускаются при любых режимах работы.
Таблица 1
Степень искрения (класс коммутации) электрических машин
| Степень искрения (класс коммутации) | Характеристика степени искрения | Состояние коллектора и щеток |
1 1¼ | Отсутствие искрения (темная коммутация) Слабое точечное искрение под небольшой частью щетки | – Отсутствие почернения на коллекторе и нагара на щетках |
1½ | Слабое искрение под большей частью щетки | Появление следов почернения на коллекторе, легко устраняемых протиранием поверхности коллектора бензином, а также следов нагара на щетках |
2 | Искрение под всем краем щетки. Допускается только при кратковременных толчках нагрузки и перегрузки | Появление следов почернения на коллекторе, не устраняемых протиранием коллектора бензином, а также следов нагара на щетках |
3 | Значительное искрение под всем краем щетки с наличием крупных и вылетающих искр. Допускается только для моментов прямого (без реостатных ступеней) включения или реверсирования машин, если при этом коллектор и щетки остаются в состоянии, пригодном для дальнейшей работы | Значительное почернение на коллекторе, не устраняемое протиранием поверхности коллектора бензином, а также подгар и разрушение щеток |
Потенциальное искрение
В определенных условиях возникают искровые разряды между отдельными коллекторными пластинами на свободной поверхности коллектора, не занятой щетками. Такое искрение называется потенциальным. Оно вызывается либо накоплением угольной пыли и грязи в канавках между соседними коллекторными пластинами, либо возникновением чрезмерных напряжений между соседними пластинами. Такое искрение опасно тем, что оно способно развиться в короткое замыкание между пластинами и в так называемый круговой огонь.
Круговой огонь
Круговой огонь по коллектору представляет собой короткое замыкание якоря машины через электрическую дугу на поверхности коллектора.
Круговой огонь возникает в результате чрезвычайно сильного расстройства коммутации, когда под сбегающим краем щетки появляются сильные искры и электрические дуги (рисунок 1).
Рисунок 1. Распространение кругового огня по коллектору
Распространение огня происходит путем повторных зажиганий дуги. Появляющаяся под щеткой дуга растягивается электродинамическим силами и гаснет, оставляя за собой ионизированное пространство. Поэтому следующая дуга возникает в более благоприятных условиях, является более мощной и растягивается на большее расстояние по коллектору, и, наконец дуга может растянуться до щеток противоположной полярности.
Круговой огонь возникает обычно при больших толчках тока якоря (значительные перегрузки, короткие замыкания на зажимах машины или в сети и тому подобное). При этом, с одной стороны, появляется сильное искрение (“вспышка”) под щеткой, а с другой – происходит значительное искажение кривой поля в зазоре и увеличение напряжения между отдельными коллекторными пластинами, что способствует возникновению кругового огня. Круговой огонь вызывает порчу поверхности коллектора и щеток.
Действенной мерой против возникновения кругового огня является применение компенсационной обмотки, а также быстродействующих выключателей, отключающих короткие замыкания в течение 0,05 – 0,01 с.
Иногда, при Uн > 1000 В, между щеточными бракетами разных полярностей ставятся также изоляционные барьеры, препятствующие распространению дуги.
Источник: Вольдек А.И., “Электрические машины. Учебник для технических учебных заведений” – 3-е издание, переработанное – Ленинград: Энергия, 1978 – 832с.
Почему могут искрить щетки?
Как только вы заметили искру, сразу же отключите пылесос от электропитания. Какова бы не оказалась в итоге причина неисправности она ведет к поломке прибора и его ликвидации. Важно отреагировать незамедлительно и принять все возможные меры. В домашних условиях и самостоятельно вы сможете решить проблему, если причина заключена в следующем:
- Износ щеток. Если причина в этом, то двигатель начинает работать с меньшей мощностью. Иногда может и совсем не запуститься или же во время работы резко уменьшать свою скорость.
- Поломка якоря. Возможно, что проблема кроется в межвитковом замыкании обмотки якоря. Обратите внимание на то откуда наблюдается искрение. Если оно с одинаковой интенсивностью исходит из под обеих щеток, то вы угадали с причиной поломки. Еще одним доказательство вашей правоты в данном случае будет нагревающаяся во время работы пылесоса обмотка якоря.
- Статер вышел из строя. Если проблема связана именно с работой статора, то искры будут выбивать только из под одной щетки. Статор имеет две обмотки, который при проверке на сопротивление должны выдавать одинаковый результат, равный 4 Ом. Если сопротивление у обмоток разное, то причина кроется именно здесь.
- Причина может быть в загрязнении контактов коллектора. В этом случае вы увидите сильные искры из под обеих щеток. На контактах будет образовываться нагар, возникающий от перегрева двигателя. Мощность оборотов двигателя падает и он начинает работать с перебоями.
- Замкнуло коллектор. Контакты со временем подвержены стиранию. В результате этого образуется мелкая графитовая пыль.
Помните! Она скапливается в коллекторе и в какой-то момент может скопиться в таком количестве, что станет причиной замыкания контактов.
Что делать?
После того как вам удалось выявить причину горения щеток, вам важно понять какими должны быть ваши правильные действия.
Если проблема связана с износом щеток, то их нужно сразу же заменить. Лучше заменить и пружины, на которых они держатся.
Если причина неисправности в якоре, то предстоит полностью заменить его обмотку. Такой ремонт сложно осуществить самостоятельно в домашних условиях. Вы можете попробовать, но проще просто заменить деталь целиком. Она не будет стоить дорого.
В случае со статором ситуация выглядит так же как и с якорем. Если вы сможете самостоятельно перемотать его обмотку, то это будет самым правильным и экономичным решением проблемы. В противном случае придется заменить деталь.
Если вы нашли неисправность в коллекторе, то его ремонт следует начать с чистки контактов от пыли и нагара. Сразу же проверьте работу щеток коллектора. Если они работают в стандартном режиме, то на контактах не должно скапливаться никаких загрязнений.
Важно! Почистить контакты можно при помощи наждачной бумаги. Подойдет самая минимальная зернистость, чтобы не поцарапать деталь во время чистки.
При помощи шуруповерта, установленного на минимум оборотов, вы сможете провести самостоятельную чистку. На основании шуруповерта зафиксируйте наждачную бумагу и аккуратными движениями пройдитесь по контактам. Если щетки коллектора неисправны их нужно сразу же заменить, чтобы в дальнейшем поломка не повторилась. Исправные щетки должны своевременно устранять нагар и пыль, скапливающиеся на приборе.
Рекомендуемые статьи:
Чудо-щетка пылесоса для уборки шерсти животных
Описание механической щетки и электрической щетки-пылесоса для чистки ковров и полов
Виды щеток для пылесосов: универсальная, графитовая, круглая и другие
Чистка, ремонт щетки пылесоса
Полезное видео
Если проведенные манипуляции не дали желанного результата и ваш пылесос все еще неисправен, то не экспериментируйте и обратитесь к специалисту. Неисправность серьезнее чем вы думали и ею должен заниматься профессионал. Дальнейшие попытки устранить неисправность самостоятельно могут привести к выведению из строя пылесоса, но уже по вине вашей настойчивости и незнанию.
Небольшое искрение между щетками и коллектором — нормальное явление. Совсем другое дело, если первые прямо «извергают» искры. Повышенное искрение щеток в электродвигателе пылесоса, говорит о неисправности, которая может существенно сократить срок эксплуатации прибора. Явление может сопровождаться потерей мощности двигателя, неравномерностью работы, перегревом и другими неполадками. О том, почему искрят щетки пылесоса , и что можно сделать, расскажем в данной публикации.
Принцип работы коллекторного двигателя
Основные элементы устройства расположены в подшипниках вращения, а те в свою очередь заключены в статичную станину. И двигатель, и статор имеют индивидуальные обмотки из изолированных жил – якоря. По последним идёт электрический ток, и, как следствие, образуются магнитные поля с северным и южным полюсом (Nи S).
За счёт их взаимодействия происходит вращение динамической части мотора – роторного вала. Коллектор с щёточным механизмом и якорями как раз и нужен для того, чтобы подводить к обмоткам необходимое напряжение, за счёт которого вращается вал.
Схема двигателя
Для более наглядного понимания принципа работы коллекторного мотора существует два визуальных типа представления – упрощённый и подробный. Первый формат (рис. ниже) представляет собой обычную схему, акцентирующую внимание на подключении обмоток к сети.
Более сложные конструкции (рис. ниже) имеют дополнительные отводы на роторе и статоре. К примеру, для питания автоматики или регулировки оборотов. Наличие термозащиты позволяет минимизировать вероятность перегрева верхнего слоя обмотки агрегата. Этот элемент уводит напряжение при срабатывании реле, останавливая работу вала.
Тахогенератор отражает скорость вращения двигателя. В качестве альтернативы на некоторых моделях устанавливают датчик Холла. Прибор получает сигналы посредством контактов коллекторных панелей.
Почему щётки искрят
Щётки можно назвать самым слабым элементом коллекторного двигателя: в момент работы агрегата они подвергаются постоянному трению, что приводит к их износу. Этот момент особенно заметен на медных поверхностях, где в процессе эксплуатации щёток скапливается слой угольной пыли.
Особенности конструкции
В штатном режиме скольжения происходит небольшой разрыв в цепи электротока. Появляются микроскопические дуги, а это верный спутник искр. Сюда же можно добавить приличное индуктивное сопротивление обмоток двигателя.
При максимальной нагрузке на агрегат даже с новыми щётками искра будет всегда. Визуально это может быть не так заметно, особенно на маломощных моделях, но чувствительная техника, находящаяся в комнате с работающим пылесосом, даст знать об этом специфическим фоном. Поэтому на телевизоры, персональные компьютеры и другие устройства устанавливают фильтры для устранения подобных помех.
Износ
Та часть щётки, которая соприкасается с коллектором, изготовлена из угля. Со временем её длина уменьшается, так же как и общий объём. Как следствие, нажим пружины ослабевает, и появляются зазоры, а с ними и искры.
Графитовые щетки для пылесоса
Самодельная щётка
Элемент должен плотно входить в пазы и располагаться строго перпендикулярно оси роторного вала. Если щётка будет меньше положенных размеров, то появится перекос. Это опять-таки приведёт к искрению, а вместе с тем и снижению эксплуатационных качеств двигателя. Поэтому здесь лучше отдать предпочтение промышленным вариантам, а не самодельным.
Читайте также: почему не включается пылесос.
Замена щеток
Самая простая и очевидная причина возникновения искр — это износ щеток. Несмотря на то, что коллекторные моторы оборудуются специальными искрогасящими конденсаторами, которые кроме функции увеличения срока службы данных элементов, также уменьшают радиопомехи, со временем щетки стираются, и их необходимо заменить.
Для замены щеток сначала нужно добраться до электродвигателя. Для этого придется разобрать пылесос. В большинстве случаев, сделать это с помощью отвертки довольно просто, но не забудьте отключить прибор от сети. Разобрав пылесос и обеспечив удобный доступ к двигателю, находим щеткодержатели. В зависимости от конструкции, для извлечения щеток из щеткодержателя, нужно обычно оттянуть защелки, для этого может понадобиться отвертка.
В последние годы многие производители снабжают свои пылесосы комплектом запасных щеток. Но если вам довелось приобрести прибор без дополнительных запчастей, то их можно приобрести в магазинах, где продают электроинструменты.
При покупке новых щеток нужно обратить внимание на их размер и материал.
Щетки бывают графитовые и медно-графитовые. Будет лучше, если вы заранее снимете старые элементы с электродвигателя вашего пылесоса и отправитесь в магазин вместе с ними, чтобы не ошибиться в выборе.
Устраняем плохой контакт
Часто щетки искрят при плохом контакте с коллектором. Такое бывает, если вы установили новые. Для более плотного прилегания щеток к коллектору, можно воспользоваться «шкуркой» нулевкой, либо просто дать пылесосу поработать на средних оборотах около 20 минут. Обязательно нужно проверить состояние подшипников, так как их износ может послужить причиной биения и неравномерного вращения ротора. Подобным же образом проявляют себя выступы изоляции между пластинами коллектора, царапины на поверхности, различные неровности. Для полировки используют абразивную бумагу.
Устройство коллекторного электродвигателя пылесоса
Щетки не должны болтаться в щеткодержателе, но иметь свободный ход, который им обеспечивает пружина, состояние которой тоже играет немаловажную роль.
Если вы решили заменить щетки, обязательно обратите внимание на то, как плотно пружина прижимает их к коллектору. Иногда, для того чтобы щетки сильнее прижимались, достаточно немного растянуть пружину.
Меняем угол наклона
При неправильном угле наклона щеток относительно статора также возможно возникновение искрения. Правильное положение — это когда обе щетки находятся строго на одной линии, проходящей через ось вращения коллектора. Со временем от постоянной вибрации, крепление щеткодержателя может расшататься или даже получить механические повреждения. Внимательно осмотрите поверхности узлов. Детали, имеющие трещины, сколы или следы коррозии, подлежат замене.
Каждый производитель вносит конструктивные особенности в линейку своей продукции, и поэтому различные виды пылесосов имеют различный тип крепления щеток. Однако в целом, все модели имеют одинаковое устройство, и щеткодержатель как правило, прикручен двумя винтами и позволяет производить регулировку.
Устраняем загрязнение
Поверхность коллектора в точке контакта с щетками должна быть чистой. Пагубное влияние на контакт может оказать угольная или металлическая пыль, образующаяся при трении щеток об кольца или коллектор. Загрязнение последнего вызывает искрение, от которого и образуется нагар. Самостоятельный ремонт пылесоса в данном случае предполагает обычную чистку. Если поверхность имеет следы загрязнения, необходимо избавиться от них с помощью мелкой шкурки, а затем обезжирить, протерев спиртом или бензином. Также следует обратить внимание на пространство между контактами на роторе. Если они забиты грязью или графитовой пылью, их тоже следует очистить и обезжирить.
Замыкание двигателя
Самое неприятное, что может произойти с двигателем пылесоса — это межвитковое замыкание в обмотке. Как правило, искрение в этом случае происходит по кругу, падают обороты двигателя, возможны хлопки, коллекторные пластины имеют значительные почернения. В данной ситуации вам грозит замена мотора целиком, т.к. стоимость якоря может составлять 70-80% от стоимости всего электродвигателя, а произвести перемотку в бытовых условиях — задача не из простых.
Как избежать поломок пылесоса
В первую очередь, необходимо следить за температурой двигателя. Перегрев выведет из строя не только сам мотор, но и потянет за собой электронику. Если корпус пылесоса слишком сильно нагрелся, то стоит отключить аппарат, и дать ему время остыть. Большинству бюджетных и среднебюджетных моделей нужен отдых через 15-20 минут непрерывной работы.
На нагрев двигателя также влияют забитые фильтры, заполненные мешки, контейнеры и посторонние предметы в системе охлаждения.
Обычный пылесос рассчитан на такую же обычную грязь. При сборе металлической стружки, сажи или строительного мусора фильтр засоряется в считанные секунды, а температура двигателя растёт на глазах. Если устройство не рассчитано на влажную уборку, то попадание воды, пусть и не сразу, но приведёт к разрастанию коррозии металлических элементов агрегата.
Влага уплотняет пыль, а её скопления на крыльчатке могут вызвать дисбаланс работы элемента. Фильтры тонкой очистки НЕРА, отвечающие за качество воздуха на выходе, также привередливы к воде. Из-за повышенной влаги волокна начинают разбухать, а в скором времени появляется плесень.
Тема: что делать если сильно искрять щётки в электрическом двигателе.
При эксплуатации различной электротехники, имеющей электрический двигатель, содержащий коллектор, иногда можно обнаружить, что при работе мотора в области контакта щёток и коллектора происходит сильное искрение. Данное явление свидетельствует о том, что электродвигатель работает с некими отклонениями от нормы. Это самое искрение означает, что в скором будущем ваш электродвигатель выйдет из строя. Не многие знают, что же делать с этим негативным эффектом, каким образом его убрать, тем самым продлив работоспособность своего электрооборудования. В этой статье мы с Вами и разберём этот вопрос, поняв изначальные причины появления искрения.
Итак, изначально скажу, что само искрение при работе коллекторных электрических машин — это нормально, только оно должно быть очень маленьким, еле заметным глазу. Ненормально, когда электродвигатель работает и с его щёток прямо сыпятся и вылетают искры — вот это плохо. Само же явление искрового образования связано с прерывистым электрическим контактом, происходящим в процессе вращения якоря, в момент механического перехода щётки с одного контакта, на коллекторе, на другой. В это время совершается разрыв цепи и ток, протекающий по катушкам якоря, заканчивает своё прохождение именно искрой, маленьким дуговым разрядом. Следовательно, чем больше будет мощность и сила тока в цепи, тем заметнее будет искры. Но кроме этого существуют и другие факторы, которые способствуют увеличению искры.
Для того, что бы в полной мере ответить на вопрос, почему же искрит щётки в электродвигателе, разберём основные причины. Во-первых, если контакты коллектора будут загрязнены, или на них со временем образовался нагар, то количество искры от этого, естественно, увеличится. Известно, что плохой контакты ведёт к увеличению сопротивления в этом месте. Значит и разрыв контакта при работе будет сопровождаться более сильной электрической дугой. Это ведёт к понижению мощности электродвигателя, к его большему нагреву, к ускорению и увеличению образования ещё большего нагара на контактах коллектора, что опять же приведёт к поломке мотора. Выход из этой ситуации будет следующий — Вы разбираете устройство, двигатель, и наждачной бумагой (нулёвкой) аккуратно зачищаете контакты, делая зачистку по направлению движения щёток.
Следует также обратить внимание и на состояние промежутков между контактами на коллекторе. Часто бывает, что они забиты графитовой пылью, которая является проводником с определённым сопротивлением. Естественно, если эти промежутки загрязнены, то Вы их также приводите в порядок (чистите при помощи заострённого инструмента). Не забывайте проверять и состояние щёток, их выработку, силу прижима, свободу вертикального хода. В случае если со щётками выявлены проблемы, обязательно их устраните. Учтите, что при замене графитовых щёток стоит брать во внимание, что они бывают разные. В этом случае старайтесь найти именно такого типа, какими были старые.
Искрить щётки, больше нормального, ещё могут и по причине образования на якоре короткозамкнутых витков. Следовательно, при работе такого электродвигателя на некоторых контактах коллектора (которые связаны с этой испорченной обмоткой) будут появляться увеличенные значения силы тока, и как следствие повышенное образование искры. В этом случае уже появляется необходимость проверки якоря на существование таких короткозамкнутых витков. Это следует делать в том случае, когда чистка коллектора и проверка щёток не дала ощутимого результата.
Проверять якорь следует в переменном электромагнитом поле. Если есть короткозамкнутые витки, то в таком поле якорь начнёт дребезжать, поскольку в нём начнут образовываться наведённые токи. Для этого можно сделать самодельный прибор из силового трансформатора, предварительно на его сердечнике сделав клинообразный вырез, в который и надо вложить якорь для проверки.
P.S. Поскольку это важно, ещё раз повторюсь — повышенное образование искры при работе электродвигателя влияет на его длительность эксплуатации. При этом быстро появляться сильный нагар на контактах коллектора, который спустя время выведет электрооборудование из строя. Лучше сразу устранить искры, чем после ещё вдобавок и заменить целый якорь.
Дрель искрит на щетках – что делать
Итак, у вас дрель искрит на щетках и вы не знаете, что делать в такой ситуации. Эта статья расскажет, из-за чего это происходит, нужно ли это исправлять, а если нужно, то как.
Сразу стоит отметить, что наличие указанного искрения во время работы — это вполне допустимое явление. Правда только в том случае, если искры небольшие и их не так уж и много. Если же они прямо сыпятся, то это может свидетельствовать о неисправности.
Заметим, что на новом исправном электроинструменте щетки могут первое время тоже сильно искрить, так как им необходимо сначала притереться. На притирку обычно хватает 10-15 минут работы. Если после этого все осталось как было, то лучше отнести инструмент обратно в магазин с претензией.
Если же ваша дрель уже негарантийная, то можно попробовать исправить все самому.
Но сначала опишем причины данного явления.
Почему искрят щетки в электродвигателе?
Искры, в том числе и на исправном движке, появляются из-за механического воздействия между щетками и коллектором. Щетка, двигаясь по коллектору от одного его контакта к другому, поочередно образует и разрывает соединение с каждым из них. А теперь вспомните, что бывает, если из розетки выдернуть любой работающий электроприбор — обычно в такой момент между вилкой и розеткой проскакивает искра. В случае щеточным двигателем это такое же явление.
Самый большой выбор электроинструмента и бензотехники по выгоднейшим ценам. Бесплатная доставка до вашего региона. Оплата онлайн либо при получении.
Поэтому небольшое искрение даже на исправном электродвигателе допустимо, поскольку соединение и разрыв здесь постоянно возникают.
Причины сильного искрения и способы их устранения
Теперь перейдем к сильному искрению. Оно возникает в основном по следующим причинам:
- загрязнение контактов коллектора нагаром
- попадание графитовой пыли между контактами коллектора
- межвитковое замыкание в обмотке якоря
Пройдемся по каждому пункту отдельно.
1) Загрязнение нагаром получается в результате перегрева двигателя. Наличие нагара приводит к еще большему трению, что ведет к еще более быстрому перегреванию и еще большему образованию нагара. Что очень быстро приводит к поломке.
Излишнее искрение же здесь получается из-за того, что нагар образует дополнительное сопротивление, при котором искра при разрыве получается более крупной и мощной.
В общем нагар следует незамедлительно удалить.
Делается это нулевой наждачной бумагой. То есть надо извлечь коллектор вместе с якорем и аккуратно его зачистить. В идеале желательно проводить зачистку на токарном станке, чтобы не нарушить правильность окружности. Но, как правило, такой возможности нет, поэтому можно обойтись и ручной зачисткой. Главное при этом не переусердствовать.
2) При работе дрели щетки стираются, из-за чего образуется графитовая пыль. Она запросто может скапливаться между контактами коллектора и приводить к замыканиям между ними, так как она является проводником электричества и имеет свое сопротивление. Из-за этого ток распределяется неравномерно, что приводит к возникновению крупных искр в некоторых местах.
У исправной дрели стирание происходит довольно медленно, поэтому графитовая пыль почти не скапливается. Соответсвенно ее накопление сигнализирует о том, что щетки при работе занимают неправильное положение. Обычно такое бывает, когда они стоят не вплотную в своем пазе, а, наоборот, имеют некоторый люфт.
Часто такое происходит при замене щеток, когда их подбирают не совсем подходящими по размеру. Поэтому при замене этому моменту следует уделять пристальное внимание.
Ремонт такой неисправности осуществляется путем удаления пыли каким-либо заостренным инструментом и замены щеток на более подходящие по размеру.
3) В случае возникновения межвиткового замыкания в якоре, ток поступает в большем значении на одни контакты и в меньшем на другие. Из-за этого в некоторых местах проходит ток большего значения, чем нужно, в результате чего образуются крупные искры.
Выявлением такого замыкания нужно заниматься, когда два предыдущих пункта не дали особого эффекта. Оно производится на специальном приборе, который создает переменное магнитное поле. При помещении в это поле якоря он начинает дребезжать, так как в нем появляются наведенные токи.
Такой прибор некоторые изготавливают сами из силового трансформатора, в сердечнике которого делается вырез, куда и помещается якорь.
Если причина оказалась в межвитковом замыкании, то нужно перемотать обмотку либо полностью заменить якорь.
Таковы причины возникновения чрезмерного искрения на щетках дрели. Помните, если ничего с этим не делать, то, скорее всего, двигатель в скором времени сломается. Поэтому не ленитесь и проделай указанные в статье рекомендации.
Читайте также:
90000 Motors and Selecting the Right One 90001 90002 Introduction 90003 90004 At any given moment, you are near at least one or two types of motors. From the vibration motor in your cell phone, to the fans and CD drive in your favorite gaming system, motors are all around us. Motors provide a way for our devices to interact with us and the environment. With a myriad of applications for motors, the design and operation of them can vary. 90005 90006 What You Will Learn 90007 90004 In this tutorial we’ll cover some of these basic motor types and uses: 90005 90010 90011 DC Brush Motors 90012 90011 Brushless Motors 90012 90011 Stepper Motors 90012 90011 Linear Motors 90012 90019 90006 Recommended Reading 90007 90002 What Makes A Motor Move? 90003 90004 The most vague and simple answer is magnetism! Ok, now let’s take this simple force and turn it into a super car! 90005 90004 To keep things simple, we will need to look at some concepts through the lens of the thought experiment.Some liberties will be taken, but if you want to get down and dirty with the details, you can consult Dr. Griffiths. For our thought experiment, we are going to state that a magnetic field is produced by a moving electron 90027 i.e. current 90028. While this creates a classical model for us to use, things break down when we reach the atomic level. To understand the atomic level of magnetism more, Griffiths explains that in another book … 90005 90006 Electromagnetism 90007 90004 To create a magnet or magnetic field, we are going to have to look at how they are generated.The relationship between current and magnetics field behave according to the right-hand rule. As current passes through a wire, a magnetic field forms around the wire in the direction of your fingers as they wrap around it. This is a simplification of Ampère’s force law as it acts on a current carrying wire. Now, if you place that same wire in a pre-existing magnetic field, you can generate a force. This force is referred to as the Lorentz force. 90005 90004 90027 The right-hand rule shows the direction of the magnetic field in relation to the current path.90028 90005 90004 If the current is increased, the strength of the magnetic field is strengthened. Though, to do something useful with the field, it would take incredible amounts of current. Furthermore, the wire delivering the current would be carrying the same magnetic strength, thus creating uncontrolled fields. By bending the wire into a loop, a directed and concentrated field can be created. 90005 90004 90027 The field has not changed. By bending the wire into a loop, field directions are simply aligned.90028 90005 90006 Electromagnets 90007 90004 By looping wire and passing a current, an electromagnet is created. If one loop of wire can concentrate the field, what can you do with more? How about a few 90047 hundred 90048 more! The more loops you add to the circuit, the stronger the field becomes for a given current. If that’s the case, why do not we see 90047 thousands **, if not ** millions 90048, of windings in motors and electromagnets? Well, the longer the wire the higher resistance it has.Ohm’s law (V = I * R) says to maintain the same current as resistance increases, voltage must increase. In some cases it makes sense to use higher voltages; in other cases some use larger wire with less resistance. Using larger wire is more costly and is generally more difficult to work with. These are factors that have to be weighed when designing a motor. 90005 90004 90027 An energized electromagnet producing a magnetic field. 90028 90005 90056 Experiment Time 90057 90004 To create your own electromagnet, simply find a bolt (or other round steel object), some magnet wire (30-22 gauge works fine), and a battery.90005 90004 90027 Note: Lithium Batteries are 90047 NOT 90048 recomended for this experiment. 90028 90005 90004 Wrap between 75-100 turns of wire around the steel. Using a steel center further concentrates the magnetic field, increasing its effective strength. We will go over why this is happens in the next section. 90005 90004 90027 A bit of heat shrink or tape can help keep the coils on the steel center. 90028 90005 90004 Now, using sand paper, remove the insulation from the ends of the wires, and connect each wire to each terminal of the battery.Congratulations! You have built the first component of a motor! To test the strength of your electromagnet, try to pick up paper clips or other small steel objects. 90005 90004 90027 It’s not magic, it’s SCIENCE !!! 90028 90005 90002 Ferromagnetism 90003 90004 Looking back to the beginning of our thought experiment, magnetic fields may only be produced by a current. Taking the definition of current as a flow of electrons, electrons orbiting an atom should create a current and thus a magnetic field! If every atom has electrons is everything magnetic? YES! All matter, including frogs, can express magnetic properties when given enough energy.But not all magnetism is created equally. The reason I can pick up screws with a refriderator magnent and not a frog is the difference between ferromagnetism and paramagnetism. The way to differentiate the two (and a few more types) is through the study of quantum mechanics. 90005 90004 Ferromagnetism will be our focus, since it is the strongest phenomenon and is what we have the most experience with. Further, to relieve us from having to understanding this at the quantum level, we are going to accept that atoms of ferromagnetic materials 90027 tend 90028 to align their magnetic fields with their neighbors.Though they tend to align, inconsistencies in material and other factors like crystaline structure create magnetic domains. 90005 90004 When magnetic domains are aligned in a random order, neighboring fields cancel each other out resulting in a non-magnetized material. Once in the presence of an strong external field it is possible to re-align these domains. By aligning these domains, the overall field strengthens, creating a magnet! 90005 90004 This re-alignment can be permanent depending on the strength of the field.This is great because we’ll need these in the next section. 90005 90002 Permanent Magnets 90003 90004 Permanent magnets behave in the same way as electromagnets. The only difference is, well, they are permanent. 90005 90004 In all drawings, arrows will be pointing away from the north pole and towards the south pole. Another convention is to use the color red to represent north and blue to represent south. To identify a magnets polarity, you can use a compass. Since opposites attract, the needle will point north to the south pole of the magnet.90005 90004 You can perform the same experiment with an electromagnet to determine polarity. 90005 90004 If you reverse the flow of current, you can see how an electromagnet can reverse its poles. 90005 90004 This is a key principle for building motors! Now, let’s look at some different motors and how they use magnets and electromagnets. 90005 90002 DC Brush Motors – The Classic 90003 90004 The DC brush motor is one of the simplest motors in use today.You can find these motors just about anywhere. They are in household appliances, toys, and automobiles. Being simple to construct and control, these motors are the go-to solution for professionals and hobbyists alike. 90005 90002 The Anatomy of a Brush Motor 90003 90004 To better understand how one works, let’s start by tearing down a simple hobby motor. As you can see, they are simple in construction, comprising of a few key components. 90005 90010 90011 Brushes – Delivers power from the contacts to the armature through the commutator 90012 90011 Contacts – Brings power from the controller to the brushes 90012 90011 Commutator – Delivers power to the appropriate set of windings as the armature rotates 90012 90011 Windings – Converts electricity to a magnetic field that drives the axle 90012 90011 Axle – Transfers the mechanical power of the motor to the user application 90012 90011 Magnets – Provide a magnetic field for the windings to attract and repel 90012 90011 Bushing – Minimizes friction for the axle 90012 90011 Can – Provides a mechanical casing for the motor 90012 90019 90002 Theory of Operation 90003 90004 As the windings are energized, they attract to the magnets located around the motor.This rotates the motor until the brushes make contact with a new set of commutator contacts. This new contact energizes a new set of windings and starts the process again. To reverse the direction of the motor, simply reverse the polarity on the motor contacts. Sparks inside a brush motor are produced by the brush jumping to the next contact. Each wire of a coil is connected to the two closest commutator contacts. 90005 90004 An odd number of windings is always used to prevent the motor from getting locked into a steady state.Larger motors also use more sets of windings to help eliminate “cogging,” thus providing smooth control at low revolutions per minute (RPMs). Cogging can be demonstrated by rotating the motor axle by hand. You will feel “bumps” in the motion where the magnets are closest to the exposed stator. Cogging can be eliminated with a few tricks in design, but the most prevalent is removing the stator all together. These types of motors are referred to as ironless or coreless motors. 90005 90002 Pros 90003 90010 90011 Simple to control 90012 90011 Excellent torque at low RPM 90012 90011 Inexpensive and mass produced 90012 90019 90002 Cons 90003 90010 90011 Brushes can wear out over time 90012 90011 Brush arcing can generate electromagnetic noise 90012 90011 Usually limited in speed due to brush heating 90012 90019 90002 Brushless Motors – MORE POWER! 90003 90004 Brushless motors are taking over! Ok, maybe that was an overstatement.However, brushless motors have begun to dominate the hobby markets between aircraft and ground vehicles. Controlling these motors had been a hurdle up until microcontrollers became cheap and powerful enough to handle the task. There is still work being done to develop faster and more efficient controllers to unlock their amazing potential. Without brushes to fail, these motors deliver more power and can do so silently. Most high-end appliances and vehicles are moving to brushless systems. One notable example is the Tesla Model S.90005 90002 The Anatomy of a Brushless Motor 90003 90004 To better understand how one works, let’s start by tearing down a simple brushless motor. These are commonly found on remote control airplanes and helicopters. 90005 90010 90011 Windings – Converts electricity to a magnetic field that drives the rotor 90012 90011 Contacts – Brings power from the controller to the windings 90012 90011 Bearings – Minimizes friction for the axle 90012 90011 Magnets – Provide a magnetic field for the windings to attract and repel 90012 90011 Axle – Transfers the mechanical power of the motor to the user application 90012 90019 90002 Theory of Operation 90003 90004 The mechanics of a brushless motor are incredibly simple.The only moving part is the the rotor, which contains the magnets. Where things become complicated is orchestrating the sequence of energizing windings. The polarity of each winding is controlled by the direction of current flow. The animation demonstrates a simple pattern that controllers would follow. Alternating current changes the polarity, giving each winding a “push / pull” effect. The trick is keeping this pattern in sync with the speed of the rotor. There are two (widely used) ways this can be accomplished.Most hobby controllers measure the voltage produced (back EMI) on the un-energized winding. This method is very reliable in high velocity operation. As the motor rotates slower, the voltage produced becomes more difficult to measure and more errors are induced. Newer hobby controllers and many industrial controllers utilize Hall effect sensors to measure the magnets position directly. This is the primary method for controlling computer fans. 90005 90002 Pros 90003 90010 90011 Reliable 90012 90011 High speed 90012 90011 Efficient 90012 90011 Mass produced and easy to find 90012 90019 90002 Cons 90003 90010 90011 Difficult to control without specialized controller 90012 90011 Requires low starting loads 90012 90011 Typically require specialized gearboxes in drive applications 90012 90019 90002 Stepper Motors – Simply Precise 90003 90004 Stepper motors are great motors for position control.They can be found in desktop printers, plotters, 3d printers, CNC milling machines, and anything else requiring precise position control. Steppers are a special segment of brushless motors. They are purposely built for high-holding torque. This high-holding torque gives the user the ability to incrementally “step” to the next position. This results in a simple positioning system that does not require an encoder. This makes stepper motor controllers very simple to build and use. 90005 90002 The Anatomy of a Stepper Motor 90003 90004 To better understand how one works, let’s start by tearing down a simple stepper motor.As you can see, these motors are built for direct drive loads containing a few key components. 90005 90010 90011 Axle – Transfers the mechanical power of the motor to the user application 90012 90011 Bearings – Minimizes friction for the axle 90012 90011 Magnets – Provide a magnetic field for the windings to attract and repel 90012 90011 Poles – Increases the resolution of the step distance by focusing the magnetic field 90012 90011 Windings – Converts electricity to a magnetic field that drives the axle 90012 90011 Contacts – Brings power from the controller to the windings 90012 90019 90002 Theory of Operation 90003 90004 Stepper motors behave exactly the same as a brushless motor, only the step size is much smaller.The only moving part is the the rotor, which contains the magnets. Where things become complicated is orchestrating the sequence of energizing windings. The polarity of each winding is controlled by the direction of current flow. The animation demonstrates a simple pattern that controllers would follow. Alternating current changes the polarity, giving each winding a “push / pull” effect. A notable difference is how the magnet structure of a stepper is different. It is difficult to get an array of magnets to behave nicely on a small scale.It’s also very expensive. To get around this, most stepper motors utilize a stacked plate method to direct the magnetic poles into “teeth”. 90005 90004 In a brushless motor, back EMF is used to measure velocity. A stepper relies on the short throw of each winding to “guarantee” it reaches the desired point in time. In highspeed travel, this can lead to stalling where the rotor can not keep up with the sequence. There are ways around this, but they rely on a higher understanding of the relationship between motor windings and inductance.90005 90002 Pros 90003 90010 90011 Excellent position accuracy 90012 90011 High holding torque 90012 90011 High reliability 90012 90011 Most steppers come in standard sizes 90012 90019 90002 Cons 90003 90010 90011 Small step distance limits top speed 90012 90011 It’s possible to “skip” steps with high loads 90012 90011 Draws maximum current constantly 90012 90019 90002 Linear Motors – The Future !!! 90003 90004 The future is linear! In high-speed pick and place machines speed is everything.With speed comes friction, with friction comes maintanence, with maintanance comes downtime, with downtime comes lost productivity. By removing the components needed to transfer rotary to linear motion, the system becomes much lighter and more efficient. Linear motors are simple to maintain, and, with only one moving part, are incredibly reliable. Did I mention they are incredibly fast ?! This is the pick and place machine we are using in production, and it is incredibly fast! This machine also packs such a punch, there is a warning for pacemakers on it.There is an entire row of high-power, rare-earth magnets. 90005 90002 The Anatomy of a Linear Motor 90003 90004 To better understand how one works, let’s look inside our pick and place machine downstairs. 90005 90010 90011 Motion Module – Contains electromagnets and controller. 90012 90011 Magnets – Provide a magnetic field for the coils to attract and repel 90012 90011 Linear Bearning – Keeps the motor in alignment with magnets and is the only moving part. 90012 90019 90002 Theory of Operation 90003 90004 The mechanics of a linear motor is nearly identical to a brushless motor.The only difference is if you were to take a brushless motor and unfold it into a straight line you’d have a linear motor. The Motion Module is the only moving part. Where things become complicated is orchestrating the sequence of energizing coils. The polarity of each coil is controlled by the direction of current flow. The animation demonstrates a simple pattern that controllers would follow. Alternating current changes the polarity giving each coil a “push / pull” effect. In a linear motor, there is typically an encoder or some advanced positioning system to keep track of the location of the Motion Module.To reach a high position accuracy, the controllers are much more complicated than anything found on a conventional system. Microstepping is a method to “throttle” the magnets to provide smooth and precise motion. To achieve this though, linear motors require a highly specialized controller tuned for each motor. As controller technology improves, we are likely to see these motors decrease in price. Maybe someday our 3D printers will print in seconds and not hours! 90005 90002 Pros 90003 90010 90011 Reliable 90012 90011 High speed 90012 90011 Efficient 90012 90011 No rotary to linear conversion required 90012 90019 90002 Cons 90003 90010 90011 Expensive 90012 90011 Require custom controllers 90012 90011 Purpose built for each system 90012 90011 Did I mention expensive? 90012 90019 90002 Resources and Going Further 90003 90004 So we took a look at some different types of motors and how they might be used.Selecting a motor will require you to first determine the application requirements. With these requirements, you can look at the strengths and weaknesses of each motor type. But more importantly, look for the ratings on each motor. Each motor will have values for input power and output power. You can calulate the load requirements of a system but, sometimes it’s easy enough to just try it! To give yourself a headstart integrating motors, take a look as some of these pages: 90005 90004 And finally, here is a great place to learn just about everything physics related.90005 .90000 pyspark – Using G1GC garbage collector with spark 2.3 90001 Stack Overflow 90002 90003 Products 90004 90003 Customers 90004 90003 Use cases 90004 90009 90010 90003 Stack Overflow Public questions and answers 90004 90003 Teams Private questions and answers for your team 90004 90003 Enterprise Private self-hosted questions and answers for your enterprise 90004 90003 Jobs Programming and related technical career opportunities 90004 90003 Talent Hire technical talent 90004 90003 Advertising Reach developers worldwide 90004 90009 .