Fehlersuche bei Kommutatormotoren mit einem Generator und einem Oszilloskop. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Die Elektromotoren

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Kommutator-Elektromotoren bilden die Grundlage für tragbare Elektrowerkzeuge: elektrische Bohrmaschinen, elektrische Bohrhämmer, Motorsägen, Schleifmaschinen sowie Haushaltsmaschinen: Staubsauger, Kaffeemühlen usw., alle werden mit einphasigem Wechselstrom betrieben Bei diesen Elektrowerkzeugen sind die Erregerwicklungen (Stator) über Bürsten in Reihe mit der Ankerwicklung geschaltet (Abb. 1).

Solche Elektromotoren werden Serienmotoren genannt. Ihr Einsatz in tragbaren Elektrowerkzeugen beruht auf der Möglichkeit, ihre Drehzahl über einen weiten Bereich zu regulieren, einem großen Anlaufdrehmoment sowie ihrem relativ geringen Gewicht und ihren relativ geringen Abmessungen. Allerdings sind Kommutatormotoren aufgrund des Vorhandenseins einer komplexen Ankerwicklung und eines Kommutators mit Bürsten im Vergleich zu bürstenlosen Wechselstrommaschinen arbeitsintensive, teure und weniger zuverlässige elektrische Maschinen.

Kommutator-Elektromotoren können längeren Überlastungen nicht standhalten. Die Hauptursachen für ihre Schäden sind längere Überlastungen und häufiges Blockieren eines Arbeitsgeräts, beispielsweise einer Bohrmaschine in einer Betonwand. Aus diesen Gründen fließt ein großer Wechselstrom durch die Wicklungen des Elektromotors, der erstens den Draht überhitzt (verbrennt) und zweitens ein starkes magnetisches Wechselfeld Vibrationen der Windungen der Stator- und Ankerwicklungen verursacht. Dadurch löst sich die Lackisolierung des Drahtes und es kommt zu Kurzschlüssen oder Brüchen in den Windungen der Wicklungen.

Äußere Anzeichen einer Beschädigung des Kollektormotors sind kreisförmige Funkenbildung (unter den Bürsten); Reduzierung der Drehzahl; Leistungsabfall; schnelle Erwärmung (Überhitzung) der Stator- und Ankerwicklungen und das Auftreten eines verbrannten Geruchs.

Durch die Untersuchung eines zerlegten Elektromotors können Sie Verbrennungsspuren an den Anker- und Statorwicklungen erkennen. Aber das wahre Bild (was verbrannt ist) kann durch Messungen gewonnen werden. Beide Feldwicklungen (Stator) werden mit einem elektronischen Ohmmeter überprüft, da dieses eine Messgenauigkeit von bis zu Zehntel Ohm aufweist. Wenn der Unterschied im Wicklungswiderstand mehr als 0,2 Ohm beträgt, weist die Wicklung mit dem geringeren Widerstand einen Windungsschluss auf und sollte ausgetauscht werden. In der Praxis kommt es jedoch selten zu Schäden an der Statorwicklung.

Ein elektronisches Ohmmeter kann manchmal Schäden an den Ankerwicklungen erkennen, aber meistens ist dies aufgrund des geringen Widerstands seiner Wicklungen (wenige Windungen und dicker Draht) nicht möglich. Daher hat der Autor dieses Artikels im Auftrag einer Werkstatt zur Reparatur von Elektrowerkzeugen ein Schema und eine Methode zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Anker von Kommutator-Elektromotoren mithilfe eines Generators und eines Oszilloskops entwickelt. Anscheinend wird irgendwo ein ähnliches Schema verwendet, aber der Autor musste alles von vorne beginnen. Mit dieser Methode können die Anker aller Kommutator-Elektromotoren überprüft werden, darunter auch die Anker von Autostartern. Es ist hochempfindlich und erkennt Kurzschlüsse oder Unterbrechungen in den Windungen der Ankerwicklungen.

Abbildung 2 zeigt den Anschlussplan der Generator-, Oszilloskop- und Ankerwicklungen. Das Funktionsprinzip der Installation ist wie folgt. Vom Generator wird eine Wechselspannung mit einer Frequenz von 50...200 kHz und einem stabilen Pegel an die vertikalen Ablenkbuchsen des Oszilloskopbalkens Y geliefert (Abb. 2).

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Von einer anderen Steckdose desselben Generators wird Wechselspannung mit derselben Frequenz, jedoch mit einstellbarem Pegel, über selbstgebaute Schleifkontakte den Kollektorlamellen (Abb. 2, 3) und dann einer der Ankerwicklungen zugeführt, wo sie sich befindet in alle Wicklungen des gleichen Ankers umgewandelt.

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Über Schleifkontakte wird diese Spannung von der benachbarten Kollektorlamelle (benachbarte Wicklung) abgenommen und den horizontalen Ablenkbuchsen des Oszilloskopbalkens X zugeführt. Der horizontale Scan-Schalter muss sich in der Position „Externe Synchronisation“ oder „Externer Scan“ befinden (Abb . 2).

Durch Ändern der Generatorfrequenz (50...200 kHz), seines Pegels (0...0,25 V), der Stellung des Oszilloskopschalters V/div. (1 oder 2 V) ist es notwendig, ein Bild einer Ellipsenfigur auf dem Oszilloskopbildschirm zu erhalten (Abb. 4a). Als nächstes drehen Sie den an der Maschine installierten Anker langsam von Hand (Abb. 3) und bewegen dabei die Schleifkontakte entlang der Kollektorlamellen. Beobachten Sie die Zahlen auf dem Oszilloskopbildschirm.

Beim Verschieben um einen Schritt erscheint auf dem Bildschirm des Oszilloskops eine etwas kleinere Ellipse (Abb. 4b), während die vorherige Größe der Ellipse in dieser Abbildung durch eine gepunktete Linie dargestellt wird. Ein Arbeitsanker sollte abwechselnd alle Ellipsen dieser beiden Größen haben. Bei geschlossenen Windungen oder einem Bruch in den Ankerwicklungen erscheinen beim Durchgang von Schleifkontakten durch diese beschädigten Wicklungen auf dem Bildschirm des Oszilloskops (Abb. 5) verschiedenste Figuren, die sich stark von den Figuren in Abb. 4 unterscheiden.

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Wird auf diese Weise ein defekter Anker erkannt, kann der Betrieb des Elektromotors auf zwei Arten wiederhergestellt werden: Entweder der Anker wird durch einen neuen, werkseitig hergestellten ersetzt oder alle Wicklungen des Ankers werden komplett neu gewickelt (nur in einem Fachwerkstatt). Im ersten Fall ist es teurer, aber zuverlässiger (es funktioniert länger), im zweiten Fall ist es billiger, aber weniger zuverlässig.

Eine der Möglichkeiten der Maschinenkonstruktion mit eingebautem Anker ist in Abb. 3 dargestellt. Schleifkontakte können aus Relaisplatten (Abb. 3) oder Federdraht (von einem Stift) (Abb. 6) hergestellt werden.

Die Installation des Autors verwendet einen G3-106-Generator mit einer einstellbaren Frequenz von 20 Hz ... 200 kHz und einem einstellbaren Pegel sowie ein S1-114-Oszilloskop mit einem rechteckigen Bildschirm von 15 cm Diagonale. Bei dieser Bildschirmgröße ist es bequemer, die gemessenen Zahlen zu beobachten.

Um den Einfluss eines externen elektromagnetischen Wechselfeldes auf die Messergebnisse auszuschließen, werden alle Verbindungen in der Installation mit einem geschirmten Kabel hergestellt.

Der Autor dankt dem Leiter der Elektrowerkzeug-Reparaturwerkstatt N.V. Kompanets für seine Unterstützung bei der Erstellung dieses Artikels.

Autor: N. P. Vlasyuk

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