Электрический двигатель схема пылесос

Как проверить и разобрать двигатель пылесоса

Прежде чем приступать к проверке и разборке пылесоса для замены мотора или электродвигателя нужно разобраться какие разновидности моторов существуют, как определить неисправность именно в моторе и конечно же как подобрать новый мотор для пылесоса. Первой причиной по которой меняют двигатели может служить нагрев, т.е. при работе греется двигатель пылесоса, при этом он может нагреваться до температуры больше 60 градусов (рука не может терпеть прямого контакта), что говорит о явной неисправности либо системы фильтрации (засорились фильтры и их нужно заменить) либо о межвитковом замыкании обмоток статораротора мотора

Основные неисправности пылесосов

• Не включается
• Греется при работе
• Плохо сосет
• Искрит
• Шумит

Давайте разберем каждую из этих неисправностей по отдельности и краткой форме перечислим возможные причины данного поведения, но сразу стоит отметить, что для ремонта любой бытовой техники следует вызывать мастера по ремонту пылесосов, так как только он сможет на 100% установить истинную причину и устранить ее грамотно и быстро, но за эту услугу следует платить, а мы всегда стремимся хоть немного сэкономить и купить что-то подешевле.

Не включается и не реагирует на включение — данная неисправность подразумевает наличие исправной розетки и отсутсвие повреждение провода, последнее кстати встречается очень часто и для проверки данной неисправности Вам потребуется разобрать корпус (см. пункт разборка) и проверить мультиметром «на прозвонку» весь провод. Если у пылесоса есть регулировка оборотов, то скорее всего неисправен именно модуль этой самой регулировки, конечно же при исправном моторе (см. раздел проверка мотора)

Греется при работе — тут сразу стоит отметить, что любой эл двигатель греется при работе и это считается штатным до уровня 40-50 градусов, это происходит из-за того что не вся потребляемая электроэнергия переходит в энергию вращения крыльчатки и часть ее рассеивается в качестве тепла, плюс при вращение так или иначе происходит трение/скольжение и щеток по коллектору и подшипников, а как мы знаем при этом тоже выделяется тепло.

Проблемы нагрева нужно делить на две группы. Первая это забит фильтр, при этом у пылесосов есть фильтр как всос, который задерживает всю пыль и собранную грязь, так и «высос» (не совсем корректное слово, но понятное). Так же проблема может быть в щетке или в шланге пылесоса и тут самое простое это отсоединить шланг и попробовать включить без него, если звук измениться, как бы станет «легче», значит проблема именно там.

Вторая разновидность причины перегрева при работе это большое потребление тока вызванное межвитковым замыканием катушек, как правило такое замыкание вызывает первый перегрев или попадание воды, из-за чего часть витком сплавляется и индуктивность (сопротивление переменному току) падает, из-за чего увеличивается потребление тока, ведь ему стало легче проходить, а конструкция мотора не рассчитана на рассеивание такого количества тепла.

Шум при работе указывает на неисправность системы фильтров, а при их справности говорит о выработке подшипников, которые при попадание влаги могут начать коррозировать, а увеличение шероховатости плоскости скольжение шариков приводит к шуму, как езда автомобиля на шипованой резине по асфальту летом. Со временем этот шум увеличивается и скорее всего приведет к полной поломке мотора, но в отличие от межвиткового замыкания (нагрев при работе) заменить подшипники можно, не меняя сам мотор.

Искрит — любой коллекторный пылесос обладает щеточным узлом, щетки двигателя выполнены из графита и передают ток не теряя контакт при вращении. Часто щетки изнашиваются сами и изнашивают коллектор до такой степени, что переодически при вращение контакт теряется и искрообразование, считающееся штатным в умеренных пределах, увеличивается до очень наглядных, становясь кольцевыми (искра проходит полную окружность коллектора)

Разборка корпуса пылесоса

Перед тем как проверять пылесос на исправность нужно разобрать его корпус, а иногда эта процедура очень сложная и утомительная, более того, встречаются пылесосы которые вообще невозможно разобрать, без явных повреждений корпуса, так как вся сборка происходит на защелках таким образом, чтобы невозможно было разобрать пылесос для ремонта или просто такая технология удешевляет процесс производства.

В данном случае при разборке корпуса нужно было открутить 8 саморезов одинакового размера, сам корпус «располовинился» достаточно легко и не ремонт не занял много времени

Проверка исправности мотора

Для проверки мотора пылесоса и электропроводки не потребуется каких-то супер устройства и точных мультиметров, достаточно режима прозвонки, конечно же лучше иметь профессиональное оборудование способное измерять межвиткового замыкание, но зачастую такие приборы очень дороги и их применение не оправдано в ремонте мелкобытовой техники, более того, если еще двигатель для пылесоса купить можно за разумные деньги и по цене они пригодны к замене, то мотор скажем для сокомашины, мысорубки или кофемолки вообще невозможно купить, так как стоимость данной техники очень низкая.

Разборка электродвигателя пылесоса

Разборку двигателя пылесоса рентабельно производить только в двух случае, первое это для замены подшипников, о которых мы писали в разделе шума, а во втором случае для рестоврации крыльчатки, что я очень не люблю и считаю данный ремонт временной мерой и потраченным зря временем. Любой мотор пылесоса вращается с бешеными оборотами и при малейшем дизбалансе или деформации крыльчатки начинается вибрация и повышение шума, это приводит к повышению нагрузок на подшипники и те в скором времени так же отказывают.

У всего есть предел рентабельности, конечно же если Вы пенсионер и думаете чем заняться на заслуженном отдыхе, то можете таким образом скоротать пару вечером, но как показывает практика это не приводит не к чему реально полезному

Подбор, маркировка и совместимость моторов

Тут начнется полный дремучий лес, так как производители бытовой техники по расхожему мнению не производят запчасти и комплектующие для своей техники, за исключение корпусов и шильдиков, но и то корпуса как правило отливаются на арендуемых предприятиях осуществляющих и сборочные процессы. А если производитель не делает моторы самостоятельно, то он может заказывать их где угодно, очень часто поставщики меняются и начинается путаница в маркировке и сложности с подбором, поэтому тут есть важное правило.

При подборе мотора пылесоса обращаем внимание только на параметры H, S, D, Q, W маркировка на корпусе может быть разной у абсолютно одинаковых моторов.

Моторы

Основной узел любого пылесоса это мотор, именно этот электрический прибор и производит всос воздуха с последующей фильтрацией его в мешке или пылесборнике. Моторы пылесосов не разборные и не ремонтопригодные, они поставляются в собранном и готовом к эксплуатации виде.
Основная классификация .

Устройство типичного пылесоса

Сердцем пылесоса справедливо называют мотор, традиционно коллекторный. Кратко рассмотрим конструкцию незаменимого изделия, создадим четкое представление. В асинхронном двигателе создается вращающееся поле путем правильного распределения фаз обмотками, коллектор обмотки коммутирует последовательно. Имеются исключения непопулярные. Направление движения определено направлением включения:

1. Ток течет, поля работают на притяжение.
2. Ток течет, поля отталкиваются.

Что касается вопроса, почему ротор крутится именно в эту сторону, не противоположную при подключении обмоток однонаправленно, ответ раскрывается взаимным расположением щеток и катушек статора, строением коллектора. На якоре намотано число катушек, равное количеству контактных площадок вала. Щетки питают каждый момент времени единственную обмотку. Затем вал прокручивается некоторое угловое расстояние, запитывается следующая катушка. Проходит один оборот, начинается цикл заново.

Представьте полюс статора (пока только один – не два), находящийся внизу. Допустим, в начальный момент времени щетки поставлены так, что питается полюс якоря левее строительной оси. Тогда, благодаря отталкиванию, вал начинает описывать часовую стрелку. Ось проходит угловое расстояние, ток начинает обтекать следующую обмотку, успевшую занять место предыдущей. Так происходит, пока существует ток. Причем отсутствует разница, постоянный или переменный. Коллекторный двигатель будет работать, гонимый направлением поля. Скорость вращения определяется не частотой – конструкцией механической части, величиной напряжения.

Теперь если поля притягиваются, вращение начнется против часовой стрелки. К тому моменту, как полюса статора и ротора станут друг напротив друга, питание перекинется следующей катушке, та начнет создавать нужную силу. Цикл происходит круговой. Теперь катушки. Коллекторные двигатели снабжены парой обмоток на статоре для постоянного тока, потому что переменный встречает слишком большое сопротивление со стороны индуктивностей. Вот почему некоторые коллекторные двигатели выполнены с раздельными выводами статора. Позволит использовать вместо двух обмоток одну. Понятно, нагрузочная способность существенно падает. Зато уменьшаются потери.

В пылесосе на статоре двигателя заметим две диаметрально противоположные обмотки, которые помогают друг другу. Взаимовыгодное сосуществование обеспечивается правильным направлением включения (писали выше). В реверсивных моторах имеется специальное силовое реле, коммутирующее полюсы должным порядком. Для сравнения, в асинхронном двигателе подобное реле другим образом распределяет фазы напряжения. Получается реверс. Коллекторный мотор не требует наличия пусковой обмотки и конденсатора (одной фазы), которые пытаются имитировать собой вторую обмотку. Говоря проще, КПД трехфазных асинхронных двигателей выше. Детища Николы Теслы и Доливо-Добровольского применяются промышленным оборудованием, в 90-х годах из бытовой техники вытеснены коллекторными (пылесосы традиционно снабжали графитовыми щетками до перестройки).

Для передачи тока якорю используются две щетки. Разница нивелирована, где плюс, где минус, направление обеспечивается правильной коммутацией.

Можно ли, изменив порядок подключения щеток заставить мотор вращаться в обратном направлении. Полярность поля заменяется противоположной. Этот прием используется для получения реверса постоянным напряжением. Выполняя самостоятельный ремонт пылесосов, запоминайте правильное положение контактов.

Препарируем дешевый робот-пылесос

Общий вид внутренностей

Что же нам предлагает производитель этого чуда?

В этой модели пылесоса отсутствует оптический датчик на всасывающем отверстии (ИК светодиод+фотодиод) и соответствующая часть схемы. Хотя места в корпусе и разводка на плате присутствуют, так что при желании можно добавить.

Рассмотрим электрическую схему

Пройдемся по основным узлам

Q1, Q2, Q15 Это зарядный ключ батареи. Замечу что тут она заряжается просто по времени с ограничением максимального тока через 5-ти ваттный резистор R73. Никакого контроля не предусмотрено, так что взглянув на схему я свою батарею заряжаю клоном IMAX с окончанием заряда по ΔV, дольше проживет.

Стабилизатор 8.25V на МС34063 изобразил блоком, так как микросхема включена по типовой схеме. Резистор Rsc (см datasheet) 0.22 Ома. Т.е. присутствует ограничение тока, не только для защиты самой микросхемы, для чего-чуть ниже.
От него питаются колесные модули и приводы боковых щеток.

На сдвоенном компараторе LM393 собран контроль просадки питания колесных модулей и боковых щеток (в случае заклинивания посторонними предметами или мех. неисправности) и разряда батареи. Эти два условия для контроллера одно событие.

Всасывающий вентилятор включается вместе с приводами боковых щеток транзистором Q24. При этом вентилятор питается практически напрямую (за вычетом падения напряжения на диоде D16 и открытом транзисторе) от батареи. Разгон, однако 🙂 Боковые щетки напротив питаются пониженным напряжением 8.25V минус падение на 3-х диодах и открытом транзисторе.

Оптопары JK1 и JK2 — щелевые транзисторные. JK2 нормально затемненная (крышка закрыта -транзистор закрыт) а JK1 нормально засвеченная (бампер никуда не уперся -транзистор открыт)

На транзисторе Q25 собран ключ коммутирующий питание светодиодов оптопар и всего узла датчиков падения. При наличии 19V от зарядного он закрыт, во всех остальных случаях открыт.

На транзисторе Q8 собрана схема контроля наличия 19V от зарядного. Сигнал уходит на 7 выв. микроконтроллера. Туда же подключен фототранзистор оптопары крышки. Т.е. подключенное зарядное и открытая крышка для контроллера одно событие. Как же контроллер различает когда открыта крышка, а когда подключено зарядное? По датчику бампера. При подключенном зарядном фототранзистор будет затенен из-за выключенного питания светодиода (ключ Q25). Так что если открыть крышку и нажать на бампер при отключенном зарядном пылесос будет думать что он заряжается, также он должен стоять на поверхности, чтобы не сработали датчики падения (при подключенном зарядном они отключены Q25). Это расплата за предельное упрощение схемы. Режим заряда отображается миганием зеленого светодиода (в левом нижнем углу схемы). Чтобы не вводить в заблуждение ( а может и не пугать) пользователя пылесосом который показывает зарядку без зарядника конструкторы просто не дают мигать светодиоду благодаря транзистору Q9, хотя с первого вывода микроконтроллера на светодиод идет меандр. Костыли-костылики.

Драйверы моторов колес

Ничем примечательным не выделяется.
Работает просто — на обоих входах логический 0 — стоим
Даем 1 на один из входов — едем или вперед или назад.
Даем две 1-цы садим +VCC Motor на землю. Защиты «от дурака» нет, так что или два 0 или по одной 1-це.

Датчики защиты от падения со ступенек

Схемотехнически представлялют собой оптические пары светодиод -фотодиод, направленные на поверхность, при этом конструктивно фотодиод более отдален от поверхности и может быть частично прикрыт регулируемой шторкой, для подбора высоты срабатывания (фото есть в начале статьи). Для отвязки от уровня освещенности в помещении светодиод промодулирован некоторой частотой.
Схема приблизительная, для понимания принципа работы. Выделенная часть индивидуальная для каждого канала, генератор на первом и компаратор на последнем опрерационнике общие для всех.
Проявляют свою активность логической 1 на диод D2
Срабатывание датчиков падения и упор бампера в препятствие для микроконтроллере это одно событие.

«Сводка» по ногам микроконтроллера

В случае активного 0 будет пометка.
1 Зеленый светодиод
2.Бампер уперся в препятствие или сработал любой датчик падения — активный 0
3.Баззер (пищалка)
4.+5V
5. Просадка питания моторов щеток и колес и разряд батареи.
6.Включение всасывающего вентилятора и боковых щеток.
7.Подключено зарядное или открыта крышка — активный 0
8. Левое колесо
9. Левое колесо
10. Включить зарядный ключ — активный 0
11. GND
12. Правое колесо
13. Правое колесо
14. Красный светодиод.

На мой взгляд самым главным недостатком текущей схемы является объединенные сигналы срабатывания бампера и датчиков падения, поэтому при текущем алгоритме пылесос встретив препятствие при движении «прямо» просто разворачивается на 180° и едет от него прочь к другой стенке, и так несколько раз по одинаковой траектории. Поэтому очень желательно эти сигналы разделить, для более адекватного реагирования на препятствия и «край земли».
Также неплохо было бы добавить интеллекта схеме заряда.

Теперь можно выпаивать родной микроконтроллер, подключать *uino, или что вам угодно и изобретать свои алгоритмы, но это уже будет во второй части.

Все изложенное в этой статье является сугубо моими выводами и впечатлениями и выражает мое мнение в данном вопросе, но сколько людей- столько мнений.

Собираем электромотор

Когда подшипники на месте, начинается сборка электродвигателя производимая в порядке обратном разборке. Но перед этим на роторе покрываю лаком места с нарушенной изоляцией и жду высыхания. Ротор в статор и соответственно первый подшипник запрессовываю (конечно же латунным молотком) в посадочное место, затем в посадочное место помещается второй подшипник, две части корпуса соединяются винтами. При этих операциях необходимо периодически проверять лёгкость хода ротора его проворачиванием.

В качестве наглядного примера на фото две жилы провода с нарушенной лаковой изоляцией, которые находятся в непосредственной близости друг от друга, и даже допускаю, что имеют контакт медью. Вставляю между ними тупое шило (есть в арсенале такое и часто бывает необходимо именно оно) и лёгким постукиванием по нему маленьким молотком развожу жилы в сторону друг от друга. Места с нарушенной изоляцией покрываю лаком.

Накрутил на на резьбу вала штатную гайку и несколько раз провернул – что-то туговато. Снял наугад одну из направляющих шахт щёток и угадал – вращение в миг стало лёгким, оказалось, что металлический край вплотную подходит к коллектору и даже слегка упирается в него – отсюда и тугой проворот вала. Подточил край напильником. Вращение идеальное.

Компоновка и принцип работы

Подвижная часть коллекторного двигателя, как и любого другого, механически сбалансирована и закреплена в подшипниках вращения, вмонтированных в неподвижную станину.

Стационарный статор и вращающийся ротор имеют собственные обмотки из изолированного провода. По ним протекает электрический ток, создающий магнитные поля со своими полюсами: северным N и южным S.

При взаимодействии этих двух электромагнитных полей создается вращение ротора.

Поскольку к обеим обмоткам необходимо постоянно подводить напряжение, а ротор вращается, то для него смонтировано специальное устройство: коллектор с щеточным механизмом.

Разновидности конструкций пылесосов

В магазинах представлена уборочная техника разных конструкций и функциональных возможностей. Потенциальному покупателю важно понимать, как работает пылесос того или иного вида. Ведь от принципа работы, особенностей эксплуатации зависят потребительские качества уборочного аппарата, возможности применения в различных условиях.

Пылесос с мешком или контейнером

Вариант конструкции самый простой и доступный по цене. Работает такой пылесос по следующей схеме: через насадку и шланг внутрь вместе с воздухом втягиваются соринки и пыль. В мешке или контейнере основной мусор и пыль задерживаются. Воздух, продвигаясь дальше, проходит через систему фильтров и выпускается наружу.

Пылесос с мешком или контейнером для сбора пыли является самым простым в использовании агрегатом. Все обслуживание сводится к регулярной замене одноразового мешка/ очистке тканевого или пластикового пылесборника. К уборке можно приступить в любой момент, включив пылесос. Но следует учитывать, что интенсивность всасывания агрегата по мере заполнения пылесборника снижается.

Недостатки моделей с одноразовыми мешками — периодические затраты на покупку новых расходников. Тканевые многоразовые мешки и пластиковые контейнеры вытряхивать и очищать от пыли — занятие не из приятных.

Циклонные пылесосы

Захватываемый внутрь пылесоса загрязненный воздух подвергается мощному вихревому воздействию. Мусор и пыль под действием центробежной силы отбрасываются и оседают на стенах пластикового контейнера особой конструкции, состоящего из двух отсеков. Причем крупные соринки попадают в нижнюю часть циклонного пылесборника. Агрегаты также оснащаются дополнительными фильтрами, очищающими воздух от мельчайших субстанций.

Схема устройства циклонного пылесоса

Интенсивность всасывания у циклонных пылесосов не зависит от степени заполнения контейнера. Мусоросборник легко высвобождается и моется. Однако пух, мелкие пылинки, волосы и другой легкий мусор на дно контейнера оседают плохо, постепенно засоряют дополнительные фильтры. Работают циклонные модели довольно шумно.

Модели с водным пылесборником

Пылесос с водным фильтром удобен для пользователя минимизированным контактом с пылью и сором. Техника подходит для аллергиков, поскольку максимально задерживает внутри себя содержащиеся в воздухе мелкодисперсные частицы и аллергены. В конструкции агрегата предусмотрен наполняемый водой контейнер, куда и попадают собранные с поверхности пыль и соринки. Также модели оснащаются другими дополнительными фильтрами.

После каждой уборки от пользователя требуется разборка с выемкой резервуара. Грязная вода выливается, емкость тщательно моется и высушивается. Так что пользователю нужно освоить разборку и сборку аппарата для проведения обслуживания. Если должный уход не выполняется, то агрегат станет рассадником плесени и грибков. Пылесос с аквафильтром габаритный и менее маневренный.

Техника с сепараторным пылесборником

Модели с сепараторным способом сбора пыли отличаются усовершенствованным аквафильтром. Задумка разработчиков заключается в том, чтобы пылевые частицы и мусор закручивались и оседали в резервуаре с водой под воздействием мощного вихревого потока. Воздушный вихрь генерируется турбиной или сепаратором, вращающимся внутри колбы. В таких моделях дополнительные фильтры за исключением защиты двигателя от воды и грязи отсутствуют за ненадобностью.

Принцип работы пылесоса с сепараторным фильтром

Агрегат с сепараторным пылесборником также требует промывки и просушки аквафильтра после каждой уборки.

Пылесосы-швабры

Форм-фактор модели отличается от привычного исполнения с гибким шлангом. В таком аппарате, внешне напоминающем швабру, шланг встроен в вертикальный корпус, там же размещены двигатель, мусорный контейнер и фильтрующие элементы. Составные части вертикальной модели — щетка снизу и корпус с ручкой и электрическим шнуром сверху. Сегодня в продаже все чаще встречаются аппараты, работающие от аккумулятора.

Пылесосы-швабры в технической реализации могут быть с мешковым или водным пылесборником, а также циклонного типа. В зависимости от технической составляющей осуществляется уход. Пылесосы-швабры компактны, немного весят, мобильны и универсальны в использовании. К недостаткам пользователи относят малую мощность.

Варианты конструкций вертикальных пылесосов

Роботизированные модели

Роботы-уборщики — техника, способная по заданной программе самостоятельно производить уборку помещения. При этом роботизированные модели эффективны для уборки как гладких, так и ковролиновых поверхностей. Малогабаритный пылесос, подбираясь в труднодоступные места помещения, при помощи щеток выметает и всасывает пыль и соринки под шкафами и мягкой мебелью. Программное управление девайсом настраивается при помощи панели управления на корпусе или посредством пульта ДУ. Некоторые продвинутые модели можно настраивать удаленно через смартфон.

Схема основных элементов робота-пылесоса

Устройство оснащено системой датчиков, отслеживающих траекторию его движения. Мотор, пылесборник и другие конструктивные элементы робота помещаются внутри корпуса, а щетки прикреплены снаружи. Моноблок может быть выполнен в круглой и квадратной форме. Работает робот-пылесос на аккумуляторе, подзарядка осуществляется от базовой станции. Некоторые модели могут самостоятельно отслеживать уровень заряда батареи, прерывать уборку, становясь на подзарядку.

Встраиваемые пылесосы

Встраиваемый пылесос — редко встречающийся пока тип. Он представляет собой систему каналов, проложенных в стенах и перегородках дома. Шланг с всасывающей трубой подключается к выведенным на поверхность штуцерам, силовая установка и емкость для сбора мусора монтируются в подсобных помещениях. Необходимость использования шлангов большой длины накладывает значительные ограничения на возможность комплексной уборки помещений. Из-за особенностей конструкции встраиваемые пылесосы не получили широкого применения в быту.

Как разобрать?

Если вы слышите посторонние шумы, или устройство работает некорректно, мотор для проверки надо разобрать. Для разборки потребуется иметь под рукой:

• небольшие тиски;
• ножовку;
• напильник;
• набор отверток;
• гаечные ключи;
• деревянные брусочки;
• плоскогубцы.

Разбор проводится пошагово.

• Сначала при помощи отвертки откручиваем болты, а также зажимы пружинного типа на контактных щетках и щеткодержателях.
• Снимаем кожух, защищающий крыльчатку, постукивая молотком по корпусу и подшипникам. Лучше осуществлять это через бруски.
• Теперь требуется снять крыльчатку. Сначала нужно открутить гайку крыльчатки. Для этого нужно застопорить ротор, чтобы оставить без повреждений обмотку и якорь электромотора, располагающегося в задней части. Это можно сделать, плотно прижав его через дырки по бокам корпуса двигателя, где вставлены щетки. Осуществить это можно при помощи небольших брусков из дерева. Их вставляют в дырки и плотно прижимают к якорю.

Если гайка по каким-то причинам не откручивается, то ее следует разогреть для расплавления герметика, держащего ее на резьбе. Можно использовать небольшую горелку, чтобы не была повреждена пластмасса, из которой выполнена крыльчатка.

Теперь все детали мотора без труда снимаются при помощи самых простых отверток. Двигатель разобран, и мы имеем возможность понять, в чем состоит поломка.

О том, как разобрать двигатель пылесоса, смотрите в следующем видео.