Іноді навіть надійна електродриль виходить з ладу. Як свідчить статистика, відмови трапляються не стільки в її механічній, скільки в електричній частині. Але якщо порад щодо відновлення електропроводу, заміни зношених щіток, пошкодженого вимикача або усунення інших найпростіших несправностей побутової техніки опубліковано чимало, зокрема й на сторінках «Моделіста-конструктора» (див., наприклад, № 9’95, 6’96, 2’97), то про складніші види ремонту цього не скажеш. Зокрема, відчувається явний брак матеріалів про особливості технічного обслуговування та посильного (в умовах домашньої майстерні) ремонту ротора колекторних двигунів, які зазвичай встановлюються в дрилях, гайковертах та інших ручних електроінструментах.
Особливостей цих, на жаль, чимало. Розібратися в них навряд чи можливо без усвідомлення пристрою та принципу дії колекторних двигунів (рис. 1). Не зайвим також буде згадати, що відповідно до законів фізики на провідник зі струмом I в магнітному полі напруженості Н діє сила F, напрямок якої визначається за так званим правилом лівої руки. Причому якщо судити за спрощеною схемою, то найбільший обертовий момент створюється, коли виток зі струмом знаходиться точно між полюсами електромагніта.
Однак реальний двигун розвиває максимальну потужність при розташуванні робочого витка (петльової обмотки) під кутом випередження (комутації), який для дрилі становить приблизно 45°. При цьому змінний струм після електромагніта надходить на щітку А, переходить на ламель А колектора і далі, по витках петльової секції, на ламель Б. Але остання електрично з’єднана з антиподом — ламеллю Б’, від якої струм через щітку Б і йде в мережу електроживлення.
Однофазні колекторні двигуни більшості ручних машин — нереверсивні, тобто обертаються лише в один, визначений конкретною схемою вмикання, бік. Щітки розташовуються зі зсувом геометричної нейтралі на одне-два колекторних поділу. Кут зсуву уточнюється експериментально за мінімальним іскрінням біля робочої поверхні колектора при номінальному навантаженні для потрібного напрямку обертання. У реверсивних же двигунів, які зазвичай застосовуються для приводу різьбозакручувальних машин, щітки встановлюють на геометричній нейтралі.
1 — південний полюс електромагніта статора; 2 — петльова обмотка ротора («+» — умовне зображення струму, спрямованого до площини креслення, а «·» — від неї); 3 — північний полюс електромагніта статора; 4 — мідно-графітова щітка А; 5 — ламель А; 6 — ламель Б; 7 — ламель Б’; 8 — мідно-графітова щітка Б; 9 — ротор; а — кут випередження (комутації); Н — магнітний потік; F — сила виштовхування провідника зі струмом у магнітному полі (визначається правилом лівої руки); Fα — сила, що діє на петльову обмотку з урахуванням кута комутації; і — електричний струм; ω — кутова швидкість обертання ротора
Биття поверхні колекторів контролюють під час техобслуговування двигуна індикатором годинникового типу при повільному повертанні (вручну!) якоря або ротора електричних машин. Якщо ж двигун знаходиться в розібраному стані, то якір або ротор встановлюють у центрах і також повертають. При вимірюваннях ніжку індикатора встановлюють перпендикулярно до поверхні колектора. Значення биття (а воно, як правило, не повинно перевищувати 0,05—0,06 мм) визначають за різницею між найбільшим і найменшим показаннями приладу.
Контроль профілю — теж дуже важливий елемент при визначенні технічного стану колектора. Виконують цю операцію візуально, звертаючи увагу на глибину залягання міканітових прокладок між ламелями, яка повинна бути в межах 0,3—0,5 мм.
1 — електричний щуп (4 шт.); 2 — колектор з ламелями; 3 — перевіряється петльова обмотка; 4 — стрілочний мілівольтметр; 5 — гальванічна батарея; 6 — змінний резистор; номінали елементів 4—6 уточнюються в ході попереднього налаштування схеми
Порушення паяння або обриви зазвичай визначають вимірюванням падінь напруги в місцях з’єднання колекторних пластин з обмоткою якоря (рис. 2). З’єднання виводів петльових обмоток з відповідними колекторними пластинами вважається задовільним, якщо падіння напруги в місцях паяння не відрізняються більш ніж на ±10 відсотків середнього значення.
Трапляється, що самі обмотки настільки погані, що доцільна заміна всього ротора (якоря) на новий. Ну а якщо такої можливості немає, доводиться йти на перемотку навіть в умовах домашньої майстерні. Справа це дуже клопітна; для її виконання необхідно мати відповідні інструменти, пристосування, витратні матеріали і, звичайно ж, схемою-розгорткою (бажано — з круговою діаграмою) намотки.
Наприклад, перемотці підлягає ротор електричної дрилі ІЕ1035Е1У2. У нього — XII пазів (надалі для стислості — п) і 24 ламелі (л).
Для вірності озброїмося круговою діаграмою (рис. 3). Нехай щітка контактує з ламеллю 1. Отже, потрібно закладати витки секції так, щоб вони становили з магнітним потоком кут а. Використовуємо чи пVI і пХІ, чи пV і пХII — кут комутації дорівнюватиме приблизно 45°.
Намотку необхідно виконувати відповідно до схеми-розгортки (рис. 3). Тобто виток з л1 повинен слідувати в пХІ, потім у пVI і приходити до л2. З л2 обмотка направляється через пази I і VI на ламель 3, а з неї (через пХП і nVIl) — на л4, звідки (через пll і пVIl) — на ламель 5 і так далі.
При намотці ротора у низки двигунів не виключена ситуація, коли на один паз припадає не дві, а вже три ламелі (як в електродрилях типу ІЕ1008). Боятися цього не варто. Треба продовжувати намотку, пам’ятаючи, що тут в один паз потрапляють секції з трьох різних пар ламелей (рис. 4).
На закінчення кілька порад. Як уже зазначалося, уточнення кута а дозволяє звести до мінімуму іскріння між колектором і щітками під час роботи. Збільшення цього кута до 75° майже не позначається на потужності двигуна.
Для ізоляції петльових обмоток (секцій) від «заліза» ротора цілком допустиме використання (замість дефіцитного плівкокартону) шовку. Уклавши в пази третину обмотки, не зайвим буде підстрахуватися від міжфазного замикання. Для цього достатньо помістити між витками ще один шар ізоляції. Наприклад, з того ж шовку.
Трапляється, що «припаяні» гачки на ламелях відламаються. Але профіль кожної з цих деталей такий, що дозволяє, трохи надрубавши м’яку основу, без особливих труднощів оснастити їх новими елементами монтажу у вигляді зачепів. А щоб наступному паянню забезпечити високу якість, доцільно попередньо зробити зубильцем зазублинки на відповідних місцях ламелей.
За неможливості встановити, скільки у прийшлої в негідність обмотки було витків і якого дроту, для виконання ремонтно-відновлювальних робіт можна орієнтуватися, наприклад, на типові, характерні для електродрилі ІЕ1035, дані. А це означає, що підійде провід ПЕВ2-0,2 (хоча краще — в шовковій ізоляції, типу ПЕЛШО-0,2). Намотка — по 40 витків у секції.
Виконуючи намотку, слід враховувати, що в ході експлуатації навантаження їм доведеться випробовувати досить-таки напружене. На кожен грам проводів обертового ротора діє сила в 15 г. Звідси й вимога: оновлюючи обмотку, треба обов’язково просочувати її в пазах епоксидним клеєм.
Якщо після ремонту двигуна дриль стала обертатися не в той бік, необхідно змінити напрямок струму в обмотках ротора на протилежний. А для цього поміняти один з одним два дроти, щоб струм, що йшов від статора на щітку А (рис. 1), надходив на щітку Б.
В. ЗОРІН