KASB 50-20/Ż typ 815 – niskie obroty i grzanie silnika młynka żarnowego do kawy

Pytanie

Silnik "kasb 50-20/ż typ 815" młynka żarnowego do kawy ma mieć wg danych oficjalnych 14000 obr/min. Młynek włącza się, ma nasmarowane łożyska ślizgowe, można ocenić że nie iskrzy na szczotkach, ma dość stabilny w swej wartości ok. 10 do 11 om opór na lamelkach komutatora - brak przerw czy zwarć - oraz podobne opory na dwóch cewkach stojana, ale przy włączeniu silnika poza obudową można stwierdzić że silnik dość mocno grzeje się i w mojej optycznej ocenie kręci się dość wolno w odniesieniu do powyżej podanych jego nominalnych obrotów. Pytanie: co może być przyczyną takiego stanu niskiej wydolności silnika?

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Najczęstszą przyczyną opisanych objawów (niskie obroty, silne nagrzewanie) w silniku KASB 50-20/Ż typ 815 jest zwarcie międzyzwojowe w uzwojeniu wirnika lub – rzadziej – stojana, którego nie wykryje zwykły omomierz.
• Dodatkowo silnik testowany „na stole”, poza stalową obudową młynka, może pracować z otwartym obwodem magnetycznym, co samoczynnie obniża moment i zwiększa prąd.
• Dopełnieniem diagnostyki są: stan szczotek/komutatora, prawidłowe napięcie zasilania, zużycie łożysk oraz drożność wentylacji.

Szczegółowa analiza problemu

1. Budowa silnika
   • Jednofazowy silnik uniwersalny (szeregowy), zasilany 230 V AC, prędkość biegu jałowego ≈ 14 000 rpm.
   • Moment elektromagnetyczny \(M \propto I^2\) (prąd płynie przez stojan i wirnik w szereg). Spadek strumienia lub wzrost oporów mechanicznych powoduje wzrost poboru prądu i przegrzewanie.

2. Zwarcia międzyzwojowe (najbardziej prawdopodobne)
   • Kilka zwartych zwojów tworzy zamkniętą pętlę – indukuje się w niej duży prąd Iₛ, którego pole \(\Phi_s\) jest skierowane przeciwnie do głównego strumienia \(\Phi\).
   • Skutki: gwałtowne grzanie lokalne (I²R), spadek całkowitego strumienia, a więc spadek momentu i obrotów; silnik „ciągnie” większy prąd z sieci → jeszcze więcej ciepła.
   • Omomierz (rozdzielczość Ω) nie wykrywa zmiany rzędu miliomów – konieczny growler lub pomiar indukcyjności.

3. Otwarcie obwodu magnetycznego
   • Obudowa młynka stanowi ferromagnetyczne jarzmo dla strumienia pola.
   • Próba z wirnikiem „w powietrzu” powoduje ucieczkę części strumienia (rozproszenie), analogicznie do rozmagnesowania: maleje EMF, rośnie prąd kotwicowy, silnik grzeje i zwalnia.
   • Objaw ustępuje lub łagodnieje po zmontowaniu silnika w kompletny stalowy korpus.

4. Problemy komutatorowe
   • Zaokrąglone/za krótkie szczotki → mniejsza powierzchnia styku, lokalne grzanie, spadek napięcia na wirniku.
   • Brudny komutator lub warstwa pyłu węglowego pomiędzy lamelkami tworzy opór bocznikujący uzwojenia – efekt jak przy zwarciu i taki sam skutek.

5. Opory mechaniczne
   • Łożyska ślizgowe: zużyta tuleja = mimośrodowe ustawienie wirnika, ocieranie biegun-wirnik, dodatkowe ogrzanie i spadek prędkości.
   • Niewłaściwy lub zbyt gęsty smar – szczególnie zauważalne przy zimnym rozruchu.

6. Nieprawidłowe zasilanie
   • Spadek napięcia < 200 V AC powoduje wzrost prądu przy regulacji triakiem lub dławikiem, a w efekcie nagrzewanie.
   • Należy zweryfikować instalację, przewody, wyłącznik termiczny i ewentualny regulator prędkości (jeśli występuje).

Aktualne informacje i trendy

• W nowych młynkach AGD odchodzi się od silników szczotkowych na rzecz kompaktowych BLDC z Hall-sensorem: większa żywotność, brak pyłu węglowego, niższy hałas.
• Dostępne są ręczne testery wirników (µΩ + LCR) pozwalające w kilka sekund wykryć zwarcia międzyzwojowe – stały się standardem w serwisach AGD od 2022 r.
• Pojawiają się zestawy retrofit – zamiana silnika uniwersalnego na BLDC przy zachowaniu oryginalnego układu przekładni.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Różnica indukcyjności zwartej cewki wirnika może spaść nawet o 40-80 % – prosty mostek RLC (100 Hz) pokaże to natychmiast.
• Wzór na moc strat w zwartej pętli:
  \[
  P_s = \frac{(N\Delta\Phi \cdot 2\pi f)^2}{R_s}
  \]
  gdzie \(N\) – liczba zwartych zwojów, \(R_s\) – rezystancja zwarcia (mΩ). Przy f = 50 Hz i N = 4 uzyskujemy kilkadziesiąt watów lokalnie!

Aspekty etyczne i prawne

• Praca przy otwartym silniku 230 V grozi porażeniem – wymagane odłączenie od sieci przed każdym pomiarem, stosowanie separacji galwanicznej podczas testów oscyloskopem.
• Regeneracja wirnika przez przezwojenie wymaga certyfikowanych materiałów klasy F (155 °C) zgodnie z normą PN-EN 60034-1.
• Utylizacja uszkodzonych silników powinna odbywać się w punktach zbiórki ZSEiE – miedź i ferromagnetyki podlegają recyklingowi.

Praktyczne wskazówki

1. Zmontuj silnik w oryginalnej stalowej obudowie i zmierz pobór prądu „na luzie”. > 0,8 A sygnalizuje usterkę.
2. Obejrzyj szczotki – minimalna długość = 40 % długości nowej; wymień, jeśli krótsze.
3. Delikatnie przepoleruj komutator papierem 600, oczyść rowki wykałaczką i przedmuchaj sprężonym powietrzem.
4. Jeśli prędkość nadal niska → test wirnika na growlerze lub porównawczo-indukcyjny LCR; uszkodzony wirnik kwalifikuje się do przezwojenia lub wymiany.
5. Sprawdź luz promieniowy tulei (≤ 0,05 mm). Nadmierny – wymiana tulei.
6. Po naprawie zawsze wymień smar na syntetyczny LT-43 lub R-Mobil SHC 100 – odporny do 150 °C.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Przy dużym zużyciu części regeneracja może być ekonomicznie nieopłacalna – nowy silnik (lub cały młynek) często kosztuje mniej niż przezwojenie.
• Nie każdy egzemplarz silnika ma identyczne parametry – serie produkowane w latach 80. i 90. różniły się typem drutu i klasą izolacji.

Sugestie dalszych badań

• Rejestracja przebiegu prądu i napięcia oscyloskopem z przekładnikiem prądowym pozwoli wykryć niesymetrię komutacji.
• Warto porównać charakterystykę moment-obroty z danymi katalogowymi; odchyłka > 10 % sugeruje degradację materiałów magnetycznych.
• Rozważ modernizację układu napędowego na BLDC – mniejszy pobór mocy i eliminacja szczotek.

Krótkie podsumowanie

Silnik KASB 50-20/Ż typ 815 pracujący wolno i grzejący się prawie zawsze cierpi na:

1. zwarcie międzyzwojowe w wirniku lub stojanie, niewidoczne przy pomiarze omomierzem,
2. albo brak stalowej obudowy (otwarty obwód magnetyczny) podczas testu.
   Uzupełniające czynniki to zużyte szczotki, zabrudzony komutator, zużyte łożyska oraz ewentualny spadek napięcia. Najszybsza weryfikacja: pomiar prądu jałowego w zmontowanym młynku; wartość znacząco wyższa od nominalnej potwierdzi usterkę elektryczną i skieruje silnik do przezwojenia lub wymiany.