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 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 jednoczesnego spadku obrotów i silnego nagrzewania silnika KASB 50-20/Ż typ 815 jest zwarcie międzyzwojowe w wirniku lub stojanie.
• Do innych typowych źródeł problemu należą: zużycie/nieprawidłowy docisk szczotek, zabrudzony lub podtoczony komutator, nadmierne tarcie w łożyskach ślizgowych, zbyt niskie napięcie zasilania albo uszkodzenie elementu regulacyjnego (triak/potencjometr).
• Prosty pomiar rezystancji omomierzem nie ujawnia zwarć międzyzwojowych; konieczna jest diagnostyka prądu jałowego, pomiar indukcyjności lub test „growlerem”.

Kluczowe punkty
• Zwarcie międzyzwojowe → mniejsze strumienie, większy prąd, przegrzewanie, niskie obroty.
• Zatarte łożyska/szczotki o zbyt dużym oporze → przeciążenie mechaniczne, przegrzewanie.
• Zbyt niskie napięcie lub uszkodzony regulator → niedobór mocy, wysoki prąd.

Szczegółowa analiza problemu

1. Charakterystyka silnika

Silnik w młynku to uniwersalny silnik szeregowy (komutatorowy). Prędkość biegu jałowego \( n_0 \) jest w przybliżeniu:
\[ n_0 \propto \frac{U}{\Phi} \] gdzie \( U \) – napięcie zasilania, \( \Phi \) – strumień magnetyczny (proporcjonalny do prądu w uzwojeniach i stanu magnetycznego).
Spadek \( \Phi \) przez zwarcia lub rozmagnesowanie powoduje wzrost prądu, wzrost strat \( I^2R \) i paradoksalnie spadek prędkości pod obciążeniem, bo moment jest niewystarczający do rozpędzenia wirnika.

2. Potencjalne usterki elektryczne

1. Zwarcie międzyzwojowe (wirnik/stojan)
   • Rezystancja całej cewki zmienia się o ułamki omów — multimetr nie wykryje.
   • Indukcyjność danej sekcji spada o > 20 %, co łatwo sprawdzić mostkiem RLC albo growlerem.
   • Objawy: wysoki prąd jałowy (2-3 × normalnego), szybkie nagrzewanie, niższe obroty.

2. Zużycie szczotek / zabrudzenie komutatora
   • Słaby kontakt → duża rezystancja styku, dodatkowe straty, lokalne przegrzania.
   • Zbyt wysoka mika między lamelkami powoduje „podskakiwanie” szczotek i utratę styku.

3. Uszkodzenie układu regulacji / zasilania
   • W wielu młynkach do regulacji prędkości stosuje się moduł triakowy; jego częściowe uszkodzenie może ograniczać kąt przewodzenia (≈ obniżać napięcie skuteczne).
   • Zbyt niskie napięcie sieci (< 210 V AC) także obniża prędkość i zwiększa prąd.

4. Kondensator – wyjaśnienie
   • W uniwersalnych silnikach młynków występuje zwykle tylko kondensator przeciwzakłóceniowy (X2/Y2), nie rozruchowy. Jego uszkodzenie nie wpływa znacząco na obroty, lecz może powodować iskrzenie radiowe; rozruchowa pojemność jest zatem mało prawdopodobnym winowajcą.

3. Potencjalne usterki mechaniczne

1. Łożyska ślizgowe
   • Za ciasne pasowanie, zużyty czop lub nadmiar gęstego smaru zwiększają tarcie.
   • Luz promieniowy powoduje ocieranie wirnika o bieguny stojana przy nagrzaniu.

2. Wyważenie i współosiowość
   • Krzywy wirnik lub źle osadzony wentylator generują wibracje hamujące silnik.

3. Blokada w zespole żaren
   • Jeśli test odbywa się w kompletnym młynku, zasypanie kawą lub zbyt mały dystans żaren znacząco obciąża silnik.

4. Diagnostyka krok po kroku

1. Pomiar prądu biegu jałowego – powinien wynosić 0,2…0,6 A. Jeśli przekracza 1 A → szukaj zwarć lub tarcia.
2. Pomiar napięcia na zaciskach podczas pracy – czy spadek < 5 %.
3. Oględziny i docisk szczotek, czyszczenie komutatora papierem P600–800, podfrezowanie miki 0,2 mm poniżej powierzchni miedzi.
4. Test indukcyjności sekcji wirnika mostkiem RLC lub growlerem – nierówność > 10 % potwierdza zwarcie.
5. Kontrola łożysk: minimalny luz osiowy (0,1–0,2 mm); wał po zakręceniu powinien zatrzymać się po ≥ 3 s.

Aktualne informacje i trendy

• Warsztaty naprawcze powszechnie stosują przenośne growlery oraz skanery termowizyjne do szybkiego wykrywania gorących cewek.
• W nowych młynkach producenci przechodzą na silniki BLDC (bezszczotkowe) lub synchroniczne wysokoprędkościowe, eliminujące problem szczotek i komutatora.
• Rosnąca popularność łożysk tocznych (miniaturowych 608ZZ) zamiast tulei ślizgowych poprawia trwałość i kulturę pracy.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Analogicznie do transformatora z zwarciem wtórnym, zwarta część uzwojenia wirnika działa jak zamknięty zwój, w którym indukuje się prąd:
  \[ P{\text{strat}} = I{\text{zwarcia}}^{2}\,R_{\text{zwoju}} \quad (\text{rośnie kwadratowo}) \]
• Jeżeli przy zdjętej szczotce widać przebarwione (fioletowe) blaszki wirnika, to znak przegrzania > 200 °C i rozmagnesowania stalowego rdzenia.

Aspekty etyczne i prawne

• Naprawy urządzeń AGD muszą być wykonywane przy odłączonym zasilaniu, zgodnie z PN-EN 60335-1 (Bezpieczeństwo urządzeń gospodarstwa domowego).
• Utylizacja przegrzanych silników – uzwojenia zawierają lakierowane miedziowane druty; zgodnie z dyrektywą WEEE oddać do punktu zbiórki elektroodpadów.
• Samodzielne toczenie komutatora wymaga przestrzegania limitów pyłu miedzianego (BHP) – stosować odciąg i maskę FFP2.

Praktyczne wskazówki

1. Zmierz prąd jałowy i temperaturę obudowy po 30 s pracy – przekroczenie 60 °C wskazuje na poważną usterkę.
2. Jeżeli komutator ma < 32 mm średnicy, papierem ściernym szlifuj „na krzyż” przy 500 obr./min, nie podczas pełnych 14 000 obr./min.
3. Do smarowania tulei używaj lekkiego oleju wrzecionowego ISO 15–22, nie gęstego litowego.
4. Po każdej interwencji sprawdź wyważenie wirnika (atestowany trzpień i walce) – bicie promieniowe ≤ 0,02 mm.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Przezwojenie wirnika tak małego silnika jest często nieopłacalne ekonomicznie – koszt robocizny > ceny nowego młynka.
• Jeśli problem leży w regulatorze triakowym, wymiana całej płytki sterującej bywa tańsza niż diagnostyka na poziomie komponentów.
• Silniki z łożyskami ślizgowymi wykazują spadek prędkości po kilku sekundach od startu, gdy olej iskrzeje i wzrasta temperatura – to normalne; oceniać należy prędkość ustaloną.

Sugestie dalszych badań

• Zastosować kamerę termowizyjną do lokalizacji ciepłych punktów uzwojeń po 5 s pracy.
• Porównać charakterystykę prądu / obrotów pod obciążeniem testowym (np. hamulec wirnikowy) z danymi producenta.
• Rozważyć konwersję na silnik BLDC 24 V z zasilaczem SMPS – ciszej, bez pyłu węglowego.
• Śledzić publikacje IEEE na temat diagnostyki zwarć międzyzwojowych metodą sygnałów impulsowych (Pulse-Width Modulated Standstill Response).

Krótkie podsumowanie

Niska prędkość i wysoka temperatura silnika młynka są niemal zawsze efektem zwarć międzyzwojowych lub nadmiernego oporu mechanicznego. Zwykły pomiar omomierzem tego nie pokaże. Priorytetem jest pomiar prądu biegu jałowego, kontrola szczotek/komutatora i test indukcyjności uzwojeń. Jeżeli potwierdzi się zwarcie – wymiana wirnika lub całego silnika jest praktyczniejsza niż przezwojenie.