Silnik jednofazowy szeregowy buczy i nie kręci się. Uzwojenia nie są uszkodzone, szczotki i komutator bez uszkodzeń
• W uniwersalnym silniku jednofazowym („szeregówce”) brak rozruchu przy wyraźnym buczeniu zazwyczaj oznacza, że prąd dochodzi jedynie do stojana, natomiast obwód wirnika (szczotka → komutator → uzwojenia wirnika → druga szczotka) nie jest zamknięty lub moment rozruchowy jest mechanicznie zdławiony.
• Najczęstsze przyczyny: brak pewnego kontaktu szczotka–komutator, przerwa przy zakończeniu uzwojenia pod lamelką komutatora, zakleszczone/zużyte szczotki, zatarte łożyska albo zwarcie międzyzwojowe wirnika.
• Silnik szeregowy nie wymaga kondensatora ani wyłącznika odśrodkowego – te elementy dotyczą silników indukcyjnych; można je więc wykluczyć.
Podstawy teoretyczne
• W silniku szeregowym stojan i wirnik są w tym samym obwodzie prądowym. Jeżeli obwód jest otwarty za szczotkami, stojan otrzymuje pełne napięcie – powstaje pole zmienne (daje buczenie 50 Hz), ale nie płynie prąd przez wirnik ⇒ brak momentu.
• Zwarcie międzyzwojowe w wirniku powoduje, że część uzwojeń powstaje w „klatkę” (jak w indukcyjnym), co silnie hamuje ruch – silnik buczy i pobiera duży prąd.
• Nadmierne opory mechaniczne (łożyska, przekładnia, ciało obce) sprawiają, że deklarowany moment rozruchowy nie pokona tarcia.
Diagnostyka krok po kroku (kolejność minimalizuje ryzyko przepalenia uzwojeń)
a) Próba ręcznego obrotu wirnika (zasilanie odłączone); brak swobodnego obrotu → najpierw naprawa łożysk/przekładni.
b) Pomiar rezystancji „od wtyczki do wtyczki”: wartości znacznie wyższe niż katalogowe → przerwa; niższe → zwarcie.
c) Pomiar rezystancji między uchwytami szczotek – powinno być rzędu 0,5–5 Ω (zależy od mocy). ∞ Ω ⇒ przerwa w obwodzie armatury/szczotek.
d) Inspekcja szczotek: długość, sprężyny, swobodny przesuw w prowadnicach; czyszczenie gniazd z pyłu węglowego, wymiana zbyt krótkich lub przegrzanych sprężyn.
e) Komutator: mikroszlif drobnym papierem P800-P1200, pogłębienie szczelin mikowych (≈ 0,5 mm), kontrola lutów cewka-lamelek.
f) Test ograniczonym napięciem (autotransformator 20-40 V):
– silnik startuje → problem był mechaniczny / zły styk;
– silnik nie startuje, a prąd rośnie nienormalnie szybko → zwarcie wirnika.
g) Badanie zwarć wirnika przyrządem growlera (jeśli dostępny) albo multimetrem w trybie diód / cęgami prądowymi przy wolnym przewijaniu.
Typowe wyniki i działania naprawcze
• Przerwa na lamelce – przylutować ponownie lub przelutować linkę łączącą.
• Szczotki zakleszczone – oczyścić prowadnice, ewentualnie lekko sfazować krawędzie szczotek.
• Szczotki zbyt krótkie – wymiana kompletna (obie!); dobrać zgodnie z twardością komutatora.
• Zatarte łożyska – wymiana (najczęściej 608, 6200 lub ślizgowe z brązu).
• Zwarcie międzyzwojowe – zazwyczaj przewinięcie wirnika lub wymiana na nowy.
• W branży AGD i elektronarzędzi obserwuje się odchodzenie od silników szeregowych na rzecz bezszczotkowych BLDC; jednak wciąż dominują w tańszych odkurzaczach i szlifierkach.
• Uniwersalne tester-y wirników (growler z mostkiem diodowym) są obecnie dostępne w cenach < 250 PLN, co ułatwia szybką detekcję zwarć.
• Coraz częściej stosuje się szczotki z dodatkiem Cu-graphite, redukujące iskrzenie i wydłużające żywotność komutatora.
• „Buczenie” to akustyczna manifestacja magnetostrykcyjnych drgań pakietu blach stojana przy 50 Hz; pojawi się już przy kilku-kilkunastu procentach znamionowego prądu.
• Uniwersalny silnik nie wytworzy momentu przy otwartym obwodzie armatury, bo zależność momentu:
\[ M \propto I^2 \]
– brak prądu przez wirnik ⇒ \(I=0\) ⇒ \(M=0\).
• Praca przy otwartym silniku pod napięciem grozi porażeniem oraz zniszczeniem uzwojeń – testy napięciowe wykonujemy krótkotrwale i z odseparowanym zasilaniem (230 V przez autotransformator lub żarówkę 150 W w szereg).
• Przewijanie wirnika wymaga zgodności z dokumentacją producenta; w przypadku sprzętu CE własna ingerencja usuwa gwarancję.
• Jeśli po czyszczeniu i kontroli szczotek silnik nadal nie rusza, wpraw wirnik w ruch ręką (przy 30-40 V AC).
– Rusza → problem ze startem = zbyt małe napięcie/moment, zwykle wina szczotek/komutatora.
– Nie rusza → zwarcie lub blokada mechaniczna.
• Do czyszczenia komutatora NIE stosujemy papieru o zawartości SiC > 800 – powoduje pozostawienie przewodzącego pyłu; najlepszy jest papier korundowy lub włóknina Scotch-Brite.
• Informacje o kondensatorze i wyłączniku odśrodkowym, pojawiające się w części źródeł online, dotyczą silników indukcyjnych; dla szeregówki są nieaktualne.
• Jeśli silnik pochodzi z nowoczesnego odkurzacza z elektronicznym sterownikiem PWM – układ może ograniczać napięcie z powodu wewnętrznego błędu; wtedy należy wykluczyć usterkę samego sterownika.
• Pomiar charakterystyki prąd-moment po naprawie, aby ocenić ewentualne odchyłki magnetyczne.
• Test trwałości szczotek z różnymi domieszkami grafitu w zależności od zastosowania (praca przerywana vs ciągła).
• Analiza wpływu falownika PWM 20-25 kHz (popularne regulatory w odkurzaczach) na nagrzewanie komutatora.
Silnik buczy, bo uzwojenie stojana dostaje napięcie, lecz nie wytwarza się użyteczny moment. W silniku szeregowym głównym podejrzanym jest obwód szczotka-komutator-wirnik: luz szczotek, przerwa lutownicza, zwarcie międzyzwojowe albo duże tarcie mechaniczne. Kondensatory i wyłączniki odśrodkowe nie występują w tej konstrukcji. Systematyczna diagnostyka – od próby ręcznej, przez pomiary rezystancji, czyszczenie komutatora, test niskonapięciowy – pozwoli w większości przypadków przywrócić silnik do działania lub jednoznacznie potwierdzić konieczność przewinięcia wirnika.
