Wie man eine Armatur mit einem Multimeter prüft (Die klare, unmissverständliche Anleitung)

Wenn Ihre Bohrmaschine, Ihr Staubsauger oder Ihre Säge an Drehmoment verliert, mehr als sonst funkt oder einfach stehen bleibt, könnte die Armatur der Übeltäter sein. Die gute Nachricht: Die meisten Ankerprobleme lassen sich mit einem Multimeter und ein paar einfachen Tests diagnostizieren - ein teurer Brummer ist nicht erforderlich.

Im Folgenden finden Sie die Methode, die ich in der Praxis anwende, um schnell festzustellen, ob eine Armatur gesund, grenzwertig oder schlecht ist. Sie ist praktisch, schrittweise aufgebaut und soll Ihnen helfen, die häufigsten Fallstricke zu vermeiden, über die Menschen stolpern.

TL;DR (Schnellstart)

• Ziehen Sie den Stecker aus der Steckdose und entfernen Sie die Armatur.
• Reinigen Sie den Kommutator und nummerieren Sie die Stäbe.
• Prüfen Sie auf:
  • Gleichmäßig niedriger Widerstand zwischen benachbarten Stäben (innerhalb von etwa 10% voneinander).
  • Kein Durchgang (offener Stromkreis) zwischen einem Stab und der Welle/dem Kern (d. h. kein Kurzschluss mit der Erde).
  • Keine Öffnungen zwischen benachbarten Stäben.
• Wenn einer oder mehrere Messwerte erheblich abweichen oder Sie Durchgang zur Welle feststellen, ist der Anker defekt.

Was genau testen wir?

Ein Anker (bei Gleichstrom- und Universalmotoren) ist der rotierende Teil mit einem Kommutator aus Kupfer. Die Wicklungsspulen sind mit den Kommutatorsegmenten ("Stangen") verbunden. Auf dem Kommutator sitzen Bürsten, die den Strom in die Spulen leiten. Ein gesunder Läufer hat:

• Sehr niedriger, gleichmäßiger Widerstand zwischen benachbarten Kommutatorstäben.
• Keine elektrische Verbindung zwischen einer Kommutatorstange und der Welle/Lamellen (dem Eisenkern).
• Eine glatte, saubere Kommutatoroberfläche und eine intakte Glimmerunterschneidung.

Hinweis: Induktionsmotoren (wie viele AC-Lüftermotoren) haben keinen Kommutator und werden nicht auf diese Weise geprüft.

Sicherheit geht vor

• Ziehen Sie den Netzstecker des Geräts und entfernen Sie den Akku. Lassen Sie die Kondensatoren entladen.
• Nehmen Sie den Anker aus dem Gerät, um ihn von den Feldwicklungen und der Elektronik zu isolieren.
• Tragen Sie einen Augenschutz; mit Kupferstaub und -spänen ist nicht zu spaßen.
• Drehen Sie den Anker nicht mit externer Energie auf, wenn Sie nicht wissen, was Sie tun.

Benötigte Werkzeuge

• Digitales Multimeter (DMM) mit zuverlässigem Niederohmbereich und Durchgangs-/Piepsfunktion
• Messfühler mit scharfer Spitze oder Krokodilklemmen; Kelvin-Klemmen, falls vorhanden
• Scotch-Brite oder sehr feines Schleifpapier (Körnung 600-1000) zur Reinigung des Kommutators
• Isopropylalkohol und fusselfreie Tücher
• Ein feiner Marker zur Nummerierung von Segmenten
• Optional, aber wichtig: eine strombegrenzte Stromversorgung (0,5-2 A), ein Mikrometer, eine Lupe

Profi-Tipp: Wenn Ihr DMM über eine Relativ/Null-Funktion verfügt, verwenden Sie diese, um den Sonden- und Leitungswiderstand auszugleichen.

Vorbereiten der Armatur

1. Den Kommutator reinigen: Mit feinem Schleifmittel leicht anschleifen, mit Alkohol abwischen. Das Kupfer nicht aushöhlen.
2. Prüfen Sie den Kommutator:
   • Achten Sie auf dunkles, gleichmäßig gefärbtes Kupfer. Tiefe Verbrennungen, erhabene Segmente oder starke Rillen sind rote Fahnen.
   • Prüfen Sie den Glimmerhinterschnitt (die Isolierrille zwischen den Stäben). Sie sollte leicht unter der Kupferoberfläche liegen.
3. Nummerieren Sie die Balken: Setzen Sie einen winzigen Markierungspunkt auf Balken 1 und nummerieren Sie dann den gesamten Umfang. Das macht die Interpretation der Messungen viel einfacher.

Die Tests (in Reihenfolge)

1) Visuelle und mechanische Kontrolle

• Der Kommutator sollte rund sein, ohne lose oder angehobene Stege.
• Die Wicklungen sollten nicht verkohlen oder durch die Zentrifugalkraft herausgeschleudert werden.
• Die Welle muss gerade sein, die Lager müssen sich leichtgängig drehen.

Wenn er hier versagt (gerissene oder angehobene Stäbe, stark verbrannte Komms), wird das Messgerät nur bestätigen, was Sie bereits sehen.

2) Schnelle Kontinuität zwischen benachbarten Stäben

• Messgerät: Durchgangs-/Piepsmodus oder niederohmig.
• Berühren Sie mit einer Sonde die Stange 1, mit der anderen die Stange 2 (daneben). Bewegen Sie sich um den Kommutator herum: Stange 2-3, 3-4, usw.

Was Sie erwarten können:

• Sie sollten zwischen jedem Paar benachbarter Stäbe Durchgang (niedriger Widerstand) erhalten.
• Kein Messwert (offener Stromkreis) zwischen zwei benachbarten Balken bedeutet normalerweise eine offene Spule.

Wichtig: Der Piep-Modus allein reicht nicht aus, da der Widerstand sehr klein ist und die Piep-Schwellenwerte grob sind. Wechseln Sie als Nächstes zur Widerstandsmessung.

3) Gleichmäßigkeit des Widerstands von Balken zu Balken (der aussagekräftigste Test)

• Messgerät: Niedrigster Widerstandsbereich. Nullen Sie Ihre Messleitungen wenn möglich (Taste Relativ/Null).
• Messen Sie den Widerstand zwischen jedem benachbarten Stabpaar rundherum (1-2, 2-3, ..., N-1-N, N-1).
• Zeichnen Sie jeden Wert auf.

Typische Ergebnisse:

• Der absolute Widerstand wird sehr niedrig sein (oft 0,1-2,0 Ω je nach Motorgröße). Ihr Messgerät zeigt vielleicht nur ein paar Zehntel eines Ohm an.
• Der Schlüssel ist die Gleichmäßigkeit. Alle Messwerte sollten innerhalb von etwa ±10% liegen. Knapper ist besser.

Wie Misserfolge aussehen:

• Ein Paar liegt viel tiefer als die anderen: wahrscheinlich ein Kurzschluss in dieser Spule.
• Ein Paar viel höher oder offen: defekte Spule oder defekte Verbindung am Kommutator.

Tipp aus der Praxis:

• Schrubben Sie die Sondenspitzen an jedem Stab ein wenig, um das Oxid zu entfernen. Schlechter Kontakt verursacht falsche "hohe" Messwerte.
• Wenn Ihr DMM Probleme mit der Genauigkeit bei niedrigen Ohm-Werten hat, verwenden Sie die nachstehende Spannungsabfallmethode.

4) Bodenprüfung (Stange zu Welle/Kern)

• Messgerät: Hoher Ohm/Megohm-Bereich.
• Berühren Sie mit einer Sonde die Stahlwelle oder das Blechpaket; berühren Sie mit der anderen Sonde nacheinander die einzelnen Kommutatorstäbe.

Erwartet:

• Offener Stromkreis (sehr hoher Widerstand) an jeder Stange. Kein Stab sollte einen messbaren Durchgang zur Welle/zum Kern aufweisen.

Wenn Sie Durchgang oder einen geringen Widerstand an der Welle feststellen:

• Die Isolierung der Wicklung ist beschädigt. Das ist ein geerdeter Anker - austauschen oder neu wickeln.

Hinweis: Ein geeigneter Isolationstester (Megohmmeter bei 250-500 V) ist hierfür am besten geeignet, aber auch ein DMM kann grobe Fehler erkennen.

5) Optional: Spannungsabfallmethode für bessere Empfindlichkeit

Wenn Ihr Messgerät winzige Ohm-Unterschiede nicht genau auflösen kann:

• Stellen Sie eine Bankversorgung auf eine sichere, niedrige Spannung ein und begrenzen Sie den Strom auf ~0,5-2 A (je nach Größe der Armatur).
• Schließen Sie die Stromversorgung über zwei benachbarte Stäbe (1-2) an und lassen Sie den Strom fließen.
• Messen Sie mit Ihrem DMM die Millivoltwerte an denselben Balken.
• Bewegen Sie sich um den Kommutator herum und wiederholen Sie den Vorgang.

Auslegung:

• Bei konstantem Strom ist der Spannungsabfall proportional zum Widerstand. Sie wollen den gleichen Millivoltabfall an jedem Paar.
• Jedes Paar mit deutlich höherem oder niedrigerem Abfall weist auf ein Spulenproblem hin.

Dies ist im Wesentlichen eine Kelvin-Messung für Arme und ist weitaus empfindlicher als die reine Ohm-Messung auf vielen Handmessgeräten.

Interpretation Ihrer Ergebnisse

• Alle benachbarten Paare zeigen annähernd denselben niedrigen Wert an; keine Masse an der Welle: Armatur wahrscheinlich gut.
• Ein oder mehrere benachbarte Paare lesen signifikant niedrig: Kurzschluss der Kurve(n).
• Ein oder mehrere benachbarte Paare sind hoch oder offen: Spule/Verbindung unterbrochen.
• Ein beliebiger Balken wird an der Welle/am Kern abgelesen: Erdschluss - verschrotten oder zurückspulen.

Faustformel für die Variation:

• Kleine Handwerkzeugmotoren: Streben Sie eine Abweichung von weniger als ±10% von Stab zu Stab an.
• Größere Motoren können etwas mehr vertragen, aber große Sprünge sind immer noch eine schlechte Nachricht.

Hinweis zur Temperatur: Der Widerstand steigt mit der Temperatur. Vergleichen Sie die unter gleichen Temperaturbedingungen gemessenen Werte.

Häufige Symptome und ihre Bedeutung für gewöhnlich

• Übermäßige Funkenbildung an den Bürsten:
  • Möglicherweise Windungsschluss, zu viel Kommutatorglimmer, verschmutzte Kommutatoren, abgenutzte Bürsten, schlechte Lager (die Vibrationen verursachen).
• Motor läuft schwach, wird heiß:
  • Kurzgeschlossene Windungen oder geerdete Wicklung.
• Motor tot oder intermittierend:
  • Offene Spule, verbrannte Kommutatorverbindung, abgenutzte Bürstenfedern, Kohlenstoffablagerungen.

Vergessen Sie nicht die Bürsten und die Pflege des Kommutators

• Bürsten: Länge, Federspannung und Freiheit im Halter prüfen. Auswechseln, wenn sie abgeplatzt, ölgetränkt oder zu kurz sind.
• Sitzen: Neue Bürsten müssen möglicherweise auf dem Kommutatorradius sitzen. Leichtes Einlaufen bei geringer Last, falls zutreffend.
• Unterschnitt des Glimmers: Wenn der Glimmer bündig mit dem Kupfer abschließt oder übersteht, kann er die Bürsten anheben und Lichtbögen verursachen. Er sollte leicht unterschnitten werden; hierfür gibt es spezielle Werkzeuge.
• Abrichten des Kommutators: Leichtes Abziehen mit feinem Schleifmittel über den gesamten Umfang (kein Punktschleifen). Danach immer gründlich reinigen.

Fortgeschrittene Anmerkungen (falls Sie neugierig sind)

• Growler-Test: Der Goldstandard zum Aufspüren von Kurzschlüssen zwischen den Windungen verwendet einen magnetischen Brummkreisel und einen Stahlstreifen. Wenn Sie Zugang zu einem solchen Gerät haben (Motorläden haben sie), können Sie damit marginale Kurzschlüsse aufspüren, die bei einfachen Ohm-Tests übersehen werden.
• Überspannungsprüfung: Professioneller Wicklungstest, der Schwachstellen in der Isolierung zwischen den Windungen aufspürt - jenseits der Möglichkeiten von Heimwerkern.
• Wicklungsmuster: Bei Überlappungs- und Wellenwicklungen ändert sich, welche Stäbe durch eine Spule verbunden sind, aber die Gleichmäßigkeitsregel für benachbarte Stäbe zeigt immer noch die meisten Fehler an.

Szenarien zur Fehlerbehebung

1) Alle Bar-zu-Bar-Messwerte sind konsistent, aber die Funkenbildung ist immer noch stark:

• Reinigen Sie den Kommutator, prüfen Sie die Lager, kontrollieren Sie die Bürstenqualität und die Federspannung, überprüfen Sie die Feldwicklungen.

2) Nur ein Paar ist offen:

• Überprüfen Sie die Verbindung der Spule mit dem Kommutator. Manchmal finden Sie ein angehobenes oder gebrochenes Steigrohr, das von einem Fachmann repariert werden kann.

3) Leichte Abweichung, aber innerhalb von 10%:

• Könnte in Ordnung sein. Wenn die Leistung schlecht ist, kombinieren Sie sie mit visuellen Anzeichen (dunkle heiße Stellen, ungleichmäßige Bürstenabnutzung). Ziehen Sie einen Brummton-Test in Betracht, falls verfügbar.

4) Erdungsprüfung fehlgeschlagen (Durchgang zwischen Stange und Welle):

• Ausfall der Isolierung. Der Austausch ist in der Regel wirtschaftlicher als die Rückspulung bei kleinen Werkzeugen.

Reparieren oder Ersetzen?

• Kleine Handwerkzeuge: Eine Ersatzarmatur oder ein kompletter Motor ist in der Regel billiger als eine Neuwicklung.
• Größere Industriemotoren: Das Neuwickeln und Drehen/Unterschneiden des Kommutators durch eine qualifizierte Werkstatt ist machbar.
• Wenn der Kommutator schlecht gerillt oder oval ist oder die Stege angehoben sind, kann er durch Abziehen und Hinterschneiden auf der Drehbank wiederhergestellt werden - vorausgesetzt, die Wicklungen sind in Ordnung.

Vorbeugende Tipps zur Verlängerung der Lebensdauer von Armaturen

• Halten Sie Staub fern. Schleifstaub zerfrisst Kommutatoren und Bürsten.
• Ersetzen Sie die Bürsten, bevor sie zu kurz werden. Eine Vermischung der Bürstenqualitäten kann zu Lichtbogenbildung führen.
• Überlasten Sie das Werkzeug nicht; Hitze beschleunigt den Abbau der Isolierung.
• Lagern Sie Werkzeuge trocken. Feuchtigkeit begünstigt Korrosion und undichte Stellen.

Kurzreferenz-Checkliste

• Sauberer Kommutator; Nummernleisten.
• Kontinuität zwischen jedem benachbarten Paar? Ja = gut, Nein = offen.
• Bar-zu-Bar-Widerstand einheitlich innerhalb von ~10% rundherum? Ja = gut; Nein = kurz/offen.
• Besteht Durchgang von einer Stange zur Welle/zum Kern? Ja = Masse = schlecht.
• Visuell: Kommutator flach, Glimmer unterschnitten, Bürsten gesund.

FAQs

F: Kann ich die Armatur testen, ohne sie auszubauen?

• Nicht zuverlässig. Feldwicklungen und andere Anschlüsse verdecken die Messungen. Für einen aussagekräftigen Test muss er entfernt werden.

F: Mein Messgerät piept immer zwischen den Takten. Ist das schlimm?

• Nicht unbedingt. Der Beep-Modus löst bei relativ hohen Widerständen aus; Ankerspulen haben sehr niedrige Ohm-Werte und werden immer piepsen. Verwenden Sie den Widerstandsbereich und vergleichen Sie die Werte.

F: Was ist, wenn mein Messgerät bei niedrigen Widerständen nicht genau ist?

• Verwenden Sie die Spannungsabfallmethode mit einer strombegrenzten Versorgung oder einem Messgerät mit Relativ/Null-Funktion, oder bringen Sie das Gerät für einen Brummtest in eine Werkstatt.

F: Was sind typische Widerstandswerte?

• Bei kleinen Werkzeugen liegen zwischen benachbarten Stäben oft Zehntel-Ohm-Werte. Die absoluten Werte variieren stark; es kommt auf die Konsistenz an.

Wenn Sie die oben genannten Schritte befolgen - Reinigen, Isolieren, Vergleichen des Widerstands benachbarter Stäbe und Prüfen der Erdung - können Sie eine Armatur mit Sicherheit als gut oder schlecht einstufen. Im Zweifelsfall oder wenn die Messwerte grenzwertig sind, kann eine Motorwerkstatt einen Brummton- oder Überspannungstest zur Bestätigung durchführen.