В быту и небольших мастерских используются электродвигатели. Иногда они выходят из строя . Определить, можно ли их отремонтировать самостоятельно, или необходимо обращаться к мастеру, поможет эта статья. Неисправности электродвигателей можно разделить на две группы - механические, например, заклинивший подшипник или оборванный вал и электрические - механический обрыв обмотки или выход её из строя из-за перегрева электродвигателя.
Неисправности электродвигателей
Причин перегрева электродвигателя может быть много, но основная причина — это неправильно подобранная защита от превышения номинального тока или её полное отсутствие.
Электродвигатели, используемые в быту, можно разделить на две группы
- асинхронные с короткозамкнутым или с фазным ротором, автомобильные генераторы
- коллекторные электродвигатели постоянного и переменного тока
Каждый тип электродвигателей имеет свои особенности при перемотке сгоревших обмоток.
Асинхронные двигатели с короткозамкнутым или фазным ротором
Перед ремонтом электродвигатель необходимо очистить ветошью от пыли и грязи. Очищенный двигатель подвергают полной разборке
. Перед заменой обмоток шкив или муфту, находящиеся на переднем валу электродвигателя, можно не снимать, но с ними нельзя оценить состояние переднего подшипника. Пришедшие в негодность подшипники электродвигателя могут быть причиной выхода из строя двигателя
.
При отсутствии горелых мест и характерного запаха обмотки отсоединяют друг от друга и прозванивают мегомметром изоляцию друг относительно друга и корпуса и тестером проверяют целостность. Если изоляция не повреждена, а тестер показывает обрыв, то можно попробовать найти место обрыва и устранить неисправность без перемотки. Часто обрывается провод, выходящий из двигателя. В этом случае его можно заново припаять или заменить.
При отсутствии обрывов и целостной изоляции возможная неисправность - это межвитковое замыкание . В трехфазных электродвигателях, подключённых к трехфазной сети, это проверяется достаточно просто. Необходимо токоизмерительными клещами или амперметром измерить ток на всех фазах поочерёдно или, если есть возможность, то одновременно. Разность значений в 2–3 раза однозначно говорит о межвитковом замыкании и необходимости перемотки. Этими же методами проверяют ротор в электродвигателях с фазным ротором.
В однофазных или трехфазных, но подключённых в однофазную сеть двигателях о витковом замыкании говорит сильный нагрев при включении без нагрузки, при условии отсутствия обрывов, нарушений изоляции, механических неисправностей двигателя и пусковой аппаратуры. Например, однофазный двигатель на старых стиральных машинах греется при постоянно включённой пусковой обмотке.
Если принято решение о перемотке электродвигателя, то лучше всего обратиться для ремонта в специализированную мастерскую . В «домашних» условиях очень сложно качественно выполнить эту работу, что может привести к быстрому выходу его из строя. Но если есть необходимость или желание произвести ремонт электродвигателя своими руками, то в youtube по запросу «перемотка электродвигателей своими руками» можно найти видеоролики с подробными инструкциями.
Перемотка
Процесс перемотки можно разделить на три этапа
- Разборка
- Намотка
- Сборка
Разборка
Нужно продолжать разборку и удалить обмотки - полностью или, если позволяет конструкция, только повреждённые, чтобы перематывать только их. Перед полным удалением разрезают нитки, связывающие провода вместе и зарисовывают схему соединения. Проще всего удалить старые обмотки путём выжигания газовой горелкой или на костре. Можно поставить статор «на попа» на кирпичи, заполнить дровами и поджечь.
Снять обмотки можно также с помощью зубила и молотка, но в этом случае труднее определить схему подключения и порядок укладки обмоток в пазы.
В однофазных двигателях иногда можно снять одну обмотку не трогая остальные. В этом случае нужно внимательно рассмотреть, как крепятся обмотки и снять повреждённую.
Фазный ротор разбирается аналогично, но перед выжиганием нужно снять токосъемные кольца.
Выжженные обмотки аккуратно вынимают из пазов, стараясь хотя бы одну сохранить целой. Это необходимо для определения размеров обмотки, сечения проволки и числа витков. При разборке также зарисовывают схему укладки обмоток в пазы с указанием направления намотки. Если известен тип электродвигателя, данные для ремонта можно найти в соответствующих справочниках.
Намотка
Зная количество обмоток, размер каждой и число витков путём умножения можно определить нужную длину проволки. Сечение провода берётся такое же, как на сгоревшем. Его измеряют штангенциркулем или микрометром . Если сечение взять меньше, то двигатель будет перегреваться при номинальных нагрузках, а если больше, то проволка может не поместиться в своих пазах.
Намотка обмоток выполняется на станке, аналогичному тем станкам, на которых мотаются катушки трансформатора. После намотки нужного количества витков обмотка вынимается из станка, перевязывается обмоточной ниткой и откладывается в сторону. Процесс повторяется столько раз, сколько необходимо обмоток.
В пазы вставляют новые прокладки из электроизоляционного материала. Эти прокладки называют «гильзы». Толщину и материал можно определить по справочнику. Если нет данных на перематываемый двигатель, можно взять на аналогичной мощности. Длина берётся на несколько миллиметров длиннее толщины статора, ширина такой, чтобы полностью закрыть внутреннюю поверхность паза.
Согласно схеме укладывают в пазы обмотки, соблюдая направление намотки. Если в один паз укладывается две обмотки, а также в местах соприкосновения прокладывают полоски изоляционного материала.
Для укладки проволки в пазы используется специальный инструмент - трамбовка. Уложенные обмотки закрепляются прокладками из того же материала, из которого изготавливались гильзы. Эти прокладки называют «стрелки». Длина стрелок равна длине гильз, а ширина вполовину меньше.
Закреплённые обмотки соединяются между собой скрутками, которые пропаиваются. К тем выводам, на которые будет подаваться напряжение, подключают провода соответствующего сечения и длины. Их необходимо промаркировать с указанием начала и конца.
Соединённые обмотки увязывают обмоточной ниткой или шпагатом. Провода выводят наружу через отверстие в корпусе статора и подключают к клеммнику.
Перемотанный статор пропитывают лаком. Для этого его полностью погружают в лак с последующей сушкой. Температура пропитки и сушки зависят от используемого лака и указываются в инструкции.
Фазный ротор перематывается аналогично, только на вал двигателя одеваются токосъемные кольца, к которым подключаются провода.
Сборка
Собранный и высушенный двигатель можно собирать. Перед сборкой проверяют подшипники и при необходимости меняют в них смазку или сами подшипники. После сборки двигатель проверяется на целостность изоляции и работоспособность в режиме холостого хода и под нагрузкой, с измерением тока на всех фазах.
Коллекторные электродвигатели постоянного и переменного тока
Прежде всего неисправность видна по увеличившемуся искрению на коллекторе и нагреву. Вначале необходимо почистить, а при необходимости проточить и продорожить коллектор. Если это не помогает, то нужно омметром последовательно замерить сопротивление последовательно между всеми соседними пластинами коллектора. Если значения значительно отличаются друг от друга, то вышел из строя коллектор или витковое в обмотках якоря (в двигателе переменного тока - ротора). В этом случае двигатель нужно отдать на ремонт в специализированную организацию . Дома отремонтировать его практически невозможно.
В том случае, если якорь целый, проверяют обмотки возбуждения на целостность омметром и на витковое замыкание. Для этого их соединяют последовательно, при необходимости закорачивая щётки или зачищая изоляцию на соединительных проводах. На соединённые обмотки подают пониженное напряжение 12–36 v. Напряжение на повреждённой обмотке будет значительно пониженным. Её заменяют тем же способом, как в однофазных двигателях малой мощности.
Перемотка обмотки асинхронного двигателя на гибридную обмотку «славянка»
При перемотке бесколлекторного двигателя его можно перемотать по технологии «славянка». Метод заключается в намотке тонкой проволокой дополнительных обмоток статора. Двигатели, намотанные по этому методу, имеют повышенный пусковой и рабочий момент, перегрузочную способность и КПД, пониженный пусковой ток и уровень шума. Из-за «мягкой» нагрузочной характеристики их используют на электротранспорте.
Состоит из двух основных частей - статора и ротора. Статор - неподвижная часть, ротор - вращающаяся часть. Ротор размещается внутри статора. Между ротором и статором имеется небольшое расстояние, называемое воздушным зазором, обычно 0,5-2 мм.
Статор асинхронного двигателя
Ротор асинхронного двигателя
Статор состоит из корпуса и сердечника с обмоткой. Сердечник статора собирается из тонколистовой технической стали толщиной обычно 0,5 мм, покрытой изоляционным лаком. Шихтованная конструкция сердечника способствует значительному снижению вихревых токов, возникающих в процессе перемагничивания сердечника вращающимся магнитным полем. Обмотки статора располагаются в пазах сердечника.
Корпус и сердечник статора асинхронного электродвигателя
Конструкция шихтованного сердечника асинхронного двигателя
Ротор состоит из сердечника с короткозамкнутой обмоткой и вала. Сердечник ротора тоже имеет шихтованную конструкцию. При этом листы ротора не покрыты лаком, так как ток имеет небольшую частоту и оксидной пленки достаточно для ограничения вихревых токов.
Принцип работы. Вращающееся магнитное поле
Принцип действия трехфазного основан на способности трехфазной обмотки при включении ее в сеть трехфазного тока создавать вращающееся магнитное поле.
Запустить
Остановить
Вращающееся магнитное поле асинхронного электродвигателя
Частота вращения этого поля, или синхронная частота вращения прямо пропорциональна частоте переменного тока f 1 и обратно пропорциональна числу пар полюсов р трехфазной обмотки.
,
- где n 1 – частота вращения магнитного поля статора, об/мин,
- f 1 – частота переменного тока, Гц,
- p – число пар полюсов
Концепция вращающегося магнитного поля
Чтобы понять феномен вращающегося магнитного поля лучше, рассмотрим упрощенную трехфазную обмотку с тремя витками. Ток текущий по проводнику создает магнитное поле вокруг него. На рисунке ниже показано поле создаваемое трехфазным переменным током в конкретный момент времени
Запустить
Остановить
Магнитное поле прямого проводника с постоянным током
Магнитное поле создаваемое обмоткой
Составляющие переменного тока будут изменяться со временем, в результате чего будет изменяться создаваемое ими магнитное поле. При этом результирующее магнитное поле трехфазной обмотки будет принимать разную ориентацию, сохраняя при этом одинаковую амплитуду.
Магнитное поле создаваемое трехфазным током в разный момент времени
Ток протекающий в витках электродвигателя (сдвиг 60°)
Запустить
Остановить
Действие вращающегося магнитного поля на замкнутый виток
Теперь разместим замкнутый проводник внутри вращающегося магнитного поля. По изменяющееся магнитное поле приведет к возникновению электродвижущей силы (ЭДС) в проводнике. В свою очередь ЭДС вызовет ток в проводнике. Таким образом, в магнитном поле будет находиться замкнутый проводник с током, на который согласно будет действовать сила, в результате чего контур начнет вращаться.
Влияние вращающегося магнитного поля на замкнутый проводник с током
Короткозамкнутый ротор асинхронного двигателя
По этому принципу также работает . Вместо рамки с током внутри асинхронного двигателя находится короткозамкнутый ротор по конструкции напоминающий беличье колесо. Короткозамкнутый ротор состоит из стержней накоротко замкнутых с торцов кольцами.
Короткозамкнутый ротор "беличья клетка" наиболее широко используемый в асинхронных электродвигателях (показан без вала и сердечника)
Трехфазный переменный ток, проходя по обмоткам статора, создает вращающееся магнитное поле. Таким образом, также как было описано ранее, в стержнях ротора будет индуцироваться ток, в результате чего ротор начнет вращаться. На рисунке ниже Вы можете заметить различие между индуцируемыми токами в стержнях. Это происходит из-за того что величина изменения магнитного поля отличается в разных парах стержней, из-за их разного расположения относительно поля. Изменение тока в стержнях будет изменяться со временем.
Запустить
Остановить
Вращающееся магнитное поле пронизывающее короткозамкнутый ротор
Вы также можете заметить, что стержни ротора наклонены относительно оси вращения. Это делается для того чтобы уменьшить высшие гармоники ЭДС и избавиться от пульсации момента. Если стержни были бы направлены вдоль оси вращения, то в них возникало бы пульсирующее магнитное поле из-за того, что магнитное сопротивление обмотки значительно выше магнитного сопротивления зубцов статора.
Скольжение асинхронного двигателя. Скорость вращения ротора
Отличительный признак асинхронного двигателя состоит в том, что частота вращения ротора n 2 меньше синхронной частоты вращения магнитного поля статора n 1 .
Объясняется это тем, что ЭДС в стержнях обмотки ротора индуцируется только при неравенстве частот вращения n 2 Рассмотрим случай когда частота вращения ротора будет совпадать с частотой вращения магнитного поля статора. В таком случае относительное магнитное поле ротора будет постоянным, таким образом в стержнях ротора не будет создаваться ЭДС, а следовательно и ток. Это значит что сила действующая на ротор будет равна нулю. Таким образом ротор будет замедляться. После чего на стержни ротора опять будет действовать переменное магнитное поле, таким образом будет расти индуцируемый ток и сила. В реальности же ротор никогда не достигнет скорости вращения магнитного поля статора. Ротор будет вращаться с некоторой скоростью которая немного меньше синхронной скорости. Скольжение асинхронного двигателя может изменяться в диапазоне от 0 до 1, т. е. 0-100%. Если s~0, то это соответствует режиму холостого хода, когда ротор двигателя практически не испытывает противодействующего момента; если s=1 - режиму короткого замыкания, при котором ротор двигателя неподвижен (n 2 = 0). Скольжение зависит от механической нагрузки на валу двигателя и с ее ростом увеличивается. Скольжение, соответствующее номинальной нагрузке двигателя, называется номинальным скольжением. Для асинхронных двигателей малой и средней мощности номинальное скольжение изменяется в пределах от 8% до 2%. Полеориентированное управление
позволяет плавно и точно управлять параметрами движения (скоростью и моментом), но при этом для его реализации требуется информация о направлениии вектора потокосцепления ротора двигателя. Для повышения КПД и снижения износа щеток некоторые АДФР содержат специальное устройство (короткозамкнутый механизм), которое после запуска поднимает щетки и замыкает кольца. При реостатном пуске достигаются благоприятные пусковые характеристики, так как высокие значения моментов достигаются при невысоких значениях пусковых токов. В настоящее время АДФР заменяются комбинацией асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором и частотным преобразователем. Каждый статор трехфазного электродвигателя имеет три катушечные группы (обмотки) — по одной на каждую фазу, а у каждой катушечной группы имеется по 2 вывода — начало и конец обмотки, т.е. всего 6 выводов которые подписываются следующим образом: Условно на схемах каждая обмотка изображается следующим образом: Начала и концы обмоток выводятся в клемную коробку электродвигателя в следующем порядке: Основными схемами соединения обмоток являются треугольник (обозначается — Δ) и звезда (обозначается — Y) их мы и разберем в данной статье. Примечание:
В клемной коробке некоторых электродвигателей можно увидеть только три вывода
— это значит, что обмотки двигателя уже соединены внутри его статора. Как правило внутри статора обмотки соединяются при ремонте электродвигателя (в случае если заводские обмотки сгорели). В таких двигателях обмотки, как правило, соединены по схеме «звезда» и рассчитаны на подключение в сеть 380 Вольт. Для подключения такого двигателя необходимо просто подать три фазы на три его вывода. Что бы соединить обмотки электродвигателя по схеме «треугольник» необходимо: конец первой обмотки (С4/U2) соединить с началом второй (С2/V1) , конец второй (С5/V2) — с началом третьей (С3/W1) , а конец третьей обмотки (С6/W2) — с началом первой (С1/U1). На выводы «A», «B» и «C» подается напряжение. В клемной коробке электродвигателя соединение обмоток по схеме «треугольник» имеет следующий вид: A, B, C — точки подключения питающего кабеля. Что бы соединить обмотки электродвигателя по схеме «звезда» необходимо концы обмоток (С4/ U2, С5/V2 и С6/W2) соединить в общую точку, напряжение при этом подается на начала обмоток (С1/U1, С2/V1 и С3/W1). Условно на схеме это изображается следующим образом: В клемной коробке электродвигателя соединение обмоток по схеме «звезда» имеет следующий вид: Иногда возникают ситуации когда сняв крышку с клемной коробки электродвигателя можно с ужасом обнаружить следующую картину: При этом выводы обмоток не подписаны, что же делать? Без паники, этот вопрос вполне решаем. Первое, что нужно сделать — это разделить выводы по парам, в каждой паре должны быть выводы относящиеся к одной обмотке, сделать это очень просто, нам понадобится тестер или двухполюсный указатель напряжения. В случае использования тестера устанавливаем его переключатель в положение измерения сопротивления (подчеркнуто красной линией), при использовании двухполюсного указателя напряжения им, перед применением, необходимо коснуться токоведущих частей находящихся под напряжением на 5-10 секунд, для его зарядки и проверки работоспособности. Далее необходимо взять один любой вывод обмотки, условно примем его за начало первой обмотки и соответственно подписываем его «U1», после касаемся одним щупом тестера или указателя напряжения подписанного нами вывода «U1», а вторым щупом любого другого вывода из оставшихся пяти неподписанных концов. В случае, если коснувшись вторым щупом второго вывода показания тестера не изменились (тестер показывает единицу) или в случае с указателем напряжения — ни одна лампочка не зажглась — оставляем этот конец и касаемся вторым щупом другого вывода из оставшихся четырех концов, перебираем вторым щупом концы до тех пор пока показания тестера не изменятся, либо, в случае с указателем напряжения — до тех пор пока не загорится лампочка «Test». Найдя таким образом второй вывод нашей обмотки принимаем его условно как конец первой обмотки и подписываем его соответственно «U2». Таким же образом поступаем с оставшимися четырьмя выводами, так же разделив их на пары подписав их соответственно как V1,V2 и W1,W2. Как это делается можно увидеть на видео ниже. Теперь, когда все выводы разделены по парам, необходимо определить реальные начала и концы обмоток. Сделать это можно двумя методами: Первый и самый простой метод — метод подбора, может применяться для электродвигателей мощностью до 5 кВт. Для этого берем наши условные концы обмоток (U2,V2 и W2) и соединяем их, а на условные начала (U1,V1 и W1), кратковременно, желательно не более 30 секунд, подаем трехфазное напряжение: Если двигатель запустился и работает нормально, значит начала и концы обмоток определены верно, если двигатель сильно гудит и не развивает должные обороты, значит где то есть ошибка. В этом случае необходимо всего лишь поменять любые два вывода одной обмотки местами, например U1 c U2 и запустить заново: Если двигатель заработал нормально, выводы определены верно, работа закончена, если нет — возвращаем V1 и V2 по своим местам и меняем местами оставшиеся выводы W1 с W2. Второй способ: Соединяем последовательно вторую и третью обмотки т.е. соединяем вместе конец второй обмотки с началом третьей (выводы V2 с W1),а на первую обмотку к выводам U1 и U2 подаем пониженное переменное
напряжение
(не более 42 Вольт). При этом на выводах V1 и W2 так же должно появиться напряжение: Если напряжение не появилось, значит вторая и третья обмотки соединены неверно, фактически оказались соединены вместе два начала (V1 с W1) или два конца (V2 c W2), в данном случае нам просто нужно поменять надписи на второй или на третьей обмотке, например V1 с V2. Затем аналогичным способом проверить первую обмотку, соединив ее последовательно со второй, а на третью подав напряжение. Данный способ представлен на следующем видео: Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы
? Пишите в комментариях!
Не нашли на сайте статьи на интересующую Вас тему
касающуюся электрики? .
Мы обязательно Вам ответим.
Однофазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором должен иметь пусковую и рабочую обмотки. Их расчет производят так же, как расчет обмоток трехфазных асинхронных двигателей. Число проводников в пазу рабочей обмотки (укладывается в 2/3 пазов статора) Меньшие значения коэффициента берутся для двигателей большей мощности (около 1 кВт) с кратковременным и повторно-кратковременным режимами работы. Диаметр (мм) провода по меди рабочей обмотки Пусковая обмотка укладывается в 1/3 пазов. Наиболее распространены два варианта пусковых обмоток: с бифилярными катушками и с дополнительным внешним сопротивлением. Обмотка с бифилярными катушками наматывается из двух параллельных проводников с разным направлением тока (индуктивное сопротивление рассеяния бифилярных обмоток близко к нулю). 1. Число проводников в пазу для основной секции 2. Число проводников в пазу для бифилярнои секции 3. Общее число проводников в пазу 4. Сечение проводов 1. Число проводников в пазу 2. Сечение проводов 3. Добавочное сопротивление (окончательно уточняется при испытаниях двигателя) (Ом) Для получения большого пускового момента предпочтение следует отдать второму варианту пусковой обмотки, так как в этом случае существует возможность получения наибольшего пускового момента путем изменения внешнего сопротивления. Ток однофазного электродвигателя определяют по вычисленному сечению для рабочей обмотки и плотности тока в обмотке трехфазного двигателя I 1 = s р δ , где δ - допустимая плотность тока (6-10 А/мм²). Мощность однофазного электродвигателя Р = U x I x cos φ x η Таблица. Произведение cos φ на кпд При мощности двигателя свыше 500 Вт значения η и cos φ можно брать как для трехфазных асинхронных двигателей, снизив мощность однофазного двигателя по приведенной выше формуле на 10-15%. Пересчитать трехфазный двигатель на однофазную обмотку. Мощность электродвигателя 0,125 кВт, напряжение 220/380 В, синхронная частота вращения 3000 об/мин; число проводников в пазу 270, число пазов статора 18. Провод марки ПЭВ-2, диаметр по меди 0,355 мм, сечение 0,0989 мм 2 . Заданное напряжение однофазного двигателя 220 В. 1. Рабочая обмотка занимает 2/3 пазов, а пусковая 1/3 пазов 2. Число проводников в пазу рабочей обмотки 3. Диаметр провода рабочей обмотки по меди 4. Пусковую обмотку принимаем с внешним сопротивлением. 5. Число проводников в пазу 6. Сечение проводов пусковой обмотки Берем провод ПЭВ-2 диаметром по меди 7. Добавочное сопротивление 8. Ток однофазного электродвигателя 9. Мощность однофазного электродвигателя
,Преобразование энергии
Полеориентированное управления асинхронным электродвигателем по датчику положения ротора
По способу получения информации о положении потокосцепления ротора электродвигателя выделяют:
Полеориентированное управления асинхронным электродвигателем без датчика положения ротора
Схема соединения обмоток электродвигателя по схеме «треугольник»
Схема соединения обмоток электродвигателя по схеме «звезда»
Определение выводов обмоток
N р = (0.5 ÷ 0.7) x N x U с / U ,
где N - число проводников в пазу трехфазного электродвигателя;
U с - напряжение однофазной сети, В;
U - номинальное напряжение фазы трехфазного двигателя, В.
,
где d - диаметр провода по меди трехфазного двигателя, мм.Пусковая обмотка с бифилярными катушками
N п ′ = (1,3 ÷ 1,6) N р.
N п ′′ = (0,45 ÷ 0,25) N п ′.
N п = N п ′ + N п ′′
s п ′ = s п ′′ ≈ 0.5s р, где s р - сечение рабочей обмотки.Пусковая обмотка с внешним сопротивлением
N п = (0.7 ÷ 1) N р.
s п = (1,4 ÷ 1) s р.
R д = (1,6 ÷ 8) x 10 -3 x U с / s п,
где U с - напряжение однофазной сети, В.
Пример пересчета трехфазного двигателя на однофазную обмотку
(z р = 12, z п = 6).
N р = 0.6 x N x U с / U = 0.6 x 270 x 220 / 220 = 162.
мм,
где d = 0.355 мм - диаметр провода по меди трехфазного двигателя.
Берем провод ПЭВ-2, d p = 0,45 мм, s р = 0,159 мм².
N п = 0.8 x N р = 0.8 x 162 ≈ 128.
s п ′ = 1.1 x s р = 1.1 x 0.159 = 0,168 мм².
d п = 0,475 мм, s п = 0,1771 мм².
R д = 4 x 10 -3 x U с / s п = 4 x 10 -3 x 220 / 0,1771 ≈ 5 Ом.
при δ = 8 А/мм² I 1 = s р δ = 0,159 x 8 = 1,28 А.
Р = U x I x cos φ x η = 220 x 1,28 x 0,4 = 110 Вт.
Электричество стало самым популярным видом энергии только за счет электрического двигателя. Двигатель, с одной стороны, - вырабатывает электрическую энергию, если его вал принудительно крутить, а с другой - способен преобразовать электрическую энергию в энергию вращения. До великого Тесла все сети были постоянного тока, а двигатели соответственно только постоянными. Тесла применил переменный ток и построил двигатель переменного тока. Переход на переменные двигатель был необходим чтобы избавиться от щеток - подвижного контакта. С развитием электроники трехфазным двигателям было дано новое качество - регулирование скорости тиристорными приводами. Именно в плане регулирования скоростью переменные проигрывали постоянным. Конечно, в болгарках есть щетки и коллектор, но здесь так было проще, а вот в холодильниках двигатель без щеток. Щетки достаточно неудобная штука и все производители дорогой техники стараются этот момент обойти.
Трехфазные двигатели самые распространенные в промышленности. Принято считать, по аналогии с постоянными двигателя, что у переменника также есть полюса. Пара полюсов - это одна катушка обмотки, намотанная на станке в виде овала и вставленная в пазы статора. Чем больше пар полюсов, тем меньше двигатель развивает оборотов и тем выше крутящий момент на валу ротора. У каждой фазы несколько пар полюсов. К примеру, если на статоре 18 пазов для обмотки, то на каждую фазу приходится 6 пазов и значит у каждой фазы 3 пары полюсов. Концы обмоток выводятся на клеммник на котором можно скоммутировать фазы либо в звезду, либо в треугольник. На двигателе приклепана бирка с данными, обычно "звезда / треугольник 380 / 220 В." Это означает, что при линейном напряжении сети в 380 В нужно включать двигатель по схеме звезда, а при линейном 220 В - треугольник. Наиболее распространена схема "звезда" и эту сборку проводов прячут внутрь двигателя, выводя на обмотки лишь три конца фаз.
Все двигатели крепятся к станкам и приспособам при помощи лап или фланца. Фланец - для крепления двигателя со стороны вала ротора в подвешенном состоянии. Лапы нужны для фиксации двигателя на плоской поверхности. Для того чтобы закрепить двигатель, нужно взять лист бумаги, поставить лапами на этот лист и точно разметить отверстия. После этого, приложить лист к поверхности крепежа и перенести размеры. Если двигатель плотно стыкуется с другой частью, то нужно выставить его относительно крепежа и вала, а только затем размечать крепление.
Двигатели бывают самых разных размеров. Чем больше размеры и масса, тем мощнее двигатель. Какие бы они ни были по размеры, изнутри все одинаковые. С передней стороны выглядывает вал со шпонкой, с другой стороны зад прикрыт накладной пластиной-кожухом.
Обычно клеммные колодки вставляются в коробки на двигателе. Это позволяет удобно производить монтаж, но в силу многих факторов такие колодки отсутствуют. Поэтому все делается надежной скруткой.
Бирка с паспортными данными говорит про мощность двигателя (0,75 кВт), скорость (1350 оборотов в минуту), частоту тока сети (50 Гц), напряжение треугольник - звезда (220/380), коэффициент полезного действия (72%), коэффициент мощности (0,75).
Здесь не указаны сопротивление обмоток и ток двигателя. Сопротивление достаточно мало, если измерять омметром. Омметр измеряет активную составляющую, но не касается реактивной, т.е индуктивности. При включении двигателя в сеть, ротор стоит на месте и вся энергия обмоток замыкается на нем. Ток в этом случае превышает номинальный в 3 - 7 раз. Затем ротор начинает разгоняться под действием вращающегося магнитного поля, индуктивность растет, растет реактивное сопротивление и ток падает. Чем меньше двигатель, тем выше его активное сопротивление (200 - 300 Ом) и тем больше ему не страшен обрыв фазы. Большие двигатели обладают малым активным сопротивлением (2 - 10 Ом) и для них смертелен обрыв фазы.
Формула для расчета тока двигателя следующая.
Если подставить значения для разбираемого двигателя, то получится следующее значение тока. Нужно учесть, что получившийся ток одинаковый по всем трем фазам. Здесь мощность выражается в кВт (0,75), напряжение в кВ (0,38 В), КПД и коэффициент мощности - в долях от удиницы. Получившийся ток - в амперах.
Разбору двигателя начинают с откручивая кожуха крыльчатки. Кожух нужен для безопасности персонала - чтобы руки не совали в крыльчатку. Был случай, инженер по охране труда, показывая студентам токарный цех, со словами "а вот так делать нельзя", сунул палец в дыру в кожухе и наткнулся на вращающуюся крыльчатку. Палец отрубило, студента хорошо запомнили урок. Все крыльчатки снабжаются кожухами. На предприятиях с малым уровнем доходности, вместе с кожухом снимают и крыльчатку.
Крыльчатка на валу фиксируется крепежной пластиной. В больших двигателях крыльчатка металлическая, в малых двигателях - пластиковая. Для съема нужно отогнуть усик пластинки и осторожно подтянув с двух сторон отвертками стягивать с вала. Если крыльчатка сломалась, то обязательно нужно поставить другую, ведь без нее нарушится охлаждение двигателя, что будет вызывать перегрев и в итоге станет причиной пробоя изоляции двигателя. Делается крыльчатка из двух полосок жести. Жесть изгибается полукольцами вокруг ротора, стягивается двумя болтами с гайками, чтобы плотно сидела на валу, а свободные концы жести отгибаются. Получится крыльчатка на четыре лопасти - дешево и сердито.
Важным элементом является шпонка на валу двигателя. Шпонка случит для виксации ротора в посадочной втулке или шестерне. Шпонка препятствует проворачиваю ротора относительно посадочного элемента. Набивать шпонку - тонкое дело. Лично я вначале немного насаживаю шестерню на ротор, набиваю ее на 1/3 и только затем вставляю шпонку и немного забиваю ее. После насаживаю всю шестерню вместе со шпонкой. При таком способе шпонка не вылезет в другой стороны. Здесь все дело в проточке канавки под шпонку. Со стороны ближней к корпусу двигателя канавка для шпонки имеет вид горки по которой очень плавно и легко шпонка выезжает. Бывают и другие виды канавок - закрытые с овальной шпонкой, но более распространены шпонки квадратного сечения.
Со стороны обоих крышек есть болты. Для дальнейшей разборки двигателя их нужно выкрутить и сложить в баночку - чтобы не потерять. Эти болты крепят крышки в статору. В крышках плотно сидят подшипники. После выкручивая всех болтов крышки должны сойти, но они укоревают и сидят очень плотно. Нельзя ломами или отвертками, цепляя за уши для крепления кожуха сдирать крышки. Крышки хоть и сделаны из дюраля или чугуна, но очень ломкие. Проще всего ударить по валу через бронзовую надставку, или поднять двигатель и валом сильно ударить по твердой поверхности. Съеник также может сломать крышки.
Если крышки подались - все отлично. Одна сойдет хорошо, вторую через двигатель нужно выбить палкой. Подшипники нужно выбивать палкой с обратной стороны крышки. Если же подшипник не сидит в крышке, а болтается, то нужно взять керн и накернить всю поверхность посадки подшипника. Затем набить подшипник. Подшипник не должен давать биение и скрип. При ремонте неплохо ножом вскрыть закрытые подшипники ножом, удалить старую смазку и заложить на 1/3 объема новую смазку.
Статор асинхронного двигателя переменного тока изнутри покрыт обмотками. Со стороны шпонки на роторе эти обмотки считаются лобовыми и это перед двигателя. На лобовые обмотки приходят все концы катушек и здесь катушки собираются в группы. Для сборки обмоток нужно намотать катушки, вставить в пазы статора изоляционные прокладки, которые отделят стальной статор от покрытой изоляцией медной проволоки обмотки, заложить обмотки и сверху накрыть вторым слоем изоляции и зафиксировать обмотки изоляционными палочками, сварить концы обмоток, натянуть на них изоляцию, вывести концы для подключения напряжения, пропитать весь статор в ванне с лаком и высушить статор в печи.
Ротор асинхронного двигателя переменного тока короткозамкнут - нет обмоток. Вместо них набор трансформаторной стали круглого сечения с несимметричной формой. Видно, что канавки идут по спирали.
Одним из методов запуска трехфазного двигателя линейного напряжения от двухпроводной сети фазного напряжения является включение между двумя фазами рабочего конденсатора. К сожалению, рабочий конденсатор не может запустить двигатель, нужно двигатель крутануть за вал, но это опасно, но можно параллельно рабочему конденсатору включить дополнительный пусковой конденсатор. При таком подходе двигатель будет запускаться. Однако, при достижении номинальных оборотов, пусковой конденсатор нужно отключить, оставив только рабочий.
Рабочий конденсатор выбирается из расчета 22 мкФ на 1 кВт двигателя. Пусковой конденсатор выбирается из расчета в 3 раза больше рабочего конденсаторы. Если есть двигатель на 1,5 кВт, то Ср = 1,5*22 = 33 мкФ; Сп = 3*33 = 99 мкФ. Конденсатор нужен только бумажный с напряжением минимум 160 В при включении обмоток в звезду и 250 В при включении обмоток в треугольник. Стоит отметить, что лучше использовать включение обмоток в звезду - больше мощности.
Китайцы не сталкиваются с проблемой сертификации или регистрации, поэтому все нововведения из журналов "Радио" и "Моделист кструктор" делаются моментально. Например, вот такой трехфазный двигатель, который возможно включать на 220 В причем в автоматичесаком режиме. Для этого рядом с лобовыми обмотками расположена подковообразная пластина с нормальнозамкнутым контактом.
В распределительной коробке вместо клеммника вставлены конденсаторы. Один на 16 мкФ 450 В - рабочий, второй на 50 мкФ 250 В - пусковой. Почему такая разница в напряжении непонятно, видимо пихали то, что было.
На роторе двигателя расположена подпружиненная пластмассина, которая под действием центробежной силы давит на подковообразный контакт и размыкает цепь пускового конденсатора.
Получается, что включении двигателя оба конденсаторы подключены. Ротор раскручивается до определенных оборотов, при которых китайцы считают, что запуск завершен, пластина на роторе смещается, надавливая на контакт и отключая пусковой конденсатор. Если оставить пусквой конденсатор подключенным, то двигатель будет перегреваться.
Для запуска двигателя от системы 380 В нужно отключить конденсаторы, вызвонить обмотки и подключить напряжение трехфазной сети к ним.
Всем удачного разбора.
