На провод обмотки якоря электродвигателя – №1084. На провод обмотки якоря электродвигателя при силе тока 20 А действует сила 1,0 Н. Определите магнитную индукцию в месте расположения провода, если длина провода 0,20 м. — groupnk.ru — Группа НК — комплексные поставки электрооборудования в Москве и регионах

Содержание

Восстановление коллекторных пластин якоря электродвигателя

По сути дела, все электроинструменты и бытовая техника приводится в действие электродвигателями, основу которых составляет якорь (ротор), состоящий из обмотки и контактных пластин.
Если привод перестал работать, то при исправной обмотке причина может быть в пластинах. Одну или две из них просто может оторвать. Однако это не повод для покупки нового дорогостоящего двигателя. Можно восстановить контактные пластины из подручных материалов и буквально «на коленке».

Понадобится

Для приведения в порядок якоря при такой поломке, нам следует приготовить следующие материалы:

отрезок медного провода;
клей эпоксидный универсальный марки ЭДП;
проволоку алюминиевую;
деревянный брусок.

Без токарного станка нам понадобится много инструментов и приспособлений: нож и кисточка, плоскогубцы и отвертка, молоток и наковальня, напильник, наждачная бумага и игла, дрель и паяльник, тиски и пробойник, штангенциркуль и карандаш.

Порядок восстановления коллекторных пластин якоря

Вначале приводим в порядок основания отлетевших пластин. Для этого удаляем кисточкой из углубления в коллекторе мелкие частицы и пыль. Затем ножом выравниваем места под новые пластины по длине, ширине и глубине. При этом стараться не повредить концы обмоток, выходящих на отсутствующие пластины.

Разрезаем ножом внешнюю изоляцию двухжильного медного провода, откусываем один из них и вытаскиваем жилу из внутренней изоляции пассатижами.

Расплющиваем медный провод, чтобы сформировать две пластины с помощью молотка и наковальни.

При этом, время от времени сравниваем заготовку с неповрежденными пластинами на коллекторе якоря, чтобы ширина заготовки не оказалась больше.

Получив приблизительно требуемое сечение из медного провода, доводим его до нужных размеров крупнозернистой наждачной бумагой Р80, равномерно обрабатывая каждую из сторон, и так же сверяясь с целыми пластинами.

Торец заготовки пластины формируем диском, вращаемым болгаркой. Укладываем заготовку на свое место, и ориентируясь на соседнюю целую пластину, отмечаем карандашом длину.

Надрезаем по метке и отламываем заготовку пластины пассатижами. Зажимаем ее в тиски и сверху по центру ножом и молотком выполняем неглубокую прорезь.
Кладем заготовку на деревянный брус и у основания прорези пробойником и молотком делаем отверстие, которое шлифуем швейной иглой.

Зачищаем место обработки наждачной бумагой. Укладываем самодельные пластины на свои места и припаиваем к ним концы соответствующих обмоток.

Смешиваем двухкомпонентный эпоксидный клей по инструкции и наносим его на пластины кончиком плоской отвертки так, чтобы он попал в зазоры между пластинами.

Обматываем несколько раз коллектор с приклеенными пластинами алюминиевой проволокой, создавая натяг и, скручивая концы вместе.

Оставляем все в покое на время, указанное в инструкции.

После этого раскручиваем проволоку и убираем ее. Но более надежным креплением ламелей была бы установка двух бандажей из стекловолокна, пропитанных термоклеем.
Удаляем ножом с поверхности ламелей эпоксидную смолу, т. к. она является диэлектриком. После чего ламели обрабатываем напильником по металлу до медного блеска.

Поскольку токарного станка нет, для проточки коллектора с новыми ламелями, возвращаем якорь на место и выкручиваем щетки.

Замеряем штангенциркулем диаметр отверстия для щеток и выстругиваем ножом подходящий стержень из дерева и доводим его до нужного размера наждачной шкуркой.

Вращая инструмент за шпиндель, можно через отверстие для щеток видеть вращение коллектора. Этот эффект мы и используем, чтобы отшлифовать контактные пластины.
Просовываем деревянный стержень в отверстие до упора в коллектор. Делаем на стержне отметку по верху отверстия и вытаскиваем его. Прикладываем к отметке пробку щетки и уменьшаем место реза на ее высоту.
Вставляем деревянный шип в отверстие и убеждаемся, что пробку можно закрутить. После этого отрезаем неширокую ленту мелкой наждачной бумаги Р600, обхватываем ею шип и снова вставляем в отверстие до упора в коллектор.

Затягиваем шип пробкой и вращаем шпиндель от руки. Если нет большого сопротивления, подключаем к шпинделю действующую дрель и включаем ее.

Процедуру повторяем несколько раз, заменяя изношенную наждачную бумагу на новую, при этом постоянно подкручиваем пробку. В итоге новые пластины по высоте сравняются с остальными и якорь вновь станет исправным.

Чтобы убедиться в этом, выкручиваем пробку, вытаскиваем шип с наждачной бумагой, отключаем приводную дрель и, вращая шпиндель от руки, смотрим на коллектор. Если блеск всех пластин одинаков, то это и есть показатель равномерной шлифовки.

Смотрите видео

5 схем проверки электродвигателя мультиметром

Мне часто в последнее время друзья и соседи стали задавать вопрос: как проверить электродвигатель мультиметром? Вот я и решил написать небольшой обзор инструкцию для начинающих электриков.

Сразу замечу, что один мультиметр не позволяет выявить со 100% гарантией все возможные неисправности: мало его функций. Но порядка 90% дефектов им вполне можно найти.

Постарался сделать инструкцию универсальной для всех типов движков переменного тока. Эти же методики при вдумчивом подходе можно использовать в цепях постоянного напряжения.

Содержание статьи

Что следует знать о двигателе перед его проверкой: 2 важных момента

В рамках излагаемой темы достаточно представлять упрощенный принцип работы и особенности конструкции любого двигателя.

Принцип работы: какие электротехнические процессы необходимо хорошо представлять при ремонте

Любой движок состоит из стационарно закрепленного корпуса — статора и вращающегося в нем ротора, который еще называют якорь.

Его круговое движение создается за счет воздействия на него вращающегося магнитного поля статора, формируемого протеканием электрических токов по статорным обмоткам.

Когда обмотки исправны, то по ним текут номинальные расчетные токи, создающие магнитные потоки оптимальной величины.

Если сопротивление прводов или их изоляция нарушена, то создаются токи утечек, коротких замыканий и другие повреждения, влияющие на работу электродвигателя.

Между статором и ротором выполнен минимально возможный зазор. Его могут нарушить:

разбитые подшипники;
попавшие внутрь механические частицы;
неправильная сборка и другие причины.

Когда происходит задевание вращающихся частей о неподвижный корпус, то создается их разрушение и дополнительные механические нагрузки. Все это требует тщательного осмотра, анализа состояния внутренних частей до начала электрических проверок.

Довольно часто не квалифицированный разбор является дополнительной причиной поломок. Пользуйтесь специальным инструментом и съемниками, исключающими повреждения граней валов.

После разборки сразу во время осмотра проверяют люфты, свободный ход подшипников, их чистоту и смазку, правильность посадочных мест.

Кроме этого у коллекторного электродвигателя могут быть сильно изношены пластины или щетки.

Все это необходимо проверять до подачи рабочего напряжения.

Особенности конструкций, влияющие на технологию поиска дефектов

Обычно производитель электрические характеристики указывает на табличке, прикрепленной на корпусе. Этим сведениям стоит верить.

Однако часто во время ремонта или перемотки конструкция статора изменяется, а табличка остается прежняя. Этот вариант следует тоже учитывать.

Для бытовой сети 220 вольт могут использоваться двигатели:

коллекторные с щеточным механизмом;
асинхронные однофазные;
синхронные и асинхронные трехфазные.

В схемах 380 вольт работают трехфазные синхронные и асинхронные электродвигатели.

Все они отличаются по конструкции, но, в силу работы по общим законам электротехники, позволяют использовать одинаковые методики проверок, заключающиеся в замерах электрических характеристик косвенными и прямыми методами.

Как проверить обмотку электродвигателя на статоре: общие рекомендации

Трехфазный статор имеет три встроенные обмотки. Из него выходит шесть проводов. В отдельных конструкциях можно встретить 3 или 4 вывода, когда соединение треугольник или звезда собрано внутри корпуса. Но так делается редко.

Определить принадлежность выведенных концов обмоткам позволяет прозвонка их мультиметром в режиме омметра. Надо просто один щуп поставить на произвольный вывод, а другим — поочередно замерять активное сопротивление на всех остальных.

Пара проводов, на которой будет обнаружено сопротивление в Омах, будет относиться к одной обмотке. Их следует визуально отделить и пометить, например, цифрой 1. Аналогично поступают с другими проводами.

Здесь надо хорошо представлять, что по закону Ома ток в обмотке создается под действием приложенного напряжения, которому противодействует полное сопротивление, а не активное, замеряемое нами.

Учитываем, что обмотки наматываются из одного провода с одинаковым числом витков, создающих равное индуктивное сопротивление. Если провод в процессе работы будет закорочен или оборван, то его активная составляющая, как и полная величина, нарушится.

Межвитковое замыкание тоже сказывается на величине активной составляющей.

Поэтому замеры активного сопротивления обмоток и их сравнение позволяют достоверно судить об исправности статорных цепей, делать вывод, что их целостность не нарушена.

Однофазный асинхронный двигатель: особенности статорных обмоток

Такие модели создаются с двумя обмотками: рабочей и пусковой, как, например, у стиральной машины. Активное сопротивление у рабочей цепочки в подавляющем большинстве случаев всегда меньше.

Поэтому когда из статора выведено всего три конца, то это означает, что между всеми ими надо измерять сопротивление. Результаты трех замеров покажут:

меньшая величина — рабочую обмотку;
средняя — пусковую;
большая — последовательное соединение первых двух.

Как найти начало и конец каждой обмотки

Метод позволяет всего лишь выявить общее направление навивки каждого провода. Но для практической работы электродвигателя этого более чем достаточно.

Статор рассматривается как обычный трансформатор, что в принципе и есть на самом деле: в нем протекают те же процессы.

Для работы потребуется небольшой источник постоянного напряжения (обычная батарейка) и чувствительный вольтметр. Лучше стрелочный. Он более наглядно отображает информацию. На цифровом мультиметре сложно отслеживать смену знака быстро меняющегося импульса.

К одной обмотке подключают вольтметр, а на другую кратковременно подают напряжение от батарейки и сразу его снимают. Оценивают отклонение стрелки.

Если при подаче «плюса» в первую обмотку во второй трансформировался электромагнитный импульс, отклонивший стрелку вправо, а при его отключении наблюдается движение ее влево, то делается вывод, что провода имеют одинаковое направление, когда «+» прибора и источника совпадают.

В противном случае надо переключить вольтметр или батарейку — то есть поменять концы одной из обмоток. Следующая третья цепочка проверяется аналогично.

А далее я просто взял свой рабочий асинхронный движок с мультиметром и показываю на нем фотографиями методику его оценки.

Личный опыт: проверка статорных обмоток асинхронного электродвигателя

Для статьи я использовал свой новый карманный мультиметр Mestek MT102. Заодно продолжаю выявлять недостатки его конструкции, которые уже показал в статье раньше.

Электрические проверки выполнялись на трехфазном двигателе, подключенном в однофазную сеть через конденсаторы по схеме звезды.

Общая оценка состояния изоляции обмоток

Поскольку на клеммных выводах все обмотки уже собраны вместе, то замеры начал с проверки сопротивления их изоляции относительно корпуса. Один щуп стоит на клеммнике сборки нуля, а второй — на гнезде винта крепления крышки. Мой Mestek показал отсутствие утечек.

Другого результата я и не ожидал. Этот способ замера состояния изоляции очень неточный и большинство повреждений он выявить просто не сможет: питания батареек 3 вольта явно недостаточно.

Но все же лучше делать хоть так, чем полностью пренебрегать такой проверкой.

Для полноценного анализа диэлектрического слоя проводников необходимо использовать высокое напряжение, которое вырабатывают мегаомметры. Его величина обычно начинается от 500 вольт и выше. У домашнего мастера таких приборов нет.

Можно обойтись косвенным методом, используя бытовую сеть. Для этого на клеммы обмотки и корпуса подают напряжение 220 вольт через контрольную лампу накаливания мощностью порядка 75 ватт (токоограничивающее сопротивление, исключающее подачу потенциала фазы на замыкание) и последовательно включенный амперметр.

Ожидаемый ток утечки через нормальную изоляцию не превысит микроамперы или их доли, но рассчитывать надо на аварийный режим и начинать замеры на пределах ампер. Измерив ток и напряжение, вычисляют сопротивление изоляции.

Однако такая работа производится под действующим напряжением. Она опасна. Выполнять ее можно только тем работникам, кто имеет хорошие практические навыки электрика, имея минимум третью группу по технике безопасности.

Используя этот способ, учитывайте, что:

на корпус движка подается полноценная фаза: он должен располагаться на диэлектрическом основании, не иметь контактов с другими предметами;
даже временно собираемая схема требует надежной изоляции всех концов и проводов, прочного крепления всех зажимов;
колба лампы может разбиться: ее надо держать в защитном чехле.

Замер активного сопротивления обмоток

Здесь требуется разобрать схему подключения проводов и снять все перемычки. Перевожу мультиметр в режим омметра и определяю активное сопротивление каждой обмотки.

Прибор показал 80, 92 и 88 Ом. В принципе большой разницы нет, а отклонения на несколько Ом я объясняю тем, что крокодил не обеспечивает качественный электрический контакт. Создается разное переходное сопротивление.

Это один из недостатков этого мультиметра. Щуп плохо входит в паз крокодила, да к тому же тонкий металл зажима раздвигается. Мне сразу пришлось его поджимать пассатижами.

Замер сопротивления изоляции между обмотками

Показываю этот принцип потому, что его надо выполнять между каждыми обмотками. Однако вместо омметра нужен мегаомметр или проверяйте, в крайнем случае, бытовым напряжением по описанной мной выше методике.

Мультиметр же может ввести в заблуждение: покажет хорошую изоляцию там, где будут созданы скрытые дефекты.

Как проверить якорь электродвигателя: 4 типа разных конструкций

Роторные обмотки создают магнитное поле, на которое воздействует поле статора. Они тоже должны быть исправны. Иначе энергия вращающегося магнитного поля будет расходоваться впустую.

Обмотки якоря имеют разные конструкции у двигателей с фазным ротором, асинхронным и коллекторным. Это стоит учитывать.

Синхронные модели с фазным ротором

На якоре создаются выводы проводов в виде металлических колец, расположенных с одной стороны вала около подшипника качения.

Провода схемы уже собраны до этих колец, что наносит небольшие особенности на их проверку мультиметром. Отключать их не стоит, однако методика, описанная выше для статора, в принципе подходит и для этой конструкции.

Такой ротор тоже можно условно представить как работающий трансформатор. Требуется только сравнить индивидуальные сопротивления их цепочек и качество изоляции между ними, а также корпусом.

Якорь асинхронного электродвигателя

В большинстве случаев ситуация здесь намного проще, хотя могут быть и проблемы. Дело в том, что такой ротор выполнен формой «беличье колесо» и его сложно повредить: довольно надежная конструкция.

Короткозамкнутые обмотки выполнены из толстых стержней алюминия (редко меди) и прочно запрессованы в таких же втулках. Все это рассчитано на протекание токов коротких замыканий.

Однако на практике происходят различные повреждения даже в надежных устройствах, а их как-то требуется отыскивать и устранять.

Цифровой мультиметр для выявления неисправностей в обмотке «беличье колесо» не потребуется. Здесь нужно иное оборудование, подающее напряжение на короткое замыкание этого якоря и контролирующее магнитное поле вокруг него.

Однако внутренние поломки таких конструкций обычно сопровождаются трещинами на корпусе, а их можно заметить при внимательном внутреннем осмотре.

Кому интересна такая проверка электрическими методами, смотрите видеоролик владельца Viktor Yungblyudt. Он подробно показывает, как определить обрыв стержней подобного ротора, что позволяет в дальнейшем восстановить работоспособность всей конструкции.

Коллекторные электродвигатели: 3 метода анализа обмотки

Принципиальная электрическая схема коллекторного двигателя в упрощенной форме может быть представлена обмотками ротора и статора, подключенными через щеточный механизм.

Схема собранного электродвигателя с коллекторным механизмом и щетками показана на следующей картинке.

Обмотка ротора состоит из частей, последовательно подключенных между собой определенным числом витков на коллекторных пластинах. Они все одной конструкции и поэтому имеют равное активное сопротивление.

Это позволяет проверять их исправность мультиметром в режиме омметра тремя разными методиками.

Самый простой метод измерения

Принцип №1 определения сопротивления между коллекторными пластинами я показываю на фото ниже.

Здесь я допустил одно упрощение, которое в реальной проверке нельзя совершать: поленился извлекать щетки из щеткодежателя, а они создают дополнительные цепочки, способные исказить информацию. Всегда вынимайте их для точного измерения.

Щупы ставятся на соседние ламели. Такое измерение требует точности и усидчивости. На коллекторе необходимо нанести метку краской или фломастером. От нее придется двигаться по кругу, совершая последовательные замеры между всеми очередными пластинами.

Постоянно контролируйте показания прибора. Они все должны быть одинаковыми. Однако сопротивление таких участков маленькое и если омметр недостаточно точно на него реагирует, то можно его очувствить увеличением длины измеряемой цепочки.

Способ №2: диаметральный замер

При этом втором методе потребуется еще большая внимательность и сосредоточенность. Щупы омметра необходимо располагать не на соседние ближайшие пластины, а на диаметрально противоположные.

Другими словами, щупы мультиметра должны попадать на те пластины, которые при работе электродвигателя подключаются щетками. А для этого их потребуется как-то помечать, дабы не запутаться.

Однако даже в этом случае могут встретиться сложности, связанные с точностью замера. Тогда придется использовать третий способ.

Способ №3: косвенный метод сравнения величин маленьких сопротивлений

Для измерения нам потребуется собрать схему, в которую входит:

аккумулятор на 12 вольт;
мощное сопротивление порядка 20 Ом;
мультиметр с концами и соединительные провода.

Следует представлять, что точность измерения увеличивает стабильность созданного источника тока за счет:

высокой емкости аккумулятора, обеспечивающей одинаковый уровень напряжения во время работы;
повышенная мощность резистора, исключающая его нагрев и отклонение параметров при токах до одного ампера;
короткие и толстые соединительные провода.

Один соединительный провод подключают напрямую к клемме аккумулятора и ламели коллектора, а во второй врезают токоограничивающий резистор, исключающий большие токи. Параллельно контактным пластинам садится вольтметр.

Щупами последовательно перебираются очередные пары ламелей на коллекторе и снимаются отсчеты вольтметром.

Поскольку аккумулятором и резистором на короткое время каждого замера мы выдаем одинаковое напряжение, то показания вольтметра будут зависеть только от величины сопротивления цепочки, подключенной к его выводам.

Поэтому при равных показаниях можно делать вывод об отсутствии дефектов в электрической схеме.

При желании можно измерить миллиамперметром величину тока через ламели и по закону Ома, воспользовавшись онлайн калькулятором, посчитать величину активного сопротивления.

Проверка состояния обмоток ротора коллекторного двигателя сильно зависит от класса точности мультиметра в режиме омметра.

Мой цифровой Mestek MT102, несмотря на выявленные в нем недостатки, нормально справляется с этой задачей.

Двигатели постоянного тока

Конструкция их ротора напоминает устройство якоря коллекторного двигателя, а статорные обмотки создаются для работы со схемой включения при параллельном, последовательном или смешанном возбуждении.

Раскрытые выше методики проверок статора и якоря позволяют проверять двигатель постоянного тока, как асинхронный и коллекторный.

Заключительный этап: особенности проверок двигателей под нагрузкой

Нельзя делать заключение об исправности электродвигателя, полагаясь только на показания мультиметра. Необходимо проверить рабочие характеристики под нагрузкой привода, когда ему необходимо совершать номинальную работу, расходуя приложенную мощность.

Включение подачей напряжения на холостой ход и проверка начала вращения ротора, как делают некоторые начинающие электрики, является типичной ошибкой.

Например, владелец очень короткого видео ЧАО Дунайсудоремонт считает, что замерив ток в обмотках, он убедился в готовности отремонтированного движка к дальнейшей эксплуатации.

Однако такое заключение можно дать только после выполнения длительной работы и оценки не только величин токов, но и замера температур статора и ротора, анализа систем теплоотвода.

Не выявленные дефекты неправильной сборки или повреждения отдельных элементов могут повторно вызвать дополнительный ремонт с большими трудозатратами. Если же у вас еще остались вопросы по теме, как проверить электродвигатель мультиметром, то задавайте их в комментариях. Обязательно обсудим.

Упрощенный ремонт болгарки — Меандр — занимательная электроника

В статье описаны технологические советы, упрощающие сложные и трудоемкие процессы намотки якорей и статоров электрифицированного инструмента. В статье кратко описаны конструкции электродвигателей ручного инструмента, приведены схемы обмоток и их подключение, рисунки приспособления и подробное описание технологических процессов по их ремонту и монтажу.

Большинство ручного электрифицированного инструмента (в основном, это электродрели, перфораторы, «болгарки», циркульные пилы, шуруповерты, цепные пилы и т.п.) содержит сетевые коллекторные электродвигатели, которые, в основном, состоят из статора с двумя электромагнитными полюсами, якоря (рис.1) и щеточного механизма с двумя графитными щетками. Основными причинами отказов электродвигателей являются нарушение технологии при производстве, механические перегрузки и превышение длительности непрерывной работы. В результате чего перегревается обмоточный провод, который при этом расширяется, что разрушает его изоляцию и приводит к замыканию витков. Возможны также обрывы концов обмоток от ламелей коллектора, если они не имеют бандажа. Описанные в литературе методы ремонта обмоток якорей и статоров рекомендуют сложную технологию перемотки проводом того же диаметра, в результате чего необходимо намотать 1000-2000 витков тонкого провода с помощью специальных приспособлений [1]. А это требует соответствующего опыта, знаний и кропотливого труда.

Рис. 1

Чаще всего выходят из строя якоря двигателей, которые имеют более сложную конструкцию и более плотную укладку обмоточного провода в пазах якоря. Наличие короткозамкнутых витков или обрывов концов обмоток в якоре при исправных щетках и коллекторе проявляется в виде кругового искрения щеток, быстрого нагрева инструмента и потере мощности двигателя. Обрывы концов обмоток устраняются путем пайки концов к ламелям коллектора, наложением бандажа из ниток и равномерной пропиткой его эпоксидным клеем. Сложность перемотки якоря на порядок выше по сравнению с перемоткой статора, к тому же требует его статической и динамической балансировки, поэтому чаще всего авторы публикаций предлагают заменять их новыми, заводского изготовления. Это проще всего, но дорого.

Столкнувшись с аналогичной проблемой у моей «болгарки» и определив, что ее механическая часть находится в хорошем состоянии, мне стало жалко ее выбрасывать, и было решено перемотать ее якорь, который имел обмотки с потемневшей изоляцией. О наличии короткозамкнутых витков я дополнительно убедился, измеряя индуктивность обмоток между соседними ламелями коллектора мультиметром типа MY6243 фирмы Mastech. Тестером это определить невозможно, так как доля сопротивления одного короткозамкнутого витка ничтожна по сравнению с сопротивлением целой обмотки, а вот на индуктивность обмотки коротко- замкнутый виток влияет существенно. Авторы публикаций в Интернете по ремонту электродвигателей рекомендуют выжигать обмотки якорей, так как они пропитаны клеем или лаком — просто извлечь или размотать их невозможно. Процесс выжигания требует снятия шарикоподшипников и может привести к деформации вала, что рекомендуется устранять после путем высокоточной проточки якоря на токарном станке после его перемотки. Естественно, мной это было отвергнуто и использована другая технология.

Обхватив якорь полоской толстого мягкого картона, зажал его в тиски так, чтобы он плотно держался и не деформировался. Ножовкой по металлу с мелкими зубьями вплотную к обоим торцам пазов рабочей части якоря обрезал обмотки, несколько раз проворачивая и переставляя якорь. Торцы обрезанных секций обмоток не должны выступать из пазов якоря. После этого якорь слегка зажимается в тиски торцами рабочей части. Подбирается стальной стержень с плоским торцом и диаметром, чуть меньшим ширины паза якоря. Этим стержнем и молотком выпрессовываются части обрезанных секций обмоток. При этом также выпрессовываются клинья, которыми крепятся обмотки в верхних частях пазов. Клинья необходимо сохранить. После этого якорь необходимо подготовить к намотке провода.

Для облегчения процесса намотки якоря было решено использовать более толстый, чем использованный в якоре, и имеющийся в наличии провод ПЭВ-2-0,5, в результате чего, с соответствующей перемоткой обмоток статора, двигатель станет низковольтным. Каким будет рабочее напряжение инструмента, не столь важно, и будет определено в процессе испытаний питанием его от ЛАТРа. Главное, чтобы инструмент работал. Учитывая, что двигатель будет низковольтным, было решено отказаться от изоляционных прокладок и создать изоляцию пазов и торцов якоря путем нанесением тонкого слоя эпоксидного клея. Все острые углы на стыках пазов и торцевой части якоря перед нанесением клея закругляются круглым надфилем. Желательно отполировать ламели коллектора нулевой наждачной шкуркой и прочистить зазоры между ними. Места подключения концов обмоток к ламелям необходимо зачистить и залудить. После нанесения и полимеризации клея якорь готов к намотке обмоток.

Данный якорь имеет 12 пазов и 24 коллекторные ламели. Щетки размещены перпендикулярно оси полюсов статора. Учитывая, что в якоре применена схема петлевой обмотки, в каждом пазу будет размещено по четыре секции. Схема намотки для такого варианта двигателя показана на

рис.2 [2]. Вверху показаны полюса якоря, а внизу — ламели коллектора. На схеме видно, что четыре секции начинают появляться в пазу между полюсами 5 и 6, а заканчивают появляться в конце намотки между полюсами 4 и 5. Если щетки двигателя располагаются вдоль оси полюсов статора, то концы обмоток должны быть смещены на 90°, то есть концы, подпаянные к ламели 1, должны быть подпаяны к ламели 7 и т.д. Об этом важном моменте в литературе упоминается очень не внятно либо вообще не упоминается [1].

Рис. 2

Исходя из площади поперечного сечения паза, сечения нового обмоточного провода, и с учетом коэффициента заполнения, было определено, что в один паз помещается 40 витков. Количество витков одной секции будет равно 10. Малое количество витков секции и повышенный диаметр провода до 0,5 мм позволяет производить намотку якоря вручную без специальных приспособлений и больших трудозатрат. Для намотки провода якорь аккуратно через мягкие прокладки зажимается в настольные тиски крыльчаткой вентилятора коллектором к себе. Катушка с проводом располагается внизу на горизонтальном стержне. Конец провода зачищается и припаивается к ламели 1.

В начале намотки провод возле коллектора левой рукой слегка прижимается в направлении вала, а правой рукой наматывается первый виток. Прогибы концов провода возле коллектора необходимы для намотки бандажа по окончанию намотки якоря и должны быть одинаковыми. В процессе намотки необходимо постоянно контролировать отсутствие замыканий наматываемого провода на корпус, чтобы потом не перематывать все заново. Для этого на коллектор и вал якоря наматывается по несколько витков оголенных проводов, к концам которых подключается омметр. Последующие витки продолжают наматываться правой рукой, а левой рукой провод равномерно укладывается на торцах якоря и придерживается для выравнивания и укладки провода в пазы. Конец секции формуется под бандаж, зачищается, складывается вдвое, сжимается плоскогубцами, чтобы устранить петлю, припаивается к следующей ламели и является началом следующей секции.

По мере намотки якорь в тисках переставляется на нужный угол, а провод в пазах уплотняется плоской деревянной палочкой. Конец последней секции припаивается к ламели 1. После намотки всех секций на провод возле коллектора наматывается бандаж из тонких ниток. После этого необходимо обновить все пайки и сделать их по возможности одинаковыми. Это и последующая равномерная пропитка обмоток и бандажа необходимы для сохранения статической и динамической балансировки якоря. В авторском варианте ремонта это удалось. Перед пропиткой можно якорь и эпоксидный клей нагреть примерно до 40°С на комнатной батарее или масляном радиаторе. На коллектор, для защиты от попадания клея, намотать пару витков изоленты. Клей равномерно наносится узким деревянным шпателем, сначала на бандаж затем на торцевые части секций со стороны коллектора. Якорь немного подержать вертикально вверх коллектором. После этого нанести клей в пазы и вставить клинья. Далее закрепить в тисках якорь вертикально коллектором вниз за шарикоподшипник через мягкий картон и нанести клей на торцевые части секций со стороны крыльчатки вентилятора. Такое крепление даст возможность вращать якорь и следить за вытекающим клеем, чтобы своевременно убирать излишки и выравнивать его поверхность.

Шпатель для этой цели необходимо пропитать машинным маслом. Процесс полимеризации эпоксидного клея происходит медленно и длится около 4 ч, поэтому после первых 30 мин следить за процессом можно реже и периодически переворачивать якорь в вертикальном положении. После полной полимеризации клея якорь готов к установке на свое место, но после перемотки обмоток статора.

Для перемотки статор необходимо извлечь из корпуса. В авторском варианте статор плотно вставлен в сформованное для него место в корпусе, до упора задней части. Передняя его часть фиксируется пластмассовым цилиндром, который двумя выступами упирается в статор между обмотками, а четырьмя выступами — в съемный корпус редуктора. Для извлечения статора необходимо отсоединить четыре его вывода и вытянуть из корпуса.

Если статор не удается извлечь простым путем, то необходимо применить винтовой механизм, например, показанный на рис.З,

Рис. 3

где обозначены:

1 — верхняя опорная пластина;

2 — корпус статора;

3 — железо статора;

4 — центрирующая шайба;

5 — нижняя опорная пластина.

Возможно, между верхней пластиной и корпусом будет необходимо подкладывать деревянные рейки по бокам статора.

Исходя из того, что обмотки статора включены последовательно со щетками якоря, а верхняя и нижняя части обмоток якоря подключаются к щеткам параллельно, сечение провода статора должно быть в два раза больше провода якоря. Учитывая, что обмотки статора менее плотны и лучше охлаждаются, это соотношение может быть уменьшено до 1,8-1,9. Соотношение количества витков статора к количеству витков в пазу якоря в реальном двигателе равно 3,4. В этом варианте обе обмотки статора должны иметь 40×3,4=136 витков. В результате обмотки статора были намотаны проводом ПЭВ-2-0,62 по 70 витков.

Для намотки обмоток необходимо изготовить оправку. Для этого из фанеры толщиной равной ширине паза статора вырезается прямоугольник с закругленными торцами. Ширина прямоугольника равна ширине узкой части полюса плюс 5 мм, длина его на 2 см больше длины статора. Из тонкой фанеры или текстолита вырезается две щечки, ширина и длина которых на 2 см больше предыдущей детали. По углам одна щечка крепится симметрично к внутренней детали короткими шурупами (4 шт.), в которой возле внутренней детали сверлится отверстие для закрепления провода начала катушки (рис.4).

Рис. 4

Вторая щечка крепится гайкой при сборке. По центру оправки сверлится сквозное отверстие диаметром 8,2 мм. В это отверстие вставляется болт или шпилька с резьбой М8 и с помощью гаек оправка зажимается, как показано на рис.5, где обозначены:

Рис. 5

1 — шпилька;

2, 7 – гайки;

3, 5 — щечки;

4 — внутренняя деталь;

6 — шайба.

Для крепления этого приспособления используется дрель, которая любым способом крепится к столу, например, привязывается к тискам так, чтобы ее патрон выступал за край столешницы.

Приспособление зажимается в патрон, и можно приступать к намотке катушек. Перед началом намотки с обоих торцов оправки необходимо липкой стороной внутрь приклеить полоски изоленты длиной около 8 см к внутренней детали и к щечкам для закрепления витков катушки после намотки. Провод начала катушки вставляется в отверстие, закрепляется на шпильке, и производится намотка путем вращения оправки одной рукой и укладки провода другой рукой без особой натяжки. После намотки гайку 7 отвинчивают, оправку с катушкой снимают со шпильки, кладут на стол и снимают верхнюю щечку. Нижние концы изоленты укорачивают так, чтобы они не загибались при наложении на их липкую поверхность верхних концов. После этого катушку снимают и ее витки окончательно закрепляют изолентой.

Точно также наматывают вторую катушку. Выводы катушек должны быть направлены в сторону коллектора и иметь запас по длине на случай переполюсовки выводов по отношению к щеткам коллектора, если двигатель будет вращаться не в нужном направлении. Статор двигателя кладут на стол полюсом вниз. На нем монтируют первую катушку. В пазы полюсов вклеивают полоски бумажной изоляции быстросохнущим клеем. Сначала вставляют одну сторону катушки, затем путем растяжки ее по ширине вставляют вторую сторону катушки. После этого статор переворачивают и точно также монтируют вторую катушку. Очень важно, чтобы при монтаже катушек, когда они находятся внизу, их начала были с одной и той же стороны. А в собранном виде начала катушек будут диаметрально противоположны. Выступающие торцевые части катушек формуют так, как показано на рис.6, и пропитывают эпоксидным клеем вместе с боковыми частями.

Рис. 6

После полимеризации клея двигатель собирают, концы статорных обмоток подпаивают к контактам щеткодержателей по схеме рис.7, проверяют сопротивление изоляции, которое должно быть не менее 1 МОм.

Рис. 7

Графитные щетки заменяют медно-графитными, так как при той же мощности и меньшем напряжении питания увеличится ток двигателя, при котором графитные щетки будут перегреваться. В авторском варианте были использованы обработанные на заточном станке по размеру графитных щеток сработанные щетки от стартера автомобиля. После этого двигатель подключают к ЛАТРу и плавным повышением напряжения запускают. Если направление вращения окажется обратным, то необходимо выводы статора, подключенные к щеткам, поменять местами. После этого инструмент собирают окончательно и испытывают на работоспособность и нагрев в условиях реальной резки металла в течение примерно 10 мин. При этом измеряют вольтметром то напряжение, при котором инструмент работает так же, как и ранее, исходя из опыта прежней его эксплуатации. В авторском варианте инструмент нормально работает от напряжения 50 В. Для удобства эксплуатации изготовлен понижающий трансформатор с выводами вторичной обмотки 40 В, 50 В и 60 В на случаи колебаний напряжения сети. К тому же трансформатор осуществляет развязку сети 220 В от инструмента, что повышает электробезопасность работ. Если питать инструмент постоянным током, то его мощность увеличится при меньшем питающем напряжении, а нагрев уменьшится за счет отсутствия токов Фуко в статоре.

В заключение полезно отметить, что увеличение диаметра обмоточного провода повышает процент меди в пазу по отношению к его изоляции, так как несколько тонких проводников с таким же суммарным сечением содержат внутреннюю изоляцию, которая занимает больше места, чем изоляция одного толстого проводника. Соблюдая изложенные выше рекомендации и соотношение витков обмоток статора и якоря, можно таким образом ремонтировать большинство из перечисленных выше электроинструмента, а также при ремонте изготовить инструмент на напряжение 12 В и питать его от бортовой сети автомобиля в местах, где нет промышленной сети 220 В / 50 Гц.

Литература

Кокорев А.С. Электрослесарь по ремонту электрических машин. — М.: Высшая школа, 1989. — С.40-51.
Кремса Р.В. Ремонт якорей электродвигателей малой мощности // Электрик. — 2005. — №11-12. -С. 13.
Хрущев В. В. Электрические машины систем автоматики. — Л.: Энергоатомиздат, 1985. — С. 124-126.

Автор: Анатолий Журенков, г. Запорожье

Источник: журнал Радиоаматор №9, 2015

Возможно, вам это будет интересно:

Устройство обмотки якоря — Знаешь как

Обмотка машины постоянного тока состоит из одинаковых частей, называемых секциями. На рис. 8-8 представлена одна секция, состоящая из одного витка (ɯ = 1), вторая — из двух витков (ɯ = 2), Число витков в секции может быть и большим. Начало и конец каждой секции припаиваются к петушкам двух коллекторных пластин, находящихся рядом или на некотором расстоянии друг от друга. Так как конец каждой секции и начало следующей за ней секции припаиваются к одной коллекторной пластине, то образуется замкнутая обмотка.

Боковые части секции (рис 8-8) лежат в пазах. При вращении в них наводится э. д. с, почему они и называются активными сторонами секции. Остальные части секций лежат на торцах якоря, вне пазов. Они называются лобовыми частями и в них э. д. с. не наводится.

Активные стороны лежат в пазах в два слоя: нечетные сверху, а четные снизу, у дна паза. Цифры на рис. 8-8 обозначают номер паза, а буквы, стоящие рядом, — слой: верхний (в) и нижний (н). Упрощенная схема обмотки якоря, составленная из секций, показана на рис. 8-9. Число витков в секции принято равным единице.

Рис. 8-8. Секция обмотки якоря.

Активные стороны, лежащие в пазах, идущие от зрителя за плоскость рисунка, изображены кружками, а лобовые части — сплошными линиями на лицевой стороне торца якоря и пунктиром на торце за плоскостью рисунка. Таким образом, из коллекторной пластины № 1 провод идет в верхний слой паза 7,затем по невидимому торцу (пунктир) в нижний слой паза 4 и из него в коллекторную пластину № 2. Из коллекторной пластины № 2 провод идет в верхний слой паза 2 и т. д. После полного обхода якоря обмотка замыкается на себя у коллекторной пластины № 1.

Если обмотка якоря вращается по направлению, указанному на рис: 8-9, то в активных частях ее проводов появятся э. д. с, направление которых определено правилом правой руки. В каждой секции наводится э. д. с. е = Е_м sin ωt (рис. 5-2) и естественно, что сумма их всех в замкнутой на себя обмотке равна нулю. Однако при обходе всей обмотки можно заметить, что в одной части проводов э. д. с, имеют одно направление, в другой части — противоположное. Это указывает на наличие двух параллельных ветвей обмотки.

Рис. 8-9. Схема обмотки якоря.

На рис. 8-10 показано, как образуются параллельные ветви между коллекторными пластинами 1 и 4. Как и ранее, цифры на рисунке обозначают номер паза, а буквы рядом слой — верхний (в) или нижний (н). Оказывается, что коллекторная пластина 4 является точкой высшего, а коллекторная пластина 1 — низшего потенциала. На эти места и ставятся щетки. На рис. 8-9 щетки показаны условно расположенными внутри коллектора, в действительности же они всегда расположены на его наружной поверхности.

В момент времени, соответствующий положению якоря, показанного на рис. 8-9, между щетками будет действовать разность потенциалов, равная напряжению машины

U = e₁ + e₂ + e₃ = e₆ + e₅ + e₄

Рис. 8-10. Упрощенное изображение схемы рис. 8-9

Можно заметить, что при повороте якоря на угол 60° величина напряжения U и полярность щеток сохраняется прежними, так как шестой паз займет место первого, первый — второго и т. д. На схеме на рис. 8-10 секция (3в—6н) из верхней параллельной ветви переключится в нижнюю, а равноценная ей секция (3н—6в)переключится из нижней ветви в верхнюю. Такое же положение будет и при повороте на любой угол, кратный 60°.

Однако при повороте якоря на угол, меньший чем 60°, положение будет несколько иное.

На рис 8-11 показано положение якоря при повороте на угол 30°, Лобовые части для простоты показаны только для секций (3в — 6н) и (3н 6в). В этом положении указанные секции замкнуты щетками накоротко и, следовательно, исключены из параллельных ветвей обмотки якоря. Напряжение машины теперь определяется суммой э. д. с

U = e₁ + e₂ = e₄+ e₅

а сами e₁ и е₂ будут иметь другие мгновенные значения, чем при первом положении якоря. Очевидно, напряжение будет меньше, чем при положении якоря, представленном на рис. 8-10. При вращении машины ее напряжение будет непрерывно колебаться в некоторых пределах

U_макс ≥ U ≥ U_мин

Рис 8-11. Расположение обмотки при повороте якоря на 30° (сравнить рис. 8-9).

Чем больше секций включено в параллельную ветвь, тем меньше величина пульсаций напряжения U. В современных машинах пульсации настолько малы, что напряжение считают постоянным.

Геометрической нейтралью машины называется плоскость, проходящая через ось вала машины и делящая расстояние между полюсами пополам. Электродвижущая сила, наводимая в секции обмотки, проходящей через геометрическую нейтраль, равна нулю или очень мала. В этот момент времени и происходит замыкание секции щеткой накоротко. О процессах, происходящих при переключении секций из одной параллельной ветви в другую.

Статья на тему Устройство обмотки якоря

Перемотка электродвигателя своими руками в домашних условиях от профессионалов

Техника часто подвергается перегрузкам и механическим повреждениям. Стоит всего раз уронить или что-нибудь пролить на инструмент, как на обмотке ротора появляется ржавчина, а сам якорь смещается. Последствия плачевны: электродвигатель перегревается, искрит и вибрирует. Работа с таким инструментом опасна.

Если у вас есть навыки ремонта техники и минимальный набор инструментов, то устранить неисправность поможет перемотка якоря в домашних условиях. Дело в том, что именно обмотка принимает на себя первые «удары» неправильной эксплуатации. Жилы проводника разрываются и обгорают. Их замена продлит жизнь техники и увеличит производительность двигателя.

Как перемотать якорь электродвигателя в домашних условиях

Прежде чем приступать к ремонту, подготовьте инструменты и материалы:

мультиметр. Если его нет, то понадобится индикатор напряжения, мегомметр и лампочка на 12 В с мощностью 30–40 Вт;

новую обмотку. Диаметр жилы должен быть идентичен диаметру старой обмотки;

паяльник;

диэлектрический картон толщиной 0,3 мм;

лак или эпоксидную смолу;

моток толстых хлопчатобумажных нитей;

наждачную бумагу.

Чтобы не делать лишнюю работу, важно правильно выявить причину поломки техники. Для этого осмотрите инструмент и проверьте, поступает ли ток на коллектор и кнопку пуска, при помощи мультиметра или индикатора. Если все в порядке, то нужно осмотреть прибор изнутри.

Диагностика двигателя

Отключите инструмент от питания, и разберите корпус. Понюхайте ротор. Если произошло межвитковое замыкание, то изоляционное покрытие оплавляется и источает резкий запах.

Когда внешних признаков неисправности нет, стоит проверить ламели якоря мультиметром. Переключите прибор в режим омметра, и выставьте диапазон в 200 Ом. Двумя щупами «прозвоните» соседние ламели. Смена сопротивления свидетельствует о поломке в катушке.

Омметр можно заменить лампочкой. Подключите плюс и минус клеммы на вилку прибора, а в разрыв поставьте лампу. Вращайте вал якоря рукой. Если лампочка «моргает», значит, произошло межвитковое замыкание. Лампа не горит? Значит, произошел обрыв цепи или отсутствует сопротивление в одной из ламелей.

Замена обмотки и новая изоляция предотвратят перегорание двигателя. Чтобы продлить срок эксплуатации электродвигателя, перемотку ротора рекомендуется проводить не реже чем раз в два года.

Инструкция: как перемотать обмотку якоря

Перед перемоткой нужно зафиксировать основные показатели двигателя. Посчитайте и запишите: количество пазов якоря и ламелей коллектора. Определите шаг намотки. Наиболее распространенный шаг 1–6 — когда катушка укладывается в начальный паз, затем в 7 и закрепляется на 1 пазу.

В некоторых заводских обмотках применяется сброс вправо или влево. Например, при намотке и сбросе вправо, катушка уходит вправо от начального паза. Так, при количестве пазов якоря 12, шаге намотки 1–6 и сбросе вправо, обмотка закладывается в 1 паз, затем в 8 и после намотки нужного количества витков, закрепляется во 2 пазу. Все это нужно учесть. В противном случае обмотка будет уложена неверно, что негативно скажется на направлении вращения.

Перемотка якоря электродвигателя своими руками займет порядка 4 часов. Чтобы при сборке не возникло сложностей, рекомендуется фотографировать исходное расположение деталей, во время каждого этапа работы:

Определение направления и начального паза намотки. Найдите на обмотке катушку, которая не перекрыта другими. Это последняя катушка. Если укладка обмотки идет вправо, значит, начальный паз расположен правее левой стороны последней катушки. С него и нужно начинать укладывать проводник. Так перемотка якоря будет максимально приближена к заводским условиям. Отметьте паз маркером. При исходной симметричной намотке, катушки укладываются попарно, поэтому последних катушек и начальных пазов тоже два. Выявляют их также. Чтобы поиск пазов не вызвал затруднений, обратите внимание на изображение:

Подсчет витков. Нужно определить количество витков в пазу (W) и в катушке обмотки (K). Отделите верхнюю катушку и подсчитайте витки. При необходимости, катушку обжигают в пламени горелки. Нюанс подсчета в том, что количество витков отдельной катушки в пазу зависит от соотношения числа ламелей коллектора к количеству пазов якоря. Например, в последней катушке 60 витков (W), в якоре 12 пазов, а ламелей коллектора 36. Тогда значение К будет 10 (60\6), где 6 – соотношение пазов к ламелям, умноженное на 2.

Подготовка коллектора. Снимать его не нужно. Измерьте сопротивление между ламелями и корпусом. Для этого воспользуйтесь мегомметром или переведите мультиметр в соответствующий режим. Минимальное сопротивление – 200 кОм, максимальное – 0,25 МОм.

Демонтаж старого проводника. Аккуратно, не повреждая корпус якоря, удалите старую обмотку.

Зачистка пазов и корпуса якоря. Весь нагар и заусенцы, нужно отшлифовать наждачной бумагой.

Изготовление гильз для якоря. Из диэлектрического картона нарежьте прямоугольники в соответствие с размером пазов якоря.

Перемотка. Внимательно просмотрите все записи, сделанные при подготовке к ремонту. Схема перемотки якоря своими руками должна полностью соответствовать заводской. Конец новой обмотки припаивается к окончанию ламели. Провод нужно укладывать с начального паза, соблюдая шаг и сброс обмотки.

Закрепление. Туго намотайте несколько витков х\б ниток на обмотку возле коллектора, чтобы закрепить катушки. Синтетические нити использовать нельзя – они оплавляются.

Проверка цепей. Как при диагностике, проверьте обмотку на наличие обрывов и межвитковых замыканий.

Обработка. Если проверка не выявила неисправностей, то покройте обмотку лаком или эпоксидной смолой и высушите. Для ускорения процесса можно отправить якорь в обычную духовку на 20 часов при температуре 80 градусов.

Перемотка завершена. При определенной сноровке ремонт не занимает много времени. Если вы меняли обмотку впервые, и не совсем уверены в правильности укладки провода, то можно провести дополнительную проверку.

Статическая балансировка якоря электродвигателя своими руками

Залогом бесперебойной работы техники после перемотки якоря, является правильная балансировка. В крупных компаниях по ремонту электродвигателей, на специальном станке делают динамичную балансировку. Так как перемотать якорь самому в первый раз сложно, то выявить грубые ошибки, поможет приспособление для статической балансировки «На ножах». Его легко сконструировать самостоятельно.

Подберите два лезвия из стали. Они должны обладать хорошей прямолинейностью и чистотой обработки. Установите лезвия на жестком основании параллельно друг другу. Расстояние между лезвиями — размер якоря. В итоге должно получиться такое приспособление:

Схематичное изображение приспособления «На ножах», где 1 — якорь электродвигателя; 2 — стальные лезвия; 3 — основание; А и Б — точки для припаивания грузов.

Метод балансировки прост: якорь размещают на лезвиях и наблюдают за его перемещением. Якорь будет поворачиваться, так как самая тяжелая часть будет оказываться внизу. Задача – переместить центр тяжести как можно ближе к оси якоря, которая обозначена пунктиром. При качественной балансировке якорь остается неподвижным. Чтобы выровнять вес, на точки А и Б навешивают грузы из пластилина. Когда достигается равновесие, грузы снимают, взвешивают и припаивают металл, равный их весу.

Теперь вы знаете, как перемотать якорь своими руками. Благодаря навыкам балансировки, ваш инструмент не будет вибрировать и перегреваться, даже при мелких недочетах в укладке обмотки. Регулярная проверка контактов и плановая чистка корпуса, помогут свести к минимуму вероятность поломки техники.

Метод балансировки прост: якорь размещают на лезвиях и наблюдают за его перемещением. Якорь будет поворачиваться, так как самая тяжелая часть будет оказываться внизу. Задача — переместить центр тяжести как можно ближе к оси якоря, которая обозначена пунктиром. При качественной балансировке якорь остается неподвижным. Чтобы выровнять вес, на точки, А и Б навешивают грузы из пластилина. Когда достигается равновесие, грузы снимают, взвешивают и припаивают металл, равный их весу.