Обмотка статора асинхронного двигателя

Неисправности ротора

В случае оптимального режима использования, ротор не изнашивается. Производятся регламентные работы с заменой щеток при их износе. Но со временем, при сильных нагрузках статор нагревается и образуется нагар. Самая частая механическая поломка – износ или перекос подшипников.

Работать болгарка будет, но при этом быстро изнашиваются пластины, и со временем двигатель ломается. Чтобы избежать поломок, необходимо проверять инструмент и поддерживать нормальные условия службы.

Влага при попадании на металл вызывает образование ржавчины. Повышается сила трения, силы тока требуется больше для работы. Происходит значительный нагрев групп контактов, припоя, появляется сильная искра.

Однофазные асинхронные электродвигатели

Устройство и принцип действия

Мощность такого однофазного двигателя 220В может в зависимости от конструкции находиться в пределах от 5 Вт до 10 кВт. Его ротор – это обычно короткозамкнутая обмотка («беличья клетка») – медные или алюминиевые стержни, замкнутые с торцов.

Такой однофазный двигатель, как правило, имеет две смещенные на 90° друг относительно друга обмотки. Рабочая (главная) при этом занимает большую часть пазов статора, а пусковая (вспомогательная) – оставшуюся. И однофазным его называют потому, что у него лишь одна рабочая обмотка.

Переменный ток, протекающий по главной обмотке, создает периодически меняющееся магнитное поле. Его можно считать состоящим из двух круговых с одинаковой амплитудой, вращающихся навстречу друг другу.

По закону электромагнитной индукции в замкнутых витках ротора меняющийся магнитный поток создает индукционный ток, взаимодействующий с порождающим его полем. Если ротор неподвижен, моменты действующих на него сил одинаковы, вследствие чего ротор остается неподвижным.

Если же ротор начать вращать, то равенство моментов этих сил нарушится, поскольку скольжение его витков относительно вращающихся магнитных полей станет разным. Как следствие – сила Ампера, действующая на витки ротора со стороны прямого магнитного поля, будет значительно больше, чем со стороны обратного.

Индукционный ток в витках ротора может возникать лишь при пересечении ими силовых линий магнитного поля. А для этого они должны вращаться со скоростью, чуть меньшей, чем частота вращения поля (при одной паре полюсов – 3000 об/мин). Отсюда и название, которое получили такие электродвигатели, асинхронные.

При увеличении механической нагрузки скорость вращения уменьшается, возрастает величина индукционного тока в витках ротора. Как следствие – возрастают и механическая мощность двигателя, и мощность потребляемого им переменного тока.

Схема запуска и подключения

Понятно, что раскручивать вручную ротор при каждом запуске электродвигателя неудобно. Для создания первоначального пускового момента и используется пусковая обмотка. Поскольку она составляет с рабочей обмоткой прямой угол, для создания вращающегося магнитного поля ток в ней должен быть сдвинут по фазе относительно тока в рабочей обмотке тоже на 90°.

Добиться этого можно включением в цепь ее питания фазосмещающего элемента. Резистор или дроссель обеспечить фазовый сдвиг в 90° не могут, поэтому в большинстве ситуаций логично использование конденсатора в качестве фазосмещающего элемента. В этом случае однофазный электродвигатель обладает наилучшими пусковыми свойствами.

Когда фазовращающий элемент является конденсатором, однофазные электродвигатели конструктивно могут быть такими:

• с пусковым конденсатором (рис. а);
• с пусковым и рабочим (рис. б);
• только с рабочим конденсатором (рис. в).

Первый (наиболее распространенный) вариант предусматривает подключение пусковой обмотки с конденсатором ненадолго на время пуска, после чего они отключаются. Реализовать его можно с помощью реле времени, а то и просто за счет замыкания цепи во время нажатия пусковой кнопки. Эта схема запуска характеризуется сравнительно небольшим пусковым током, но в номинальном режиме характеристики невысоки. Причина в том, что поле статора является эллиптическим (в направлении полюсов оно сильнее, чем в перпендикулярном).

Схема с рабочим, постоянно включенным конденсатором лучше работает в номинальном режиме, но имеет посредственные пусковые характеристики. Вариант с пусковым и рабочим конденсатором является промежуточным между двумя описанными выше. Расчет значений их емкостей сравнительно прост: у рабочего 0,75 мкФ на 1 кВт мощности, у пускового – в 2,5 раза больше.

Пошаговая диагностика электрики мультиметром или лампочкой

При диагностике и ремонте электрической части болгарки удобнее всего использовать многофункциональный тестер (сокращенное название — мультиметр). Если такого прибора под рукой нет, то для некоторых проверок подойдет отвертка с индикатором или лампочка с двумя проводами. В процессе ремонта мультиметр позволяет измерять как величины напряжения и тока, так и сопротивление обмоток двигателя. Индикатор и лампочка могут показывать только наличие или отсутствие напряжения.

Диагностика обрыва питания

Пожалуй, самой распространенной неисправностью электрооборудования болгарки является обрыв проводов питания внутри оболочки силового кабеля. Для диагностики и ремонта такого повреждения достаточно разобрать заднюю ручку болгарки и проверить напряжение на клеммах перед выключателем. Другой способ — это отсоединить клеммы кабеля и с помощью мультиметра проверить на обрыв сопротивление каждой его жилы.

Проверка статора и его перемотка

Для проверки статора электродвигателя болгарки необходимо отсоединить обе его обмотки от цепи питания, а затем замерить их сопротивление мультиметром в диапазоне 200 Ом. На исправной обмотке прибор покажет сопротивление около одного ома, а на неисправной (с обрывом) — десятки или сотни омов. Если обмотка вышла из строя в результате замыкания, то нагар, как правило, можно увидеть с внутренней стороны корпуса статора. Проверить статор на межвитковое замыкание обычным тестером невозможно – для этого существуют специальные индукционные приборы. Единственные способы ремонта статора — это его замена или перемотка. Второе возможно только при наличии соответствующей квалификации, поэтому чаще всего статор просто меняют.

Диагностика якоря тестером

Проверять якорь болгарки необходимо как на обрыв обмоток, так и на их замыкание на сердечник. В первом случае сопротивление замеряется по кругу между двумя соседними пластинами коллектора, расположенного на валу ротора. Все значения должны быть одинаковы (в пределах одного ома), а значительное отличие указывает на обрыв. Во втором замер производится между магнитопроводом ротора и пластинами коллектора. Для поиска межвиткового замыкания, как и в случае со статором, необходимо воспользоваться специальным прибором. При обнаружении неисправности необходимо принять решение, каким способом производить ремонт: перемоткой якоря или его заменой на новый. Самостоятельно перемотать обмотки якоря без соответствующих навыков и оборудования нереально, а перемотка в сервисе будет стоить практически столько же, сколько и новый якорь. Поэтому оптимальный вариант ремонта — это покупка и самостоятельная замена якоря.

Читать также: Торцевая пила по дереву какая лучше

Проверка блока пуска и управления

Диагностика электронных компонентов болгарки сводится к определению исправности отдельных блоков, а ремонт (если нет навыков в радиотехнике) — к их полной замене. Устройство плавного пуска можно проверить стрелочным амперметром, сравнив скачок тока с ним и без него. Для точной диагностики блока поддержания оборотов под нагрузкой потребуется осциллограф. Хотя для того, чтобы понять, исправен он в принципе или нет, достаточно просто понаблюдать за поведением болгарки на разных режимах.

Проверка угольных щеток

В процессе работы угольные щетки стираются и при достижении минимального размера подлежат замене. Первый признак проблем со щетками — неравномерное со вспышками искровое кольцо вокруг коллектора. У некоторых моделей для замены и проверки щеток на корпусе предусмотрены круглые отверстия с винтовыми крышками. Но у большинства болгарок для того, чтобы их поменять, приходится полностью, как при ремонте, разбирать корпус или заднюю рукоятку.

Диагностика кнопки пуска и регулятора оборотов

Самая распространенная неисправность в электрике болгарки — это выход из строя пусковой кнопки, что чаще всего является следствием попадания в нее пыли. Проверить работоспособность кнопки можно с помощью мультиметра или индикаторной отвертки, произведя замер напряжения на ее выходном контакте. Ремонту она обычно не подлежит и просто заменяется на новую. Определить неисправность регулятора скорости вращения еще проще: при вращении колесика он или меняет число оборотов шпинделя или же нет. Если нет навыков в ремонте таких устройств, то проще за несколько сот рублей купить новый.

Болгарка – правила работы электрошлифовальным инструментом

Угловую шлифовальную машинку именуют «болгаркой» только на ремонтных просторах бывшего СССР по прозаичной причине – ее производством единолично занимался в г. Пловдив. Скоростной отрезной круг является незаменимым помощником при обработке самого прочного металла, при обустройстве сайдинга на потолок , при раскрое арматуры, листов, профилей и множестве других ремонтных операций. Не менее популярны шлифовальные возможности болгарок – они позволяют устранить заусеницы, шероховатости как с металла, так и с камня или мрамора.

За последние 40 лет ассортимент болгарок колоссально вырос, но правила обращения с этим удобным и многофункциональным инструментом особо не изменились. Более того – ремонт часто предотвращается соблюдением простых эксплуатационных рекомендаций:

• Не снимайте кожух над абразивным кругом без крайней необходимости. Если же этого избежать нельзя, обязательно работайте в защитных очках и оберегайте инструмент от любых боковых касаний;
• Не обрабатывайте дерево, ДСП, МДФ и схожие материалы – для этого имеются пилы и ножовки;
• Держите болгарку крепко и уверенно – при заклинивании диска весь инструмент может вырвать из рук, он получит сильные повреждения и повлечет опасность серьезных травм;
• Работа любой болгарки сопровождается наличием характерных искр – остерегайтесь их попадания на электропроводку, шнур питания и любые другие горючие материалы;
• Любая заготовка – разрезаемая или шлифуемая – должна быть надежно закреплена. Даже если предстоит резка замурованного в бетон арматурного прута при возведении ленточного фундамента из профнастила , следует убедиться в прочности всей конструкции до нажатия кнопки «Пуск» на шлифовальной машине;
• Не давите на деталь для ускорения работы. Принцип работы абразивных кругов заключается в стирании материала заготовок и не нуждается в большом прижимном усилии. Точность движений при работе с болгаркой столь же полезна, сколь вредна грубая сила.

Проверяем ротор болгарки

Поломки отказа работы электрической части болгарки можно разделить всего на две категории:

1. Механический разрыв токопроводников, который может обнаруживаться в подводящих проводах, кнопки включения и контактных местах рабочих обмоток. Для определения отсутствия обрывов используется прибор электрика «мультиметр» в режиме измерения сопротивления или омметр. Проверяются отдельно все электрические участки: подвод к электродвигателю, соединения на контактах обмотки статора и ротора.
2. Электрический пробой рабочих катушек, который может обнаруживаться потемнением проводников, а может быть визуально скрытым. В любом случае проверить якорь и статор на болгарке тестером придется на отсутствие короткозамкнутых витков, что не всегда может быть эффективным, а для точного диагностирования понадобится специализированный прибор.

Проверка работоспособности статора

Как проверить статор болгарки подручными средствами:

• Статор может иметь две основные поломки – это обрыв проводника или возникновение короткозамкнутых витков. При этом проверка тестером в режиме измерения сопротивления до 200 Ом способна показать только отсутствие обрывов с усредненными показателями сопротивления, которые не должны отличаться между фазными обмотками.
• Отсутствие обрывов в обмотках статора можно определить любым низковольтным пробником: пара проводов, батарейка, лампочка. Но, наличие короткого замыкания в цепи таким способом не выявить, поэтому опытные электрики проверяют экспериментально: к фазным катушкам подводится напряжение, при этом в центре между полюсами обмоток укладывается металлический шарик, который при нормальных обмотках будет «искать» точку электромагнитного баланса. Вращение шарика свидетельствует об отсутствии КЗ в катушках, смещение от центра – короткое замыкание в проводниках на противоположной стороне.

Внимание!!! – Этот метод небезопасен из-за использования высокого напряжения и непредсказуемого перемещения металлического шарика. Безопасно и точно можно проверить статор болгарки только при помощи профессионального прибора

Безопасно и точно можно проверить статор болгарки только при помощи профессионального прибора.

Проверка работоспособности якоря болгарки

Якорь болгарки сильнее остальных узлов подвергается различным электромагнитным, механическим и температурным воздействиям, поэтому именно ротор чаще всего является причиной отказа работы инструмента.

Как проверить якорь на болгарке подручными инструментами:

• Поломка якоря предполагает два варианта неисправностей: обрыв токопроводников на контактах-ламелях, короткое межвитковое замыкание в одной или нескольких обмотках. Тестер электрика в режиме измерения сопротивления до 200 Ом дает возможность обнаружить обрывы и полное закорачивание обмотки (будет показывать безмерно низкое сопротивление), а в режиме измерения сопротивления порядка 1 Мом проверяется надежность электроизоляции обмоток рабочих катушек к металлическому корпусу ротора.
• Отсутствие ярко выраженного КЗ в обмотках якоря не выводит полностью инструмент из строя, а возникает повышенный разогрев двигателя, снижение его оборотов, что со временем приведет к полному отказу двигателя. Поэтому при любом ремонте инструмента обязательно необходимо прозвонить якорь болгарки не только тестером, а и проверить специализированным прибором, выявляющим даже незначительные короткие замыкания.

Ремонт или замена электрических узлов болгарки

При ремонте электроинструмента необходимо четко понимать, как правильно проверить якорь и статор болгарки:

• Тестер позволяет измерять сопротивление обмоток и обнаруживать обрывы токопроводников, поэтому даже соответствие табличным показаниям измерения не гарантируют работоспособность прибора, а только указывает на грубые механические поломки.
• Проверка короткозамкнутых витков в катушках осуществляется профессиональными или самодельными приборами, измеряющими изменения индуктивности каждой рабочей обмотки, т.к. КЗ снижает уровень ЭДС.
• При ремонте инструмента часто обнаруживается, что внешне все обмотки целы, но в них имеются короткие замыкания. Эксплуатация такого инструмента небезопасна, поэтому стоновится вопрос о необходимости перемотки статора, ротора или замене «пробитого» узла.
• Практика показывает, что восстановительные мероприятия (перемотка) даже в ремонтной мастерской не гарантирует длительную надежную эксплуатацию прибора, поэтому рекомендуется не рисковать, а сразу устанавливать запчасти от производителя. 

Upsalla-tools

Что такое статор ЭД и его назначение?

Статор – это неподвижная часть двигателя, которая работает в паре с ротором. Статор состоит из основания и сердечника. Основание это цельный корпус, изготовленный из сплавов алюминия или чугуна. Сердечник изготовлен листовой электротехнической стали, толщина которой зависит от характеристик двигателя и оставляет от 0,35 до 0,5 мм. В статоре есть пазы, предназначенные для размещения обмотки. Обмотка – это свитые межу собой повода, соединенные параллельным способом, что позволяет при работе уменьшить возникающие вихревые токи. Трехфазная перемотка статора создает электромагнитное поле. В пазы устанавливают определенное количество катушек, которые соединятся между собой.

В случае поломки электродвигателя выполняется перемотка статора. Варианты перемоток зависят от типа изоляции. Изоляцию выбирают в зависимости от показателя максимального напряжения, температуры перемотки, типа паза и вида обмотки.

Используемый материал для обмотки – медная проволока. Перемотка осуществляется в один или два слоя, в зависимости от расположения катушек в пазах.

Ремонт ЭД начинается с очистки или продувки от грязи и пыли составных частей статора. Следующий шаг – разборка корпуса для замены обмотки. При помощи механических инструментов проводят срезку лицевой части статора, где находится перемотка.

Для того чтобы осуществить разборку статор необходимо нагреть до температуры 200 градусов, после чего снятие обмотки и катушек будет более простым. После того как статор разобран прочищаются пазы. В очищенные и подготовленные пазы устанавливают новую обмотку, используя готовые шаблоны. Установленные новые катушки необходимо покрыть лакоми и высушить при температуре 150 градусов, выдержав два часа.

Сопротивлением между корпусом и обмоткой проверять можно только после того, как была выдержана все технология сушки. Использование различного по диаметру кабеля позволяет проводить регулировку параметров работы ЭД.

Во время эксплуатации электродвигателя возможны ситуации, когда детали начинают перегреваться. Это связано с изменением потребляемого тока. Это происходит из-ща размыкания электрической цепи. Еще одна причина нагрева ЭД – износ подшипников. Это негативно сказывается работоспособности обмотки изоляции. Производители устанавливают на всех типах ЭД защиту от перегрева. Она следит и срабатывает в случаях:

Также для защиты статора применяется тепловое реле. Оно срабатывает, когда нагревается биметаллическая пластина, которая под воздействием пружины размыкает электрическую цепь. В исходное положение пластина возвращается при нажатии кнопки.

Реле, может встроенным в ЭД, а может быть приобретено как отдельная единица.

Что такое якорь в двигателе?

Якорем асинхронных электродвигателей за частую может называться ротор. И так, ротор – это подвижная часть ЭД, состоящий из цилиндра, который собран из листов специальной стали, предназначенной для электрических устройств. Эти листы одеты на вал. Роторы или же якоря бывают фазными и короткозамкнутыми. Трехфазная обмотка фазного ротора соединяется схемой «звезда» и имеют на валу контактные кольца. С помощью щеток к кольцам подключают:

Электродвигатели с фазным ротором устанавливают на машинах, работающих с переменными нагрузками.

Якорь практически не изнашивается при работе. Замене подлежат только щетки. В основном якорь подлежит только чистке от нагара, который появляется при нагреве обмотки статора. При нарушении базирования ротора из-за износа подшипников приводит возможны серьезные поломки, приводящие к остановке ЭД. Во избежание нежелательного простоя оборудования, ожидая замены ЭД, проводят профилактику.

Самодельный прибор для определения виткового замыкания

Сделаем дроссель своими руками для проверки межвиткового замыкания в обмотке двигателя. Нам понадобится П-образное трансформаторное железо. Его можно взять, например, от старого вибрационного насоса «Ручеек», «Малыш». Разбираем его нижнюю часть, хорошо нагреваем ее. Там имеются катушки, залитые эпоксидной смолой.

Не нужно соблюдать углы. Нужно сделать место, в которое легко ляжет маленький и большой якорь.

При обработке необходимо учесть, что железо слоеное. Нельзя обрабатывать его так, чтобы камень его задирал. Нужно обрабатывать в таком направлении, чтобы слои лежали друг к другу, чтобы не было задиров. После обработки снимите все фаски и заусенцы, так как придется работать с эмалированным проводом, нежелательно его поцарапать.

Теперь нам надо сделать две катушки для этого сердечника, которые разместим с обеих сторон. Замеряем толщину и ширину сердечника в самых широких местах, по заклепкам. Берем плотный картон, размечаем его по размерам сердечника. Учитываем размер паза в сердечнике между катушками. Проводим неострым краем ножниц по местам сгиба, чтобы удобнее было сгибать картон. Вырезаем заготовку для каркаса катушек. Сгибаем по линиям сгиба. Получается каркас катушки.

Теперь делаем четыре крышки для каждой стороны катушек. Получаем два картонных каркаса для катушек.

Рассчитываем количество витков катушек по формуле для трансформаторов.

13200 делим на сечение сердечника в см2. Сечение нашего сердечника:

3,6 см х 2,1 см = 7,56 см2.

13200 : 7,56 = 1746 витков на две катушки. Это число не обязательное, отклонение 10% в обе стороны никакой роли не сыграет. Округляем в большую сторону, 1800 : 2 = 900 витков нужно намотать на каждую катушку. У нас есть провод 0,16 мм, он вполне подойдет для наших катушек. Наматывать можно как угодно. По 900 витков можно намотать и вручную. Если ошибетесь на 20-30 витков, то ничего страшного не будет. Лучше намотать больше. Перед намоткой шилом делаем отверстия по краям каркаса для вывода провода катушек.

На конец провода надеваем термоусадочный кембрик. Конец провода вставляем в отверстие, загибаем, и начинаем намотку катушки.

Заполнение получилось малым, поэтому можно мотать и проводом толще. На второй конец припаиваем проводок с кембриком и вставляем в отверстие. Не заматываем катушку, пока не провели испытание.

Обе катушки намотаны. Надеваем их на сердечник таким образом, чтобы провода шли вниз и были с одной стороны. Катушки абсолютно одинаково намотаны, направление витков в одну сторону, концы выведены одинаково. Теперь необходимо один конец с одной катушки и один с другой соединить, а на оставшиеся два конца подать напряжение 220 вольт. Главное не запутаться и соединить правильные провода. Чтобы понять порядок соединения, нужно мысленно разогнуть наш П-образный сердечник в одну линию, чтобы витки в катушках располагались в одном направлении, переходили от одной катушки во вторую. Соединяем два начала катушек. На два конца подаем напряжение.

Сравним дроссель фабричный и самодельный.

Проверяем заводской дроссель металлической пластинкой на вибрацию места витковых замыканий якоря двигателя и отмечаем их маркером. Теперь то же самое делаем на нашем самодельном дросселе. Результаты получились идентичные. Наш новый дроссель работает нормально.

Снимаем наши катушки с сердечника, обмотки фиксируем изолентой. Пайку также изолируем лентой. Одеваем готовые катушки на сердечник, припаиваем к концам проводов питание 220 В. Дроссель готов к эксплуатации.

Возможные причины

Факторы, вызывающие выход статора из строя:

• скачок напряжения;
• попадание воды;
• перегрузка и вызванный ею перегрев;
• резкое выдергивание шнура из розетки.

Признаки, по которым можно понять, что неисправен статор:

1. Появляется запах горелой изоляции.
2. Перегревается корпус.
3. Появляется дым.
4. Вращение вала замедляется или прекращается.
5. Самопроизвольно раскручивается вал, инструмент резко набирает максимальные обороты.

Провода обмотки покрыты защитным слоем изоляционного лака. При перегреве он подгорает и разрушается. Это и вызывает короткое замыкание витков. Лак при этом издает специфический запах. Замыкание всего одного из проводов полностью выводит из строя болгарку.

Правила, которые помогут избежать перегрева двигателя УШМ:

1. Выключать устройство после работы на пониженных оборотах не сразу, а примерно через одну минуту.
2. При работе под нагрузкой на пониженных оборотах делать частые перерывы.

Часто можно избежать замены неисправного статора, перемотав его обмотку. Перемотку испорченной катушки статора болгарки можно сделать своими руками, но рекомендуется все же поручить эту работу специалисту.