Обмотки якоря


СОДЕРЖАНИЕ:

Обмотки якоря

Мелкосерийное литье изделий из пластика на термопластавтоматах
Узнать цену!

44. СХЕМЫ РУЧНЫХ ОБМОТОК ЯКОРЯ

Среди ручных обмоток, применяемых для якорей, можно выделить три типа: простая ручная, «в елочку» и юбочная.

Обмотку «в елочку» называют также иногда двуххордовой, так как у нее секции разделены на две равные части (две полусекции), образующие на виде с торца две хорды, расходящиеся из одного паза. Число сторон секции в пазу якоря при ручной обмотке может быть равно двум (при uп=1) и более (при uп = 2 и более).

Рис. 98. Простая ручная обмотка при uп=1: а — намотка первой секции и образование петли для намотки второй секции, б — намотка второй секции, в — рабочая схема, г — вид с торца; 1 — начало намотки, 2 — первая секция, 3 — вторая секция, 4 — первая петля, 5 —вторая петля

Простая ручная обмотка при uп=1 наматывается следующим образом. Вначале наматывается первая секция 2 (рис. 98, а), затем делается петля 4 для присоединения к коллектору, после чего наматывается вторая секция (рис. 98, б, г) в рядом лежащие пазы, делается петля 5 и т. д. При четырех сторонах в пазу (uп=2) вторая секция наматывается в те же пазы, что и первая (рис. 99), причем петли для присоединения к коллектору делают после намотки каждой секции.

При обмотке «в елочку» каждая секция разбивается на две полусекции. Сначала наматывают первую полусекцию обмотки (рис. 100, а), затем переходят в следующий по шагу паз (7-й паз на рис. 100,б) и наматывают вторую полусекцию 4. После образования

петли 5 наматывают подобным же образом следующие секции. При uп=2 вторая секция наматывается в те же пазы, что и первая. Число витков в полусекции при обмотке «в елочку» определяется делением общего числа витков в пазу на 4uп. Например, при общем числе витков в пазу 72 и uп=2 число витков в полусекции

Рабочие схемы обмоток «в елочку» при uп=2 представлены на рис. 101. При скосе пазов пакета якоря разметка ручных обмоток, так же как и шаблонных, производится по среднему сечению пакета.

Рис. 99. Простая ручная обмотка при uп=2: а — намотка первой секции и образование петли для намотки второй секции, б — намотка второй секции, в — рабочая схема, г — вид с торпа; 1 — начало намотки, 2 — первая секция, 3 — вторая секция, 4 — первая петля, 5 — вторая петля

Юбочная обмотка применяется при небольшом числе витков в секции (обычно не более трех). Для ее намотки заранее отрезают от бухты куски проводов, число которых должно быть равно числу секций. Длина каждого куска провода должна быть равна развернутой длине секции. Концы всех отрезанных проводов 2 (рис. 102) закладывают в пластины коллектора 1, провода изгибают и укладывают в пазы в соответствии со схемой обмотки. По выходе из паза со стороны, противоположной коллектору, все провода одновременно опять изгибают, на них накладывают для закрепления бандаж 4 из чулка. Затем со стороны, противоположной коллектору, провода изгибают вокруг бандажа 4, образуют лобовую часть, после чего их укладывают в пазы в соответствии с шагом обмотки по-

Рис. 100. Ручная обмотка «в елочку»: а — намотка первой полусекции и переход для намотки второй полусекции, б — намотка второй полусекции и образование петли, в — рабочая схема, г — вид с торца; 1 — начало намотки, 2 — первая полусекция, 3 — переход к второй полусекции, 4 — вторая полусекция, 5 — петля

Рис. 101. Рабочая схема обмотки «в елочку» при ип = 2: а без скоса пазов, б — со скосом пазов на 1/2 пазового деления

верх уже находящихся там проводов первого слоя. Таким образом, получается петля 3 (юбка) со стороны, противоположной коллектору, и образуется первый виток.

Для получения второго витка провод со стороны коллектора изгибают, закрепляют бандажом 5 и вторично укладывают в те же пазы с изгибом и закреплением лобовой части новым бандажом с противоположной стороны. Операции изгиба и бандажировки повто-

Рис. 102. Юбочная обмотка: 1 — пластина коллектора, 2— провода, 3 — петля, 4, 5 — бандажи

ряют столько раз, сколько витков в секции. После намотки всех витков концы проводов закладывают в шлицы коллектора в соответствии со схемой обмотки.

Число петель (юбок) обмотки на стороне, противоположной коллектору, равно числу витков, а со стороны коллектора — на один меньше.

Юбочные обмотки выполняют, как петлевые и как волновые. Их схемы ничем не отличаются от обычных шаблонных обмоток.

Петлевые обмотки якоря

Принцип работы электрической машины постоянного тока в режиме двигателя

(генератора).

Рисунок 38 Рисунок 39 Рисунок 40

Если проводник длиной L поместить в магнитное поле с индукцией В и пропустить по нему ток I, то появится электромагнитная сила Fэм (рисунок 38). Данная электромагнитная сила определяется по правилу левой руки. Левую руку надо расположить так, чтобы магнитные силовые линии входили в ладонь, 4 вытянутых пальца располагались по направлению тока в проводнике, тогда отогнутый на 90 большой палец укажет направление электромагнитной силы F (рисунок 39). На рисунке 40 представлена модель простейшего двигателя постоянного тока.

Классификация электрических машин и область их применения.

По способам возбуждения машины постоянного тока можно

классифицировать следующим образом:

— машины независимого возбуждения, в которых обмотка возбуждения (0В)

питается постоянным током от источника, электрически не связанного с обмоткой якоря (рисунок 41, а);

— машины параллельного возбуждения, в которых обмотка возбуждения и

обмотка якоря соединены параллельно (рисунок 41, б);

— машины последовательного возбуждения, в которых обмотка

возбуждения и обмотка якоря соединены последовательно (рисунок 41, в);

— машины смешанного возбуждения, в которых имеются две обмотки

возбуждения — параллельная ОВ1 и последовательная ОВ2 (рисунок 41, г);

— машины с возбуждением постоянными магнитами (рисунок 41, д).

Все указанные машины (кроме последних) относятся к машинам с электромагнитным возбуждением, так как магнитное поле в них создается электрическим током, проходящим в обмотке возбуждения.

Рисунок 41 Схемы возбуждения машин постоянного тока

Электрические машины постоянного тока используются как в качестве

генераторов, так и в качестве двигателей. Наибольшее применение имеют

двигатели постоянного тока, области применения и диапазон мощности которых

достаточно широки: от долей ватт (для привода устройств автоматики) до

нескольких тысяч киловатт (для привода прокатных станов, шахтных

подъемников и других механизмов). Двигатели постоянного тока широко

используются для привода подъемных средств в качестве крановых двигателей и

привода транспортных средств в качестве тяговых двигателей.

Достоинства и недостатки электрических машин постоянного тока.

Основные преимущества двигателей постоянного тока по сравнению с

бесколлекторными двигателями переменного тока — хорошие пусковые и

регулировочные свойства, возможность получения частоты вращения более 3000

об/мин, а недостатки — относительно высокая стоимость, некоторая сложность в

изготовлении и пониженная надежность. Все эти недостатки машин постоянного

тока обусловлены наличием в них щеточно-коллекторного узла, который к тому

же является источником радиопомех и пожароопасности. Эти недостатки ог-

раничивают применение машин постоянного тока.

В последние годы созданы и успешно применяются двигатели постоянного

тока, у которых механический коллектор заменен бесконтактным коммутатором

на полупроводниковых элементах, однако подобные двигатели пока из-

готовляются на мощность не более 500 Вт.

Петлевые обмотки якоря

Основные понятия. Обмотка якоря машины постоянного тока представляет

собой замкнутую систему проводников, определенным образом уложенных на

сердечнике якоря и присоединенных к коллектору. Элементом обмотки якоря

является секция (катушка), присоединенная к двум коллекторным пластинам.

Расстояние между пазовыми частями секции должно быть равно или мало

отличаться от полюсного деления τ (рисунок 42):

Здесь Dа -диаметр сердечника якоря, мм.

Обмотки якоря обычно выполняют двухслойными. Они характеризуются

следующими параметрами: числом секции S; числом пазов (реальных) Z; числом

секций, приходящихся на один паз, Sп = S/Z; числом витков секции wc; числом

пазовых сторон в обмотке N; числом пазовых сторон в одном пазу пп=N/Z=2wcSп.

Верхняя пазовая сторона одной секции и нижняя пазовая сторона другой секции,

лежащие в одном пазу, образуют элементарный паз. Число элементарных пазов

в реальном пазе Zп определяется числом секций, приходящихся на один паз: Sп =

Схемы обмоток якоря делают развернутыми, при этом все секции показывают

одновитковыми. В этом случае каждой секции, содержащей две пазовые

стороны, соответствует один элементарный паз. Концы секций присоединяют к

коллекторным пластинам, при этом к каждой пластине присоединяют начало

одной секции и конец другой, т. е. на каждую секцию приходится одна

коллекторная пластина. Таким образом, для обмотки якоря справедливо S==К,

где Zэ — число элементарных пазов; К — число коллекторных пластин в

коллекторе. Число секций, приходящихся на один реальный паз, определяется

Простая петлевая обмотка якоря. В простой петлевой обмотке якоря

каждая секция присоединена к двум рядом лежащим коллекторным

пластинам. При укладке секций на сердечнике якоря начало каждой

последующей секции соединяется с концом предыдущей, постепенно

перемещаясь при этом но поверхности якоря (и коллектора) так, что за один

обход якоря укладывают все секции обмотки. В результате конец последней

секции оказывается присоединенным к началу нерпой секции, т. е. обмотка

Рисунок 42 — Расположение пазовых сторон секции на сердечнике якоря

Рисунок 43 — Элементарные пазы

На рисунок 44, а, б изображены части развернутой схемы простой петлевой

обмотки, на которых показаны шаги обмотки — расстояния между пазовыми

сторонами секций по якорю: первый частичный шаг по якорю у1, второй

частичный шаг по якорю у2 и результирующий шаг по якорю у.

Если укладка секций обмотки ведется слева направо по якорю, то обмотка

называется правоходовой (рисунок 44, a), a если укладка секций ведется справа

налево, то обмотка называется левоходовой (рисунок 44,б). Для правоходовой

обмотки результирующий шаг:

Расстояние между двумя коллекторными пластинами, к которым

присоединены начало и конец одной секции, называют шагом обмотки по

коллектору ук . Шаги обмотки по якорю выражают в элементарных пазах, а шаг

по коллектору — в коллекторных делениях (пластинах). Начало и конец каждой

секции в простой петлевой обмотке присоединены к рядом лежащим

коллекторным пластинам, следовательно, у=ук=±1, где знак плюс соответствует

правоходовой обмотке, а знак минус левоходовой.

Для определения всех шагов простой петлевой обмотки достаточно рассчитать

первый частичный шаг по якорю:

где ε — некоторая величина, меньшая единицы, вычитая или суммируя которую

получают значение шага у1, равное целому числу. Второй частичный шаг обмотки

Пример 1. Рассчитать шаги и выполнить развернутую схему простои

петлевой обмотки якоря для четырехполюсной машины (2р = 4) постоянного

тока. Обмотка правоходовая, содержит 12 секций.

Решение. Первый частичный шаг по якорю по (3)

у1 =/(2p)± ε = (12/4) ±0 = 3 паза. Второй частичный шаг по якорю по (4)

у2 = у1— у = 3— 1 = 2 паза.

Рисунок 44 — Простая петлевая обмотка:

а – правоходовая; б – левоходовая; в – развернутая схема.

Прежде чем приступить к выполнению схемы обмотки, необходимо отметить и пронумеровать все пазы и секции, нанести на предполагаемую схему контуры магнитных полюсов и указать их полярность (45, в). При этом нужно иметь в виду, что отмеченный на схеме контур является не полюсом, а зеркальным отображением полюса, находящегося над якорем. Затем изображают коллекторные пластины и наносят на схему первую секцию, пазовые части которой располагают в пазах 1 и 4. Коллекторные пластины, к которым присоединены начало и конец этой секции, обозначают 1 и 2. Затем нумеруют все остальные пластины и наносят на схему остальные секции (2, 3, 4 и т. д.). Последняя секция 12 должна замкнуть обмотку, что будет свидетельствовать о правильном выполнении схемы.

Далее на схеме изображают щетки. Расстояние между щетками А к В должно быть равно К /(2р) = 12/4 = 3, т.е. должно соответствовать полюсному делению. Что же касается расположения щеток на коллекторе, то при этом следует руководствоваться следующим. Предположим, что электрический контакт обмотки якоря с внешней цепью осуществляется не через коллектор, а непосредственно через пазовые части обмотки, на которые наложены«условные» щетки (рисунке 45, а). В этом случае наибольшая ЭДС машины соответствует положению «условных» Щеток на геометрической нейтрали. Но так как коллекторные пластины смещены относительно пазовых сторон соединенных с ними секций на 0,5 τ (рисунок 45,б), то, переходя к реальным щеткам, их следует расположить на коллекторе по оси главных полюсов, как это показано на рисунке 45, в.

При определении полярности щеток предполагают, что машина работает в

генераторном режиме и ее якорь вращается в направлении часовой стрелки.

Воспользовавшись правилом «правой руки», находят направление ЭДС (тока),

наведенной в секциях. В итоге получаем, что щетки А1 и A2, от которых ток

отводится во внешнюю цепь, являются положительными, а щетки B1 и В2 —

отрицательными. Щетки одинаковой полярности присоединяют параллельно к

выводам соответствующей полярности.

Рисунок 45 — Расположение условных (а) и реальных (б) щеток

Параллельные ветви обмотки якоря. Если проследить за прохождением

тока в секциях обмотки якоря (см. рисунок 44, в), то можно заметить, что

обмотка состоит из четырех участков, соединенных параллельно друг другу и

называемых параллельными ветвями. Каждая параллельная ветвь содержит

несколько последовательно соединенных секций с одинаковым направлением

тока в них. Распределение секций в параллельных ветвях показано на

электрической схеме обмотки (рисунок 46). Эту схему получают из развернутой

схемы обмотки (см. рисунок 44, в) следующим образом. На листе бумаги

изображают щетки и имеющие с ними контакт коллекторные пластины, как это

показано на рисунке 46. Затем совершают обход секций обмотки начиная с

секции 1, которая оказывается замкнутой накоротко щеткой В1. Далее идут

секции 2 и 3, которые образуют параллельную ветвь. Таким же образом обходят

все остальные секции. В результате получаем схему с четырьмя параллельными

ветвями, по две секции в каждой ветви.

Из полученной схемы следует, что ЭДС обмотки якоря определяется

значением ЭДС одной параллельной ветви, тогда как значение тока обмотки

определяется суммой токов всех ветвей обмотки:

где 2а — число параллельных ветвей обмотки якоря;

iа — ток одной параллельной ветви.

В простой петлевой обмотке число параллельных ветвей равно числу

главных полюсов машины:2а = 2р.

Нетрудно заметить, что число параллельных ветвей в обмотке якоря

определяет значение основных параметров машины — тока и напряжения.

Пример 2. Шестиполюсная машина постоянного тока имеет на якоре прос-

тую петлевую обмотку из 36 секций. Определить ЭДС и силу тока в обмотке

якоря машины, если в каждой секции наводится ЭДС 10 В, а сечение провода

секции рассчитано на ток не более 15 А.

Решение. Число параллельных ветвей в обмотке 2а=2р= 6, при этом а

каждой параллельной ветви Sп = S/(2a) = 36/6 = 6 секций. Следовательно, ЭДС

обмотки якоря Еа = 6*10 = 60 В, а допустимый ток машины = 6*15=90 А.

Если бы машина при прочих неизменных условиях имела восемь полюсов,

то ее ЭДС уменьшилась бы до 40 В, а ток увеличился бы до 120 А.

Рисунок 46 — Электрическая схема обмотки

Ремонт обмотки возбуждения и якоря

Секция, укладка, нумерация.Обмотка якоря составляется из секций,имеющих один виток или несколько последовательно соединенных витков[25].Секции (витки) имеют активные стороны, которые закладываются в пазы и соединяются при помощи лобовых частей: передней со стороны коллектора и задней со стороны привода (рис. 3.51).Соединение секции производится впайкой их концов в коллекторные пластины. На каждую секцию приходится одна коллекторная пластина.Укладка секций в пазы производится таким образом, что одна сторона ее лежит в верхней половине одного паза, а вторая –в нижней половине второго паза. В каждом пазу образуются два слоя, отчего обмотка называется двухслойной. В одном слое в пазу может располагаться одна, две, три и более секционных сторон (рис. 3.51).

Рис. 3.51. Элементы обмотки якоря.

Нумерация секционных сторон производится так, что все секционные стороны, лежащие в верхней половине паза, имеют нечетные номера, а в нижней –четные, или наоборот.Шаг секции. Шагом секции Fi называется расстояние между ее активными сторонами (рис. 3.51). Шаг выражается числом пазовых делений Yiaили числом секционных сторон Y\c, лежащих между сторонами секции.Шаг секции должен быть близок к полюсному делению машины. Поясним это положение на следующемпримере: машина имеет 37 пазов (2 = 37) и четыре полюса (2р = 4). Полюсное деление в числе пазов будет37 п 1,выражаться величиной 2г-т-=У-т-. Секция должна быть уложена одной стороной в паз 1, а второй либо в паз 10, тогда шаг секции будет равен 9 и укорочен на ‘Д пазового деления, либо в паз 11; шаг секции в этом случае будет равен 10 и удлинен на 3 U пазового деления. Укорочение шага более желательно, так как при этом лобовые части получаются короче и экономится медь.Если бы машина имела 40 пазов, то полюсное деление содержало бы 10 пазовых делений и секцию можно было бы положить в пазы 1 и 1 + 10=11. Такая обмотка называется диаметральной. Однако эта обмотка ухудшает коммутацию и вызывает искрение на коллекторе, что ограничивает ее применение, поэтому следует укоротить шаг секции на одно пазовое деление, т. е. положить ее в пазы / и 10. Вообще желательно применять укорочение шага в пределах до одного пазового деления.

Рис.3.52. Расположение проводников в пазу.

Из приведенных примеров ясен способ определения шага Ущ. выраженного числом пазовых делений.Для того чтобы выразить его числом секционных сторон, лежащих между сторонами секции, достаточно определить, сколыко секционных сторон лежит в каждом пазу. Если машина имеет К коллекторных пластин, тостолько же имеется и секций.

Рис.3.53. Соединение проводников обмотки.

На паз придется и—Zпластин или секций, а секционных сторон в 2 раза больше, т. е. 2а. Поэтому, если умножить шаг Yinв пазовых делениях на 2м и прибавить единицу, то мы получим шаг Yic, выраженный в секционных сторонах. Прибавление единицы делается для того, чтобы получить нечетный шаг и тем самым достичь перехода из верхнего слоя в нижний. Если в нашем примере число коллекторных1 О [-пластин К равняется 185, то на паз приходится 2.-^=- = 10секционных сторон. Если шаг У равен 9 пазовым делениям, то в секционных сторонах он составит:Секция в этом случае расположится так, как показано на рис. 4-3,а. Характерным здесь является то, что секция лежит первой в пазу 1 и первой же она является в пазу 10. Таким образом, четыре соседние с ней секции также будут лежать в пазах / и 10. Следовательно, шаг по пазам будет для всех пяти секций одинаковым и все пять секций могут быть до укладки в пазы заизолированы вместе и вместе уложены. Группа изолированных вместе секций обмотки называется якорной секцией или якорной катушкой.

В некоторых случаях для улучшения коммутации применяется ступенчатая обмотка, у которой секции имеют разный шаг по пазам (рис.3.53). Такая обмотка состоит из отдельных полусекций, соединяемых пайкой в лобовых частях.Рассмотрим способы выполнения обмоток.

Петлевая обмотка. Для этой обмотки (рис. 3.54,а) характерно то, что при соединении между собой сторон первой секции шаг У] (задний) отсчитывается в одном направлении, а для соединения конца этой секции с началом второй секции шаг У2 (передний) отсчитывается в обратном направлении, почему первая сторона второй секции ложится рядом с первой стороной первой секции. Этот обратный шаг придает обмотке петлеобразный характер.

Таким образом, каждая последующая секция ложится рядом с предыдущей, и полный шаг Уо, показывающий, насколько смещаются первые стороны соединяемых секций, равен двум секционным сторонам.

У петлевой обмотки число параллельных цепей равно-числу полюсов. Это записывают равенством 2а –2р; здесь -2а –число параллельных цепей; 2р –число полюсов. Петлевая обмотка называется иногда параллельной.

Рис. 3.54. Схемы петлевой и волновой обмоток.

Каждая параллельная цепь располагается таким образом, что ее проводники лежат под одной парой полюсов.Если по какой-либо причине зазор между якорем и полюсами /, 4 (рис.3.54) будет меньше, чем зазор под полюсами 3, 2, то магнитный поток под этими полюсами будет сильнее. Электродвижущая сила параллельных цепей обмотки, лежащих под этими полюсами, будет также выше. В результате через щетки АА и соединительную шину потекут токи, называемые уравнительными. Эти токи нагружают щетки и способствуют искрению на коллекторе. Для борьбы с этим явлением в петлевой обмотке применяют уравнительные соединения, соединяющие проводники обмотки, одинаково расположенные под одноименными полюсами.

Рис.3.55. Уравнительные соединения.

Тогда уравнительные тани, возникшие в результате каких-либо несимметрий, будут замыкаться через уравнительные соединения и щетки будут разгружены от этих токов (рис.3.55). Необходимость устройства уравнительных соединений накладывает особые условия на выбор количества пазов в машине. Действительно, для того чтобы иметь под каждой парой полюсов одинаково расположенные пазы, нужно, чтобы число пазов’ на пару полюсов было целым.

Уравнительные соединения выполняют в виде колец с числом отводов (отпаек), равным числу пар полюсов,либо в виде вилок. Они располагаются под лобовыми частями обмоток, иногда на коллекторе.Описанная выше обмотка с числом параллельных цепей, равным числу полюсов, называется простой.

В практике встречаются случаи, когда требуется большое число параллельных цепей. iB этом случае могут применяться сложно-петлевые обмотки, у которых число параллельных ветвей в п раз больше, чем у простой петлевой обмотки, и шаг по коллектору составляет п пластин. Обычно п выбирается равным 2. Обмотку можно представить себе как две рядом лежащие петлевые обмотки, причем они могут замыкаться каждая на себя (многократно замкнутые обмотки) или составлять одну (однократно замкнутую) обмотку. Для таких обмоток требуется сложная система уравнительных соединений (первого, второго и третьего рода (Л. 3]).

Волновая обмотка. Вэтой обмотке (рис. 3.55) второй шаг Y2отсчитыва-ется в том же направлении, что и шаг У]. Полный шаг Ус является суммой Y\cи У. Обмотка имеет волнообразный характер. После того как уложено столько секций, сколько пар полюсов в машине (р), совершен первый обход вокруг якоря и конец последней секции обхода присоединяется к пластине К коллектора, не доходя на одно коллекторное деление до исходной (первой) пластины. Это достигается соответствующим расчетом Ук.

Если конец секции попадает в исходную пластину, то весь обход из р секций будет замкнут накоротко и при вращении якоря в магнитном поле обмотка сгорит.Исходя из сказанного условия, можно очень просто выразить шаг по коллектору волновой обмотки:т. е. шаг Ук, взятый р раз, равен числу коллекторных пластин без одной 1 . Зная шаг Ук, легко определить полный шаг Ус— Из рис. 3.55 видно, что полный шаг Уо и шаг по коллектору Ук равны между собой, с той лишь разницей, что шаг Ус выражается в секционных сторо-

1 Обход может быть и таким, что конец последней секции переходит за первую пластину В случае перехода за исходную пла нах, а шаг YKв коллекторных делениях. Поскольку на каждую коллекторную пластину приходится одна секция или две секционные стороны, то, умножив шаг Ук на 2, получим шаг Yc.

Если теперь из шага Ус вычесть шаг У\с, определенный ранее, то получится шаг Y2c. Можно отметить, что для правильного суммирования э. д. с. нужно, чтобы шаг Y2cбыл близок к полюсному делению и был, как и У, числом нечетным.Волновая обмотка состоит из двух параллельных цепей (2а = 2), и шаг по коллектору имеет такую величину, что щетки одной полярности оказываются включенными параллельно также и внутри обмотки через секцию, лежащую в нейтральной зоне (т. е. в середине между полюсами) (рис.3.55). Из сказанного вытекает ценное свойство волновой обмотки, заключающееся в том, что можно оставить на коллекторе только по одной траверсе каждой полярности. IB этом случае питание параллельных цепей обмотки происходит через секции, лежащие в нейтральной зоне. Это свойство используется в труднодоступных для осмотра двигателях (трамвай), так как позволяет уменьшить число щеткодержателей до двух.стану обмотка называется «перекрещенной». Шаг по коллектору такой обмотки выражается формулойу К+ [ Таким образом, обшее выражение для шага Ук будет иметь вид:Ук= р.

Свойства обмоток (перекрещенной и щеперакрещенной) одинаковы, за исключением полярности щеткодержателей (генератор) или направления вращения (двигатель).

Волновая обмотка имеет, следовательно, независимо От числа пар полюсов всегда две параллельные цепи 2а = 2 и иногда называется последовательной.Поскольку проводники каждой параллельной цепи в этой обмотке обходят все полюсы, уравнительных соединений не требуется.

Рис. 3.56. Схема простой волновой обмотки.

Для четырехполюсной машины р = 2 и YK. Так как коллекторный шаг Ук должен быть целым числом, то число коллекторных пластин К должно быть нечегным. Число же секций в машине может оказаться четным. При этом одна из секций остается «мертвой», т е не присоединяется к коллектору и не участвует в работе обмотки, а закладывается лишь для механического баланса якоря.

Последовательно-параллельная обмотка. При расчете машины может оказаться, что из-за большого тока машины двух параллельных цепей будет мало, а 2р параллельных цепей много. IB этих случаях применяется волновая обмотка с увеличенным количеством параллельных цепей, называемая последовательно-параллельной. Она выполняется таким образом, что после одного обхода конец секции попадает не в пластину, находящуюся рядом с исходной, а не доходит до нее на столько пластин, сколько пар параллельных цепей нужно получить:

На рис.3.57 показана последовательно-параллельная обмотка с двумя парами параллельных цепей. Ее можно представить себе состоящей из двух волновых обмоток», каждая из которых имеет одну пару параллельных це- пей. Между коллекторными пластинами, принадлежащими одной обмотке, лежат пластины второй обмотки. Для питания обеих обмоток щетка должна быть досгапей. Между коллекторными пластинами, принадлежащими одной обмотке, лежат пластины второй обмотки. Для питания обеих обмоток щетка должна быть достаточно широкой, чтобы перекрывать не меньше двух пластин. Для обеспечения равномерного распределения тока между двумя обмотками должны быть выполнены уравнительные соединения* (рис.3.57).*

Рис. 3.57.Схема последовательно-параллельной обмотки.(а) схема обмотки с уравнительными соединениями.(б)

При нечетном отношении 2р/а уравнительные соединения проходят под сталью якоря с задней стороны его на переднюю [Л. 3].Лягушечья обмоткаЗначительное распространение получили так называемые «лягушечьи обмотки», объединяющие в себе две обмотки, петлевую и волновую. Обмотки названы так потому, что элемент этой обмотки (якорная катушка) состоит из секции петлевой обмотки и секции волновой обмотки и по форме напоминает лягушку (рис.3.58).

Рис.3.58. Схема лягушечьей обмотки,правильная(а),неправильная (б).

Обмотка имеет очень хорошие коммутационные свойства. В такой обмотке секции волновой обмотки выполняют одновременно роль уравнительных соединений для секций, образующих петлевую обмотку. Это обстоятельство позволяет значительно лучше использовать медь якоря, поскольку уравнительные соединения в обычных петлевых обмотках лежат вне пазов и не участвуют в работе машины.Число параллельных цепей петлевой обмотки и волновой обмотки должно быть одинаковым. Поэтому при числе пар полюсов р>1 волновая обмотка выполняется с увеличенным числом параллельных цепей, т. е. как последовательно-параллельная обмотка. Всего в обмотке, следовательно, 4р параллельных цепей.Схема обмотки должна выполняться так, чтобы э. д. с. волновой й э. д. с. петлевой обмоток, измеренные между одними и теми же пластинами коллектора, были равны, рис.3.58,а. Иначе появятся внутренние токи, могущие сжечь обмотку. На рис.3.58, б показана неправильная схема, когда э. д. с. волновой обмотки не равна э. д. с. петлевой обмотки, так как соединены секции, лежащие в разных пазах.Недостатком обмотки является двойное число слоев обмотки, что требует несколько большего объема изоляции в пазу и усложняет пайку петушков.

Условия симметрии. Для получения симметричной обмотки, т. е. обмотки, имеющей одинаковые параллельные цепи, должны быть выполнены следующие условия симметрии:

1. На каждую пару параллельных цепей должно приходиться целое число секций или коллекторных пластин, Кт. е.–равно целому числу.

2. Для симметричного расположения параллельныхг 2р цепей в магнитном поле отношения–и–должныбыть целыми числами.

Электродвижущая сила якоря. Сечение проводников обмотки. Электродвижущая сила (э. д. с.) якоря машины постоянного тока выражается формулойгде р –число пар полюсов машины;а–число пар параллельных цепей обмотки;N –число проводов обмотки якоря;Ф–магнитный- поток, приходящийся на один полюс,мкс; п –число оборотов в минуту.Электродвижущая сила якоря Е связана с напряжением на зажимах машины U формулой £ = £/:±:(/Я+Дещ),где IR–падение напряжения в обмотках машины, обтекаемых рабочим током (т. е. последовательной, добавочных полюсов и якоря); знак-\- берется для генераторного режима; знак –для двигательного;Аещ–падение напряжения на щетках обеих полярностей, берется в пределах 0,5—2 в в зависимости от марки щетки (табл. 6-1).Сечение проводников обмотки может быть определено в зависимости от допустимой плотности тока по формулегде / –полный ток якоря;а –число пар параллельных цепей обмотки. Допустимая плотность тока якорной обмотки А берется в пределах 4—6 а/мм 2 ; обмотки возбуждения —■ в пределах 1,5—3 а/мм 2 .

3.3.5.Выявление неисправностей. Основными неисправностями обмоток является пробой на корпус или бандаж, замыкание между витками и секциями, распайка соединений, механические разрушения, неправильное соединение секций с коллектором или между собой, ухудшение состояния изоляции[25].

Проверка состояния изоляции по отношению к сердечнику якоря производится мегомметром. Замыкание на корпус может быть обнаружено лампочкой.Замыкание между витками якоря, не имеющего уравнительных соединений (или до их присоединения), может быть обнаружено проверкой его магнитным ярмом (рис.3.59). Обмотка магнитного ярма питается током с частотой 500—1 000 гц. Возбуждаемый этой обмоткой магнитный поток проходит через якорные секции и при наличии замыканий между витками вызывает ток в замкнутой секциии. Появление тока обнаруживается по притяжению к пазу, где лежит неисправная секция, тонкой стальной пластинки. Для обнаружения этого паза после включения тока в обмотку ярма проводят по окружности якоря стальной пластинкой и отмечают пазы, к которым притягивается пластинка. Затем выключают ток, поворачивают якорь на небольшой угол, снова включают ток и обходят по окружности якоря стальной пластинкой. Универсальным методом, позволяющим определить межвитковые замыкания, распайки и обрывы, ошибки в шаге, является метод измерения падения напряжения в секциях –метод милливольтметра. При этом методе через обмотку якоря пропускается постоянный ток (10–30% номинального) от источника тока с постоянным напряжением. Ток регулируется реостатом. Подвод тока в якорную обмотку осуществляется через проводники, наложенные на пластины коллектора на расстоянии друг от друга, равном полюсному делению. Щупами, которые соединены с вольтметром или милливольтметром, измеряют напряжения между соседними пластинами коллектора. Неисправности якорной обмотки будут отражаться на показаниях прибора следующим образом:а) Замыкание между витками соседних секций или между соседними коллекторными пластинами дает пониженное отклонение милливольтметра на этих пластинах.

Следует иметь в виду, что замыкание одного-двух витков в многовитковой секции не всегда может быть обнаружено методом милливольтметра. Якорь в этом случае должен быть проверен магнитным ярмом.

Рис. 3.59. Проверка обмотки магнитным ярмом.

Замыкание между проводниками верхнего и нижнего слоев обмотки дает пониженное отклонение на большой группе пластин. При обходе пластин в одном месте или при волновой обмотке в нескольких местах (по числу пар полюсов) получается изменение показаний милливольтметра, сохраняющееся далее на значительном числе пластин.в)Обрыв и распай- а ка в обмотке характеризуются увеличенным отклонением милливольтметра на пластинах, соединенных с неисправными секциями;у волновой обмотки без уравнительных соединений обрыв характеризуется отсутствием отклонений прибора на всех пластинах, кроме одной пары (на каждую пару полюсов), где отклонение может достигнуть опасной для милливольтметра вели-* чины.г)Перекрещивание двух нижних и верхних концов секций («двойной крест», рис.3.60, а), что может иметь место в обмотке из «руглого провода, характеризуется двумя повышенными отклонениями милливольтметра между пластинами 2-3 и 4-5 и обратным отклонением между 3-4.д)Замыкание одной секции на себя не дает отклонения на одной паре пластин (рис.3.60, б).е) Простой крест (рис. 4-11,в) не может быть обнаружен методом милливольтметра.В этом случае ток подводится к каждой паре пластин поочередно и компасом К проверяется полярность секций. Изменение полярности указывает на «крест» (рис. 3.60 (б).Следует иметь в виду, что у обмоток, имеющих урав нительные соединения, и в особенности у многократных обмоток, отклонения милливольтметра на соседних пластинах могут быть неодинаковыми, особенно вблизи пластин, на которые наложены проводники, питающие якорь током. В этом случае отмечаются пластины, у которых нарушается определенная закономерность, показаний милливольтметра, установленная при обходе по коллектору.

Рис. 3.60.Перекрещивание выводных концов обмотки (а) Обнаружение перекрещивания концов обмотки компасом.(б).

Однако найденные таким образом неисправные места нуждаются в дополнительной проверке. Поэтому после первого обхода коллектора и отметки неисправных мест точки подвода тока смещаются на одну –три пластины вправо и затем влево и производятся повторные обходы. Если неисправные места при всех эгих обходах совпадают, то сделанное определение их является точным.

Следует подчеркнуть, что плохая впайка проводников обмотки в коллекторную пластину обнаруживается этим методом только в том случае, если верхний и нижний проводники секций, входящие в пластину, плохо спаяны между собой. Если же спайка проводников, входящих в коллекторную пластину, между собой хорошая, а их соединение с пластиной плохое (что, вообще говоря, может иметь место, так как проводники при пайке могут быть лучше прогреты, чем пластина), то такая .неисправность указанным выше способом не обнаруживается.

Для ее обнаружения следует поочередно произвести измерение напряжения на каждой паре пластин коллектора, отстоящих друг от друга на а пластин (где а–число пар параллельных цепей в обмотке), при одновременном питании током постоянной величины этих же пластин. Повышенное напряжение укажет в этом случае на плохую пайку.

Эту дополнительную проверку следует рекомендовать для якорей ответственных машин независимо от мощности.

При известном навыке можно применять упрощенный метод милливольтметра, при котором питание подводится при помощи двух стальных щупов к части обмотки. Прибором проверяют напряжение на соседних коллекторных пластинах, лежащих между теми пластинами, к которым подведен ток. При этом устанавливается определенный закон изменения показаний милливольтметра, отклонения от которого указывают на наличие повреждения. Опыт повторяется при нескольких положениях токоподводящих щупов.

Для проверки уравнительных соединений токоподво-дящие щупы и концы милливольтметра ставятся на пластины, к которым присоединены уравнительные соединения. Они отстоят друг от друга на шаг уравнительного соединения.

При испытании якорей при помощи магнитного ярма или по способу милливольтметра особое внимание должно быть обращено на отсутствие на коллекторе каких-либо заусенцев, медной пыли, следов олова, могущих дать замыкание между пластинами. Должна быть произведена тщательная расчистка между пластинами, отмеченными как дефектные, и произведена повторная проверка.

При испытании описанным выше методом магнитного якоря и милливольтметра междувитковая изоляция подвергается воздействию небольших напряжений. Поэтому этим методом не всегда можно обнаружить замыкания з обмотке. Более эффективными являются методы, основанные на подаче импульса напряжения на обмотку.

Подготовка якоря к перемотке включает: 1) продувку сжатым воздухом; 2) очистку от грязи и масла; 3) снятие старых бандажей; 4) распайку коллектора; б) снятие старой обмотки; 6) составление обмоточной записки. Если при снятии старой обмотки желательно сохранение секций, то для якорей с миканитовой изоляцией требуется нагрев их до 80° С. Для поднятия верхних секций между верхней и нижней секциями в паз загоняют тонкий гладкий клин. Таким же образом поднимается нижняя сторона секций.

Подготовка якоря к укладке новой обмотки заключается в тщательной очистке, опиловке пазов, покраске стенок паз’ов. Коллектор проверяется на отсутствие замыканий между пластинами при напряжении ПО—220 в. Обмоткодержатель изолируется. Торцовые поверхности обмоткодержателя изолируют шайбами, вырезанными из электрокартона.

Изготовление и укладка якорных секции, разметка якоря.Якорные секции изготовляют так же, как и статорные. Способы нанесения изоляции секций те же, что и для статорных[25]. Однако вследствие того, что якорные секции при работе вращаются, следует обратить особое внимание на отсутствие сгустков лака, так как такие сгустки долго не высыхают и при вращении якоря лак будет разбрызгиваться. Для больших якорей, пропитываемых погружением, удаление излишков лака производится иногда путем вращения якоря после того, (как лак обычным способом стечет с якоря. Из этих соображений не делают компаундировку якорных секций, так как размягченная при нагреве компаундная масса может разбрызгиваться при вращении.

Разметка якоря.Разметка якоря заключается в определении взаимного положения паза и пластин коллектора, в которые должны быть впаяны концы секций, заложенных в этот паз. Отметка паза производится зубилом на двух зубцах, между которыми лежит паз, а отметка пластин–керном на торцовой поверхности пластин. Для обнаружения старой разметки нужно расчистить закрашенную поверхность торцов коллекторных пластин. Если же обнаружить старую разметку не удается, то при разметке якоря следует сделать новые отметки. Разметка якоря важна для машин, у которых не предусмотрен сдвиг щеточной траверсы. Точная разметка важна также для якорей с шинной обмоткой большого сечения, где нет возможности натягивать концы секций.

Разметку можно делать двумя способами: 1) отметить паз и пластины, к которым должны подходить концы секций из этого паза, а затем путем отсчета шагов по пазам и по коллектору –второй паз и вторую группу пластин; 2) отмечают середину секций (паз или зуб) и соответствующую ей точку на коллекторе (пластина или прокладка между пластинами), а затем путем отсчета вправо и влево половины шага по коллектору отмечаiot соответствующие группы пластин. Первый способ разметки проще и удобнее. При косом пазе якоря для сохранения правильного положения щеткодержателей лобовые части секций со стороны коллектора делают разной длины, разметку можно вести по второму способу, причем середину секции отмечают в том месте, где она проходит через середину длины сердечника якоря. На рис. 3.61 приведены схемы выбора первого паза и первой пластины, к которой подводится конец секции, лежащей посередине паза или рядом с серединой паза. После нахождения этой пластины керном отмечают пластины, принадлежащие остальным секциям данного паза, а затем отсчетом коллекторного и пазового шагов находят вторую группу ‘плаетии и второй паз. При пользовании рис. 3.61 следует помнить то, что для упрощения разметки шаги обмотки выражены числом коллекторных пластин. Если обмотка имеет мертвую секцию, то она располагается диаметрально противоположно первой.Как видно из рис. 3.61, для правильной разметки необходимо, чтобы при сборке коллектора и его насадке на вал было соблюдено определенное положение пластин относительно оси паза.

Рис.3.61.Схема разметки якоря.

Укладка секции в пазы.Укладка обмотки зависит от типа паза. Для малых машин (до 5 кет) обычно применяется полузакрытый паз с укладкой секций через прорезь[25]. Обмотка выполняется двухслойной. Якоря более мощных машин имеют открытые пазы, в которые укладываются заранее отформованные секции.

Первые уложенные по пазовому шагу секции закладывают только нижними сторонами. Закладка производится так, чтобы прямолинейные участки секции, выступающие из паза, были с обеих сторон якоря одинаковыми. Верхние стороны этих секций закладывают последними. Эта операция является наиболее ответственной. При укладке обмотки через прорезь следует обращать особое внимание на формовку лобовых частей в процессе намотки, так как увеличение размеров в лобовой части приводит к невозможности укладки последних сторон секций. Такое положение может иметь место, если развернутые длины секций слишком коротки или укладка лобовых частей привела к неравномерному распределению их по окружности якоря. Нижние концы закладываемых секций в соответствии с разметкой закладывают в прорезь коллекторных пластин и бандажируют лентой. Верхние концы секций приподнимают так, чтобы они не касались коллектора. Укладку этих концов начинают после того, как будут заложены все секции якоря. Передукладкои этих концов проверяют на лампу, какому нижнему (уже заведенному в коллектор) концу соответствует верхний конец, после чего отсчетом коллекторного шага определяют пластину, в которую он должен быть заложен.

По мере укладки секций в лобовых частях между верхним и нижним слоями кладут изоляцию из полос пропитанного электро-картона или миканита (рис. 3.62). Общая толщина должна быть несколько меньше просвета между секциями. При всыпной обмотке между лобовыми частями прокладывают лакоткань. Выводные концы к коллектору у проволочных секций изолируют полосками лакоткани по рис. 3.62,б. После укладки обмотки до пайки коллектора производят испытание магнитным ярмом на межвитковое замыкание и, если испытание дало положительные результаты, проводники запаивают в коллектор. После пропайки коллектор протачивают и продороживают, а затем повторно испытывают на межвитковое замыкание и на пробой на корпус.

Ручная обмотка якорей малых двигателей существенно отличается от обмотки более мощных двигателей.

Обмотка выполняется как двуслойная, однако закладка первых секций только одной стороной в этом случае невозможна, так как тонкий проводник нельзя натягивать, как это необходимо при закладке последних сторон секции. Поэтому здесь применяются способы, при которых секция укладывается в пазы обеими сторонами. Первые (по шагу) секции лежат при этом обеими сторонами внизу паза, последующие внизу и вверху, а последние вверху.

Рис.3.62. Изоляция обмоток держателя (а) и изоляция выходных концов у коллектора.(б)

Перед укладкой обмотки якорь изолируют, как показано на рис. 3.62,а.Возможны следующие способы укладки. Для примера возьмем якорь двухполюсной машины, имеющей 11 пазов и шаг секций по пазам, равный 5.I. Секции наматываются по пазам в такой последовательности:ной схеме, а несколько обходов, то, укладывая каждый раз только часть витков секций, например 7з, можно получить достаточно симметричные лобовые части. Изоляция секции от секции в лобовой части показана на рис. 3.62, б. На рис. 3.62 дано крепление головки. Между слоями в пазу кладутся прокладки из тонкой пропитанной бумаги или лакоткани. Изоляция паза для напряжения до 24 в состоит из одного слоя лакоткани или пропилена.

Каждая секция при намотке занимает половину проводов, лежащих в пазу. Соединение между секциями делается в виде петель, присоединяемых к коллектору без обрыва провода (3.62, б).У двухполюсных машин при этом получается несимметрия лобовой части. Однако, если сделать не один обход якоря по приведеной тайной бумаги 0,1 мм. Для напряжений до 220 в изоляция паза: один слой лако-ткани 0,1 мм между слоями пропитанного электрокартона 0,1—0,5 мм. Хорошие результаты для двухполюсных машин дает обмотка «елочкой» (рис. 3.63).

Рис. 3.62. Изоляция якоря под обмотку.(а) и изоляция между секциями.(б)

Рис. 3.63. Укрепление лобовых частей.(а) и обмотка якоря елочкой.(б)

Пайка обмоток, коллекторов, бандажей.Соединение проводников пайкой производится при помощи припоя[25]. По температуре расплавления припои делятся на мягкие (олово –свинец) с температурой плавления до ‘230° С и твердые (медь –серебро) с температурой плавления 700° С и выше. Существует также промежуточная группа припоев. Из числа мягких оловя-нисто-свинцовых припоев применяются припои марок ПОС-30—ПОС-90 (цифра обозначает процентное содержание олова) с температурой плавления 180° С. Хорошие результаты дает пайка чистым оловом (температура плавления 230° С). Однако вследствие дефицитности этого металла пайку чистым оловом производят лишь в особо ответственных электрических машинах при наличии повышенных температур

Для якоря шаги 5 11 пазов и 6 Для якоря шаги 12 пазов 5 и 7
1—6 5—10 1—6 6—11
1—7 5—11 1—8 5—1
2—7 6—1 2—7 7—12
2—8 6—2 2—9 7—2
3—8 и т. д. 3—8 и т. д.
3—9 3—10
4—9 1*1—5* 4—9
4—10 11—6 4—11
5—10 12—5
5—12 12—7

Кадмиево-цинково-серебряные припои (ПКДЦ Ср 31) с температурой плавления 250° С применяются для пайки бандажей машин с изоляцией класса Н, а свинцово-серебряные припои (ПССр 2,5) с температурой плавления 280° С, применяются для пайки коллекторов этих машин.

Из числа твердых применяются серебряные припои (П Ср 45—70) с температурой расплавления 660–730° С и медно-фосфористые (ПМФ7, МФ-3) с температурой плавления 710—850° С. К припоям предъявляется ряд требований: они должны в расплавленном виде достаточно хорошо проникать в щели между спаиваемыми поверхностями, т. е. иметь достаточную жидкотекучесть, не должны размягчаться при температурах, лежащих по возможности близко к температуре плавления, и обеспечивать достаточную механическую прочность пайки при этих температурах. Место пайки не должно быть хрупким. Пайка должна иметь достаточно низкое электрическое сопротивление и, кроме того, с течением времени это сопротивление, равно как и механические показатели, не должно ухудшаться за счет окисления и старения.Следует отметить, что припои с большим содержанием свинца более склонны к окислению, а припои медно-фосфористые дают несколько более хрупкие соединения, чем серебряные.

Для того чтобы припой мог дать прочное соединение поверхностей, кроме чистоты их необходимо, чтобы на них не было пленки окислов. При температуре пайки такой пленкой покрыты поверхности любого металла. Для уничтожения пленки окислов служат флюсы: канифоль для мягких паек и бура для твердых. Протравка спаиваемых поверхностей кислотой при пайке токоведущих частей в электрических машинах не допускается, так как кислота разрушает изоляционные материалы.

Канифоль может применяться в твердом виде или в виде спиртового раствора. Бура применяется в виде порошка либо водного раствора. Пайка производится иа-яльной лампой или паяльником. Для ускорения пайки желательно применение электрических паяльников. Для пайки твердым припоем применяются клещи с электронагревом (рис. 3.64) и графитовыми губками,Мягкими припоями паяют коллекторы и бандажи всех машин, статорные и роторные шины и соединения у машин, изолированных по классу А с невысокими рабочими температурами.

Чисто оловянистым припоем рекомендуется паягь коллекторы и бандажи ответственных машин, у которых возможны значительные перегрузки. Для нормальных машин пайка коллекторов и бандажей может производиться припоем ПОС-30—ПОС-60 с 30—6Э%-ным содержанием олова (ГОСТ 1499-42).

Рис. 3.64. Сварочные клещи.

Твердым припоем паяют: шины (стержни) обмоток машин, имеющих высокие перегревы и изолированных по классу В—Н, неизолированные обмотки короткозамкнутых роторов, демпферные клетки и т. д. Твердым припоем производится также соединение медных шин в процессе намотки катушек. Тонкие провода во избежание пережога паяют мягкими припоями.

Технология пайки мягкими припоями предусматривает следующие операции: 1) очистка поверхности места пайки; 2) прогрев места пайки до температуры, при которой припой плавится от прикосновения к месту пайки; 3) обильная промазка канифолью; 4) введение палочки припоя путем прижимания ее к щели между спаиваемыми поверхностями; 5) удаление (тряпкой) излишков припоя в горячем состоянии; 6) остывание и смывание остатков канифоли спиртом.Для лучшего соединения паяемых поверхностей рекомендуется их предварительное облуживание.Пайка коллекторов производится в наклонном положении для того, чтобы олово не затекло за петушки. Прогрев коллектора паяльной лампой должен производиться весьма осторожно, чтобы не отпустить пластин. Обмотка при этом закрывается асбестовой тканью или картоном. У малых коллекторов достаточно прогреть петушки паяльником.То же относится к впайке проводов в ленточные петушки (рис. 3.65). Прорезь в пластине, петушок и конец обмоточного провода должны быть предварительно об-лужены.Наилучшие результаты дает пайка коллекторов в ванне. При этом якорь устанавливают вертикально коллектором вниз. Торцовую часть петушков ставят на асбестовую прокладку, лежащую на борту стального кольца. Кольцо и коллектор прогревают при помощи электрообогрева до температуры 250° С, после чего петушки обильно промазывают канифолью и в канавку между ними и бортом кольца наливают расплавленное олово или припой.При этом методе пайки обеспечивается хорошее проникновение олова во все места, подлежащие пропайке.Олово, естественно, ие должно наливаться выше уровня петушков, чтобы оно не затекало в обмотку.Для выполнения пайки по указанному способу ремонтный цех должен иметь установку для нагрева и набор сменных колец для разных диаметров коллекторов.Весьма удобным (в особенности в условиях ремонта) является способ нагрева петушков при пайке коллекторов, согласно которому коллектор охватывается медным хомутом или проводом, обеспечивающим хороший контакт с пластинами. Один конец от сварочного трансформатора подводят к этому хомуту,а второй конец–к паяльнику, представляющему собой медный стержень с графитовой накладкой, укрепленный в рукоятке из изоляционного материала. Прикосновением графитовой накладки к петушку его разогревают до нужной температуры.

Каждый электрик должен знать:  Как зарядить батарейки в домашних условиях без зарядного устройства

Рис.3.65. Пайка петушков.

Пайка Шин двухслойной обмотки предусматривает подготовку, т. е. охват шин скобочкой и расклиновку их медным клином (рис. 3.65). Ротору дается легкий наклон для предотвращения затекания олова в обмотку.Если шины имеют большое сечение, а скобочка большую длину, то для облегчения пропайки всей поверхности в скобе делают прорези или круглые отверстия (рис. 3.66).

Пайка может быть хорошо выполнена только в том случае, если внутри скобки с расклиненными шинами не остается пустот. В противном случае припой будет вытекать и пайка получится непрочной.

Пайка бандажей после их намотки заключается в равномерной пропайке тонким слоем олова рядом лежащих витков бандажной проволоки, так что образуется как бы сплошной пояс. При этом не должно быть мест, где олово наложено настолько толстым слоем, что закрывает витки бандажной проволоки.

Рис. 3.66. Подготовка стержней роторной обмотки к пайке.(а) и скобка с отверстиями.(б)

Пайку проводов твердым припоем производят в следующей последовательности: 1) подготовка торцов; 2) разогрев до темно-красно-малинового цвета; 3) посыпание бурой до полного закрытия слоем расплавленной буры концов провода; 4) дальнейший нагрев до момента расплавления припоя, после чего необходимо прекратить нагревание; 5) осмотр и опиловка места пайки; проверка прочности ее на изгиб. Припой в виде листочка закладывают между торцами провода. Для прямоугольной меди большого сечения стык выполняют наискось (угол 65°). Концы вкладывают в зажимы и закрепляют один плотно, другой свободно. Нагрев места пайки производят паяльной лампой, автогенной горелкой или электроклещами.

Пайка шин может производиться аналогичными клещами с угольными губками. Припой в виде листочка закладывают под скобу, которая сжимается клещами. На короткое время, необходимое для расплавления припоя, включают ток.Хорошие результаты дает пайка припоем из фосфористой меди МФ-3 (температура плавления 720—740° С)..Подлежащие пайке поверхности очищаются шкуркой и сдавливаются электроклещами. Включением тока место пайки нагревается до 750—800° С, и одновременно кромки спаиваемых поверхностей промазываются припоем. Благодаря высокой текучести этого припоя он распределяется по всей поверхности. Для лучшего растекания припоя плоскость спая желательно расположить наклонно или вертикально.Пайка алюминиевых проводов и шин усложняется тем обстоятельством, что алюминий сильно подвержен окислению. Для пайки алюминиевых проводов между собой и с медными проводами разработаны специальные припои [Л. 1] с температурой плавления 160—450° С, содержащие в основном цинк, олово и добавки: алюминий, медь, серебро, кадмий.Алюминий можио паять оловом при применении ультразвукового паяльника. Такой паяльник имеет, кроме нагревателя, обмотку, питающуюся током частотой 20 000 гц, охватывающую стальной сердечник из специального сплава. Рабочий конец паяльника при этом совершает высокочастотные колебашия, разрушающие окисные планки.

Ремонт роторных обмоток, возбуждения.Обрыв роторной фазы у двигателей с фазным ротором может произойти вследствие распайки соединений или неисправной работы замыкающего механизма[25]. Двигатель при этом может «взять с места», однако в его работе проявляются следующие характерные ненормальности:

1. Колебание тока статорной обмотки.

2. Гудение двигателя, причем характер гула изменяется при изменении нагрузки и числа оборотов.

3. Колебание вращающего момента, приводящее к вибрации двигателя и связанных с ним агрегатов.

4. Сильное уменьшение перегрузочной способности. Двигатель при увеличении нагрузки может снизить число оборотов до половины нормального или при пуске разгоняться только до половины нормального числа оборотов.

5. Перегрев ротора. Обрыв в фазе ротора иногда носит временный характер, т. е. появляется только при вращении ротора под действием центробежных усилий и нагревания и не обнаруживается при измерении сопротивления обмоток фаз неподвижного ротора.Все описанные выше явления могут иметь место и у короткозамкнутого ротора при наличии треснувших стержней или плохой заливки или заварки беличьей клетки.

Наиболее часто встречается двухслойная стержневая роторная обмотка. Соединение стержней производится пайкой или сваркой и является обычно наиболее уязвимым местом обмотки. Загрязнение стержней вблизи места пайки проводящей пылью и маслом приводит часто к поверхностным перекрытиям между стержнями при пуске. В этом случае могут быть рекомендованы тщательное промывание ротора бензином, перепайка соединений и пропитка. Однако в ряде случаев чистка и пропитка при значительном загрязнении и общей изношенности роторной изоляции не являются радикальной мерой и требуется полная перемотка ротора. В этом случае должна быть составлена обмоточная таблица. Ротор должен быть размечен, т. е. должны быть указаны места укладки соединительных дуг и удлиненных или укороченных шагов. После распайки соединений стержни с одной стороны выпрямляются и вытаскиваются из паза. Для облегчения вытаскивания требуется прогрев ротора. Вытаскивать стержни следует при помощи приспособления (рис. 3.67, а, где 1 –вынимаемый стержень; 2—упор; 3 –вал.), значительно ускоряющего и облегчающего удаление старой обмотки. Старую изоляцию стержней удаляют, стержни промывают бензином, отжигают и изолируют вновь. Если необходимо изготовить новые стержни, то их изгибают с одной стороны по образцу старых на приспособлении (рис. 3.67, б).Изоляция роторных стержней по классу А выполняется для напряжений на кольцах до 500 в. Пазовую часть изолируют обкаткой лакобумагой (см. § 2-4) толщиной 0,07 мм шестью слоями для 300 в и десятью для 600 в. Лобовую часть изолируют одним слоем тафтя-иой ленты вполупереирытие 1(300 в) или одним слоем лаколенты толщиной 0,2 мм вполулерекрытие и одним слоем миткалевой ленты вполуперекрытие (500 в).Смешанную изоляцию (класс А—В) выполняют, обматывая весь стержень мйкаленгой ‘(один слой вполуперекрытие для 500 в) и обкатывая пазовые части лаиабумагой.

Рис.3.67. Приспособлениедля вытаскиванияроторныхстержней.(а) и приспособление для гнутья роторных стержней.(б)

Изоляцию роторных стержней по классу В для напряжений до 1 500 в выполняют изолированием стержня и лобовой части мика-лентой толщины 0,13—0,17 мм (один слой .влолуперекрытие для 750 в, два слоя вполуперекрытие для II 000 в, три слоя вполупере-крытие для 1 500 в). В пазовой части сверх микаленты накатывают микафолий толщиной 0,2 (один слой 750 в, два слоя 1 000 в, три слоя 1500 в).На пазовую часть наносят защитный слой электрокартана, лобовые же части обматывают одним слоем тафтяной ленты вполуперекрытие.Стык между изоляцией пазовой и лобовой частей (в тех случаях, когда нет общей ленточной изоляции этих частей) выполняют в виде обратного конуса (см. § 3-16). Изоляцию паза делают одним слоем пропитанного электрокаргана.Изоляцию класса Н выполняют на стекломиканите с пропиткой кремнийорганическими лаками.

Подготовка ротора к укладке обмотки заключается в тщательной проиистКе пазов, наложении пазовой изоляции и изоляции обмоткодержателей. Изоляция цилиндрической нажимной шайбы у малых « средних машин обычно выполняется из пропитанного электрокартона, стягиваемого лентой, с промазкой слоев клеящим лаком.Вблизи мест выхода стержней из паза изоляция нажимной шайбы должна плотно подходить к пазовой изоляции, чтобы при бандажировке не получить излома изоляции в месте выхода из паза. Перед укладкой обмотки рекомендуется нанести на нажимную шайбу ленту с разметкой обмотки.Первыми укладывают со стороны колец (передняя сторона) три соединительные дуги.Плоские лобовые части этих дуг располагаются под лобовыми частями нижних стержней обмотки и должны быть тщательно изолированы от них.Затем со стороны привода (задняя сторона) вдвигают нижние стержни. Выводящие на заднюю сторону концы дуг изгибают по форме лобовой части заложенных нижних стержней. Стержни подбивают вниз фибровым молотком и стягивают тонким временным бандажом. На передней стороне нижние стержни отгибают при помощи двух специальных ключей (рис. 3.68), один из которых надевают на стержень в месте, где кончается вылет, а вторым, надетым рядом с первым, производят отгиб.После этого кладут изоляцию между нижней и верхней лобовыми частями и с передней стороны вдвигают верхние стержни. На передней стороне производят выгиб головки нижней секции для соединения с верхней. На задней стороне у верхних стержней отгибают наклонную часть (кроме головки), стержни осаживают и бандажи-руют. После этого у верхних шин отгибают головку для соединения с нижними. Верхние и нижние шины в соответствии с обмоточной запиской соединяют медными об-луженными скобочками, между стержнями забивают медные луженые клинья, а между скобками для их укрепления забивают деревянные клинья. Тщательно пропаивают скобочки мягким или твердым припоем, причем наилучшим способом пайки стержневой обмотки мягким припоем является погружение мест спая в кольцевую ванну с расплавленным припоем. Далее производят пайку кольцевой шины, соединяющей обмотку в звезду. Соединение в треугольник применяется реже.

Рис.3.68. Ключи для гнутья роторных стержней.

Места пайки стержней подрезают с торца резцом на станке или опиливают. Деревянные клинья выбивают и проверяют изоляцию на корпус. Временный бандаж заменяют постоянным, производят сушку и пропитку ротора.

Повреждение клеток короткозамкнутых роторов проявляется в виде трещин в замыкающих кольцах или в стержнях. Трещины в стержнях могут быть обнаружены по колебанию тока в статоре в опыте короткого замыкания двигателя при поворачивании ротора (беличьей клетки). Обнаружить обрыв стержней короткозамкнуто-го ротора можно при помощи магнитного ярма. Над пазами, где лежат оборванные стержни, притяжения стальной пластинки не будет, а неоновая лампа погаснет’.У роторов, залитых алюминием, трещина в замыкающем кольце может быть после разделки пропаяна специальным припоем: олова 63%, цинка 33%. алюминия 4%.

Для пайки ротор должен быть нагрет до 450° С.Разделанную трещину заливают припоем, после чего ротору дают остыть. Если имеют место трещины в нескольких стержнях алюминиевой клетки, то целесообразно выплавить клетку при 700—750° С и заменить ее на медную или латунную, для чего в пазы вставляют медные или латунные стержни.Сечение стержней и колец должно быть рассчитано таким образом, что электрическое сопротивление новой клетки было бы такое же, как у старой (алюминиевой). Если оно будет меньше, то упадет пусковой момент двигателя, если больше, увеличится нагрев ротора и понизится скорость вращения. По торцам стержни приваривают к медному кольцу.Ремонт роторов с медной клеткой сводится к заварке трещин в кольце и замене треснувшего стержня с последующей впайкой его по торцам в кольцо. Пайка производится медно-фосфористым припоем. Нагрев места пайки производится при помощи автогенной горелки.При изготовлении новых клеток для получения торцового кольца может быть применен следующий метод.• См. § 3-12 и 4-2.IB пазы вставляют медные стержни требуемого сечения, выступающие по обе стороны из пазов ротора, и на торец сердечника кладут два графитовых кольца, одно внутри другого. Зазор между кольцами, в который выходят из пазов стержни, заполняют медной стружкой. Свариваемые места следует посыпать бурой. Угольным электродом стружка оплавляется в сплошное медное кольцо, и графитовые кольца удаляют. Аналогично заливают вторую сторону, после чего наплавленные кольца проходят обточку.Перезаливка алюминием требует специальной технологии, обеспечивающей заливку пазов без трещин, пустот и подобных дефектов. Для заливки применяется алюминий (нормальные двигатели) или алюминиево-марган-цовистый сплав (двигатели с повышенным скольжением). Присадка марганца улучшает литейные свойства сплава, однако резко увеличивает сопротивление. Присадка марганца более 2—3% нецелесообразна, так как увеличивает хрупкость.Наилучшие результаты дает заливка под давлением, требующая специального оборудования. Более доступной для ремонтных цехов является вибрационная заливка, при которой заливаемый ротор помещается на свободном конце балки (другой конец балки заделывается), вибрирующем в вертикальной плоскоеi и под действием двигателя (1 500 об/мин), установленного на конце балки, на валу которого посажен несбалансированный груз. Размах колебаний конца балки должен быть 3—4 мм. Если изготовление установки для вибрационной заливки затруднительно, то для коротких сердечников может быть применен обычный (статический) метод заливки, при котором ротор ставится наклонно и применяются высокие литники.Алюминиевый сплав при заливке должен быть подогрет до 750—800 е С (но не выше 850° С). Температура ротора при заливке обычно составляет около 450° С и не может быть допущена выше 500° С.

Ремонт бандажей. Неисправности бандажей.Неисправности бандажей указаны в табл. 3.31.Намотка новых бандажей производится по данным старых. Данные размотанного бандажа заносятся в обмоточную записку. Если применяется проволока другого сечения, то количество витков изменяют так, чтобы получить прежнее общее сечение бандажа <сечение бандажа пропорционально квадрату диаметра проволоки и числу проволок (витков)].Бандажи должны прочно удерживать обмотку, препятствуя центробежной силе при вращении ротора или якоря выбросить ее из пазов. Чем больше число оборотов и вес меди обмотки, тем больше центробежная 'сила, тем прочнее должен быть бандаж, т. е. больше должно быть его общее поперечное сечение.Бандажировку производят стальной бандажной проволокой с пределом упругости 160 кГ/мм 2 . Бандажи лобовых частей должны быть поставлены в тех местах, где обмотка опирается на обмоткодержатель или нажимную шайбу (рис. 4.68).У быстроходных машин бандажи накладывают по мере укладки обмотки на уравнительные соединения и на нижний и верхний слои обмотки. При таком большом сечении бандажей через них замыкается поток рассеяния пазов, что для машин постоянного тока ухудшает коммутацию. Кроме того, поток рассеяния главных полюсов вызывает в бандажах токи, нагревающие их. Поэтому для быстроходных машин применяется немагнитная стальная или бронзовая бандажная проволока.

Неисправность Причины Ремонт
Разрыв Слишком большое число оборотов ро тора Механические повреждения(задевание ротора за ) Перебандажировка.Усиление сечения бандажа.Перемотка
Распайка Низкая температураплавления припоя.Разогрев вихревымитоками Перепайка оловом, припоем КДЦСр31.Разделение бандажа по ширине на более узкие бандажи
Ржавление Содрана полуда Очистка, полуда, покраска
Сползание Слабый натяг при бандажировке Перебандажировка с пред- варительной сушкой под временными бандажами

Применяемые для бандажировки станки имеют фрикционную передачу и тормоз, действующие от ножной педали, что позволяет получить моментальную остановку и плавный пуск станка. Привод якоря осуществляется переставным пальцем на планшайбе станка, упирающимся в поводок, закрепляемый на валу якоря. Для бандажировки может быть также использован токарный станок.

Для равномерной укладки витков вплотную один к другому у бандажировочных станков предусматривается специальный передвижной суппорт, направляющий проволоку через фибровую колодочку или ролик.

Для бандажировки якорей большого габарита, которые не могут быть поставлены на станок, применяются редукторные привода, вращающие якорь на какихлибо стойках или собственных подшипниках. В последнем случае вкладыши заменяются деревянными смазанными вазелином колодками.

Для якорей с диаметром до 500 мм бандажи могут быть наложены при вращении якоря от руки при помощи двух рычагов. Расчет усилия может быть сделан на основании рекомендуемого натяжения для стальной проволоки по данным табл.3.32.

Диаметр проволоки, мм Рекомендуемое натяжение, кГ
0,8 1,2 1,5 2 30—40 50—60 65—80 100—120 180—200

Для натяжения проволоки служат натяжные приспособления по типу, изображенному на рис. 4-28. Количеством оборотов проволоки вокруг роликов можно отрегулировать желаемое натяжение.

Натяжение стальной проволоки при бандажировке. Величина натяжения должна измеряться. Для этой цели хвостовик натяжного приспособления по рис. 3.68 цепляется к крюку динаномометра. В бандажировочных станках для измерения натяжения динамометр встраивается между роликами суппорта, направляющими проволоку.

Для многослойных бандажей натяжение при намотке каждого последующего слоя уменьшается на 10%. Бухту бандажной проволоки кладут на вертикальную конусную катушку, которая не должна свободно вращаться во избежание распускания или запутывания провода. Намотку бандажа начинают с наложения от руки на сердечник якоря нескольких витков бандажной проволоки, ложащихся поверх идущего с бухты конца проволоки. Образовавшаяся петля при пуске бандажировочного станка затягивается и начинает тянуть бандажную проволоку с бухты. Рукой через тряпку проволоку направляют витками вразбежку до места, где начинается укладка бандажей. Под бандаж ставят прокладки из пропитанного электрокартона (класс А), миканита или асбестового полотна. Прокладки должны быть шире бандажа на 10—12 мм. По мере намотки проволоки прокладки кладут по окружности якоря в стык одна к другой. Вновь намотанные витки плотно подбивают к намотанным ранее при помощи фибровой подбойки и молотка. Через каждые 70—90 мм под проволоку кладут полоски жести толщиной 0,3—0,5 мм, шириной 10 мм. Длину полосок берут больше ширины бандажа на 20 мм.

с тем, чтобы после намотки бандажа концы их можно было загнуть на бандаж и пропаять. Кроме этих полосок, кладут две замочные полоски (скобки), которые удерживают концы бандажа (рис. 3.69).

Намотанный бандаж пропаивают в нескольких местах после чего несколькими витками вразбежку переходят к соседнему бандажу. Когда таким образом будет намотано несколько рядом лежащих бандажей, отделяют проволоку от бухты. Концы бандажей заводят в петлю замочной скобки. Петлю затягивают за конец и пропаивают. Конец проволоки загибают и пропаивают. Пайку скобок проверяют на отгиб тонким ножом. Кроме замочных и нормальных скобок, для удержания узких бандажей между узким и соседним широким бандажами также кладут скобки. Во избежание на-грева токами эти скобки должны ставиться на расстоянии двойного полюсного деления одна от другой.

Окончательная пропайка бандажей производится тонким слоем припоя по всей поверхности его, причем не должно быть наплывов припоя.

При укладке бандажа нужно следить за тем, чтобы натяжение было не слишком большим и чтобы бандаж не врезался в обмотку. С другой стороны, при слабом натяжении бандаж может сползать.Для того чтобы предотвратить сползание бандажей на якорях с миканитовой изоляцией, рекомендуется на разогретый до 70—90° С якорь наложить временный бандаж для осаживания секций. По этим же соображениям не рекомендуется наложение постоянных бандажей до сушки и пропитки якоря. Сушку и пропитку следует делать с временным бандажом, а затем накладывать постоянный.

Рис.3.69. Ролики для натяжения бандажей проволоки (а) и замочные скобки для укрепления бандажей.(б)

Временный бандаж для осаживания секций наматывается вразбежку поверх установленных на пазах деревянных брусков, имеющих ширину, приблизительно равную ширине паза.Если лобовые части покрыты чехлом, то чехол заводится под бандаж. До укладки обмотки чехол со стороны привода бандажируется шпагатом к обмоткодержа-телю, затем заворачивается на головку обмотки и заводится под первый бандаж на сердечнике якоря.

На рис. 3.70 показано приспособление для бандажировки, не требующее приложения больших усилий для вращения якоря (ротора).Нужное число витков бандажной проволоки наматывают на якорь без натяжения; начало и конец проволоки закрепляют на якоре (роторе).После этого на предварительно надетый на проволоку ролик надевают груз и вращением якоря укладывают бандаж.Величина груза Q определяется по формулегде Р –величина натяжения проволоки по табл.Размеры D, d, I см. рис. 3.70. В последнее время для бандажировки якорей начали применять специальную прочную стеклоленту [Л. 1].

Ремонт обмоток возбуждения.Возможные повреждения катушек: межвитковое замыкание, ослабление шек, обрывы, пробой изоляции на корпус[25].

Рис. 3.70. Приспособление для намотки бандажей.

Межвитковые замыкания, ухудшение контакта в местах паек, обрывы могут быть обнаружены по измерению напряжения на катушке при пропускании через нее тока. Межвитковые замыкания дают пониженное напряжение, а ослабление паек—повышенное напряжение на катушке по сравнению с остальными исправными катушками. При большом числе витков в катушке этот метод недостаточно чувствителен. IB этом случае межвитковые замыкания могут быть обнаружены по отсчету ваттметра при надевании катушки 1 на сердечник трансформатора (рис. 3.71). Замкнутые витки обнаружатся также по нагреву катушки и пониженному напряжению на ее зажимах (по сравнению с расчетным).

Рис. 3.71. Испытание катушки на межвитковые замыкания.

Обнаружение межвиткового замыкания в обмотках якоря. Для обнаружения межвиткового замыкания в обмотках якоря последний помещают в переменное электромагнитное поле, создаваемое с помощью внешней статорной катушки. На статорную катушку поступает переменное напряжение с генератора (рис. 3.72). С противоположной стороны от статорной катушки вблизи пазов якоря размещают датчик электромагнитного поля BS. При отсутствии межвиткового замыкания в обмотках наводится напряжение, но из-за симметричного расположения обмоток ток в обмотках отсутствует. Вследствие этого суммарное электромагнитное поле, воздействующее на датчик BS, очень незначительно. В случае межвиткового замыкания в одной из секций симметрия поля и его взаимокомпенсация нарушаются. В пазах, где располагается секция с корот-козамкнутым витком, величина электромагнитного поля резко возрастает, что и регистрируется датчиком BS. Сигнал на выходе детектора D превышает пороговый уровень V компаратора CMP, включается сигнал брака по меж-витковому замыканию (загорается индикатор брака MB и звучит зуммер BF). Чувствительность этой схемы к короткозамкнутым виткам определяется величиной зазора Sc между статором и сердечником якоря, величиной зазора Sbs между датчиком электромагнитного поля BS и пазами, в которых уложены провода обмотки якоря, а также параметрами электронной схемы.

Рис. 3.72. Функциональная схема проверки обмоток якоря на межвитковое замыкание.

Для проверки межвитково-го замыкания и одновременного контроля количества намотанных витков применяется схема рис. 3.73, в которой испытуемая катушка в включается навстречу эталонной а, число витков которой известно и может изменяться при помощи выводов и переключателя. Катушки помещаются на сердечник из листовой электротехнической стали, и в сердечнике при помощи катушки к\—«^ возбуждается переменный (50 гц) магнитный поток.Если испытуемая катушка имеет расчетное число витков и не имеет замыканий между витками, то ваттметры Wx и W2не дают отклонений.Весьма удобными для контроля катушек являются импульсные аппараты типа СМ (см. § 3-12), которые позволяют обнаружить отклонение (другое число витков, наличие замыканий между витками) испытуемой катушки от эталонной. При этом не требуется надевать катушки на сердечник.У синхронных машин межвитковые замыкания в катушках возбуждения могут быть обнаружены возбуждением статора переменным током пониженного напряжения по сравнению с номинальным при неподвижном пн-дукторе. Катушка с короткозамкнутыми витками будетиметь пониженное напряжение.Межвитковые замыкания в катушках возбуждения синхронных машин часто появляются только при вращении ротора под действием центробежной силы. Для определения места повреждения в таких случаях нужно измерить падение напряжения 1 в отдельных катушках ро-i торов на ходу. Для этой j цели делается специальный вывод, соединяющий по очереди межкатушечные соединения с валом машины (рис. 4-33). При помощи медных щеток, наложенных на одно из рабочих колец и вал и соединенных с вольтметром, измеряется напряжение на катушках при вращении ротора.Определение катушки, в которой имеет место замыкание на землю, может быть произведено по схеме потенциометра, приведенн

Схема намотки якоря коллекторного двигателя

Якорь болгарки больше всех узлов подвергается температурным, механическим и электромагнитным нагрузкам. Поэтому он является частой причиной отказа работы инструмента, и как следствие, часто нуждается в ремонте. Как проверить якорь на работоспособность и починить элемент своими руками — в нашей статье.

Устройство якоря болгарки

Якорь двигателя болгарки представляет собой токопроводящую обмотку и магнитопровод, в который запрессован вал вращения. Он имеет на одном конце ведущую шестерню, на другом коллектор с ламелями. Магнитопровод состоит из пазов и мягких пластин, покрытых лаком для изоляции друг от друга.

Схема якоря болгарки

В пазы по специальной схеме уложены по два проводника якорной обмотки. Каждый проводник составляет половинку витка, концы которого попарно соединяются на ламелях. Начало первого витка и конец последнего находятся в одном пазу, поэтому они замкнуты на одну ламель.

Как проверить якорь болгарки на исправность

Виды неисправностей якоря:

  • Пробой изоляции на массу — это замыкание обмотки на металлический корпус ротора. Происходит из-за разрушения изоляции.
  • Распайка коллекторных выводов.
  • Неравномерный износ коллектора.

    Если якорь неисправен, происходит перегрев двигателя, оплавляется изоляция обмотки, витки коротко замыкаются. Отпаиваются контакты, соединяющие обмотку якоря с пластинами коллектора. Прекращается подача тока и двигатель перестаёт работать.

    Виды диагностики якоря:

    • визуально;
    • мультиметром;
    • лампочкой;
    • специальными приборами.

    Стандартная диагностика

    Прежде чем взять прибор для диагностики, осмотрите якорь. На нём могут быть повреждения. Если проводка оплавилась, подгоревший изоляционный лак оставит чёрные следы или специфический запах. Можно увидеть погнутые и смятые витки либо токопроводящие частицы, например, остатки припоя. Эти частицы являются причиной короткого замыкания между витками. Ламели имеют загнутые края, называемые петушками, для соединения с обмоткой.

    Из-за нарушения этих контактов ламели выгорают.

    Другие повреждения коллектора: приподнятые, изношенные или пригоревшие пластины. Между ламелями может скапливаться графит от щёток, что тоже указывает на короткое замыкание.

    Загнутые пластины коллектора

    Как проверить с помощью мультиметра

    • Поставьте сопротивление 200 Ом. Соедините щупы прибора с двумя соседними ламелями. Если сопротивление одинаковое между всеми соседними пластинами, значит, обмотка исправна. Если сопротивление менее 1 Ом и очень близко к нулю, есть короткое замыкание между витками. Если сопротивление выше среднего в два и более раз, значит, есть обрыв витков обмотки. Иногда при обрыве сопротивление настолько велико, что прибор зашкаливает. На аналоговом мультиметре стрелка уйдёт до конца вправо. А на цифровом ничего не покажет.

    Диагностика обмотки якоря мультиметром

    Видео: как проходит проверка

    Если у вас нет тестера, воспользуйтесь лампочкой с напряжением 12 вольт мощностью до 40 Вт.

    Как проверить ротор болгарки с помощью лампочки

    • Возьмите два провода и соедините их с лампой.
    • На минусовом проводе сделайте разрыв.
    • Подайте на провода напряжение. Концы разрыва приложите к пластинам коллектора и прокрутите его. Если лампочка горит, не меняя яркости, значит, короткого замыкания нет.
    • Проведите тест замыкания на железо. Соединяйте один провод с ламелями, а другой с железом ротора. Потом с валом. Если лампочка будет гореть, значит, есть пробой на массу. Обмотка замыкает на корпус ротора или вал.

    Эта процедура аналогична диагностике мультиметром.

    Проверка индикатором короткозамкнутых витков (ИКЗ)

    Попадаются якоря, у которых не видно проводов, подсоединённых к коллектору из-за заливки непрозрачным компаундом или из-за бандажа. Поэтому трудно определить коммутацию на коллекторе относительно пазов. Поможет в этом индикатор короткозамкнутых витков.

    Этот прибор имеет небольшие размеры и прост в эксплуатации.

    Сначала проверьте якорь на отсутствие обрывов. Иначе, индикатор не сможет определить короткое замыкание. Для этого тестером измерьте сопротивление между двумя соседними ламелями. Если сопротивление превышает среднее хотя бы в два раза, значит, есть обрыв. При отсутствии обрыва переходите к следующему этапу.

    Регулятор сопротивления позволяет выбрать чувствительность прибора. У него имеются две лампочки: красная и зелёная. Настройте регулятор так, чтобы красная лампочка начала гореть. На корпусе индикатора есть два датчика в виде белых точек, расположенных на расстоянии 3 сантиметра друг от друга. Приложите индикатор датчиками к обмотке. Медленно крутите якорь. Если загорится красная лампочка, значит, есть короткое замыкание.

    Видео: ИКЗ в работе

    Диагностика прибором проверки якорей (дросселем)

    Прибором проверки якорей определяют наличие межвиткового замыкания обмотки. Дроссель представляет собой трансформатор, у которого есть только первичная обмотка и вырезан магнитный зазор в сердечнике.

    Схема прибора проверки якорей

    Когда мы кладём ротор в этот зазор, его обмотка начинает работать как вторичная обмотка трансформатора. Включите прибор и положите на якорь металлическую пластину, например, металлическую линейку или ножовочное полотно. Если имеется межвитковое замыкание, от местного перенасыщения железа пластина будет вибрировать либо намагничиваться к корпусу якоря. Поворачивайте якорь вокруг оси, перемещая пластину так, чтобы она лежала на разных витках. Если замыкания нет, то пластина будет свободно перемещаться по ротору.

    Прибор проверки якорей

    Видео: Как сделать дроссель своими руками и проверить якорь

    Как отремонтировать якорь в домашних условиях

    Из-за якоря происходит треть поломок шуруповёрта. При каждодневном интенсивном режиме работы неисправности могут возникнуть уже в первые полгода, например, при несвоевременной замене щёток. При щадящем использовании шуруповёрт продержится год и более.

    Якорь можно спасти, если не нарушена балансировка. Если во время работы прибора слышен прерывистый гул и идёт сильная вибрация, то это нарушение балансировки. Такой якорь подлежит замене. А отремонтировать можно обмотку и коллектор. Небольшие короткие замыкания устраняются. Если повреждена значительная часть обмотки, её можно перемотать. Изношенные и сильно повреждённые ламели проточить, нарастить или впаять. К тому же не стоит браться за ремонт якоря, если вы неуверены в своих возможностях. Лучше его заменить или отнести в мастерскую.

    Проточка коллектора

    Со временем на коллекторе образуется выработка от щёток. Чтобы от неё избавиться, необходимо:

      Проточить коллектор, используя резцы для продольного обтачивания, то есть проходные резцы.

    Проходной прямой резец

    Не забудьте очистить ротор от стружки, чтобы не произошло замыкания.

    Видео по теме

    Как перемотать якорь

    Перед тем как разобрать якорь, запишите или зарисуйте направление обмотки. Оно может быть влево или вправо. Чтобы его определить правильно, посмотрите на торец якоря со стороны коллектора. Наденьте перчатки, возьмите острые кусачки или ножовку по металлу. Удалите лобовые части обмотки. Коллектор нужно почистить, а снимать необязательно. Аккуратно, не повреждая пазовые изоляторы, выбейте стержни оставшихся частей обмотки с помощью молотка и металлического зубила.

    Видео: Снимаем обмотку

    Надфилем, не повреждая плёнки изолятора, удалите остатки пропитки. Посчитайте проводники в пазу. Высчитайте число витков в секции и измерьте диаметр провода. Нарисуйте схему. Нарежьте из картона гильзы для изоляции и вставьте их в пазы.

    Видео: Намотка влево и вправо

    После намотки сварите выводы секций с петушками коллектора. Теперь проверьте обмотку тестером и индикатором короткого замыкания. Приступайте к пропитке.

    Инструкция по пропитке (с учётом регулятора числа оборотов)

    • Убедившись в отсутствии проблем, отправьте якорь в электродуховку на прогрев для лучшего протекания эпоксидной смолы.
    • После прогрева поставьте якорь на стол под наклоном для лучшего растекания по проводам. Капните смолой на лобовую часть и медленно крутите якорь. Капайте до появления клея на противоположной лобовой части.

    Пропитка под наклоном

    Сушка якоря на воздухе до полимеризации

    В конце процесса слегка проточите коллектор. Балансируйте якорь при помощи динамической балансировки и болгарки. Теперь проточите окончательно на подшипнике. Необходимо прочистить пазы между ламелями и отполируйте коллектор. Сделайте окончательную проверку на обрывы и замыкания.

    Особенность обмотки для болгарок с регулируемым числом оборотов в том, что ротор намотан с запасом мощности. Плотность тока влияет на число оборотов. Сечение провода завышено, а количество витков занижено.

    Ремонт: Устранение пробоя изоляции

    Если пробой изоляции был небольшой и вы его нашли, необходимо очистить это место от нагара и проверить сопротивление. Если его значение нормальное, заизолируйте провода асбестом. Сверху капните быстросохнущим клеем типа «Супермомент». Он просочится через асбест и хорошо заизолирует провод.

    Если вы так и не нашли место пробоя изоляции, то попробуйте аккуратно пропитать обмотку пропиточным электроизоляционным лаком. Пробитая и непробитая изоляция пропитается этим лаком и станет прочнее. Высушите якорь в газовой духовке при температуре около 150 градусов. Если и это не поможет, попробуйте перемотать обмотку или поменять якорь.

    Пайка пластин коллектора

    Ламели установлены на пластмассовую основу. Они могут быть стёрты до самой основы. Остаются только края, до которых щётки не достают.

    Такой коллектор можно восстановить методом пайки.

    • Из медной трубы или пластины нарежьте необходимое количество ламелей по размерам.
    • После того как зачистили якорь от остатков меди, припаивайте обычным оловом с паяльной кислотой.
    • Когда все ламели припаяны, сделайте шлифовку и полировку. Если нет токарного станка, воспользуйтесь дрелью или шуруповёртом. Вставьте вал якоря в патрон. Сначала отшлифуйте напильником. Потом отполируйте нулевой наждачной бумагой. Не забудьте прочистить пазы между ламелями и измерить сопротивление.
    • Бывают не до конца повреждённые ламели. Чтобы их восстановить, необходимо провести более тщательную подготовку. Слегка проточите коллектор для очистки пластин.

    Иногда даже надежная электродрель выходит из строя. Как свидетельствует статистика, отказы случаются не столько в ее механической, сколько в электрической части. Но если советов по восстановлению электрошнура, замене износившихся щеток, испортившегося выключателя или устранению других простейших неисправностей бытовой техники опубликовано немало, в том числе и на страницах «Моделиста-конструктора» (см., например, № 9’95,6’96,2’97), то о более сложных видах ремонта этого не скажешь. В частности, ощущается явный недостаток материалов об особенностях технического обслуживания и посильного (в условиях домашней мастерской) ремонта ротора коллекторных двигателей, обычно устанавливаемых в дрелях, гайковертах и других ручных электроинструментах.

    Особенностей этих, увы, немало. Разобраться в них вряд ли возможно без уяснения устройства и принципа действия коллекторных двигателей (рис. 1). Нелишне также вспомнить, что в соответствии с законами физики на проводник с током I в магнитном поле напряженностью Н действует сила F, направление которой определяется по так называемому правилу левой руки. Причем если судить по упрощенной схеме, то наибольший крутящий момент создается, когда виток с током находится точно между полюсами электромагнита.

    Однако реальный двигатель развивает максимальную мощность при расположении рабочего витка (петлевой обмотки) под углом опережения (коммутации), который для дрели составляет примерно 45°. При этом переменный ток после электромагнита поступает на щетку А, переходит на ламель А коллектора и далее, по виткам петлевой секции, на ламель Б. Но последняя электрически соединена с антиподом — ламелью Б’, от которой ток через щетку Б и уходит в сеть электропитания.

    Рис. 1. Схема работы и упрошенная конструкции коллекторного двигателя:

    1 — южный полюс электромагнита статора; 2 — истлевая обмотка ротора («+»—условное изображение тока, направленного к плоскости чертежа,а «-» — от нее); 3 — северный полюс электромагнита статора; 4 — медно-графитовая щетка А; 5 — ламель А; 6 — ламель Б; 7 — ламель Б’; 8 — медно-графитовая щетка Б; 9 — ротор;
    а — угол опережения (коммутации); Н— магнитный поток; F — сила выталкивания проводника с током в магнитном поле (определяется правилом левой руки); Fа — сила, действующая на петлевую обмотку с учетом угла коммутации; i— электрический ток; w — угловая скорость вращения ротора

    Однофазные коллекторные двигатели большинства ручных машин — нереверсивные, то есть вращаются лишь в одну, определяемую конкретной схемой включения, сторону. Щетки располагаются со сдвигом геометрической нейтрали на одно-два коллекторных деления. Угол сдвига уточняется экспериментально по минимальному искрению у рабочей поверхности коллектора при номинальной нагрузке для требуемого направления вращения. У реверсивных же двигателей, применяющихся обычно для привода резьбозавертывающих машин, щетки устанавливают на геометрической нейтрали.

    Биение поверхности коллекторов контролируют в ходе техобслуживания двигателя индикатором часового типа при медленном поворачивании (вручную!) якоря или ротора электрических машин. Если же двигатель находится в разобранном состоянии, то якорь или ротор устанавливают в центрах и также поворачивают. При измерениях ножку индикатора устанавливают перпендикулярно к поверхности коллектора. Значение биения (а оно, как правило, не должно превышать 0,05—0,06 мм) определяют по разности между наибольшим и наименьшим показаниям прибора.

    Контроль профиля — тоже весьма важный элемент при определении технического состояния коллектора. Выполняют эту операцию визуально, обращая внимание на глубину залегания миканитовых прокладок между ламелями, которая должна быть в пределах 0,3—0,5 мм.

    Нарушения пайки или обрывы обычно определяют измерением падений напряжения в местах соединения коллекторных пластин с обмоткой якоря (рис. 2). Соединение выводов петлевых обмоток с соответствующими коллекторными пластинами считается удовлетворительным, если падения напряжения в местах пайки не отличаются более чем на ±10 процентов среднего значения.

    Рис. 2. Схема проверки электрического соединения пластин коллектора с петлевыми обмотками ротора:

    1 — электрический щуп (4 шт.); 2 — коллектор с ламелями; 3 — проверяемая петлевая обмотка; 4 — стрелочный милливольтметр; 5 — гальваническая батарея; 6 — переменный резистор; номиналы элементов 4—6 уточняются в ходе предварительной настройки схемы

    Случается, что сами обмотки настолько плохи, что целесообразна замена всего ротора (якоря) на новый. Ну а если такой возможности нет, приходится идти на перемотку даже в условиях домашней мастерской. Дело это весьма хлопотное; для его выполнения необходимо располагать соответствующими инструментами, приспособлениями, расходными материалами и, конечно же, схемой-разверткой (желательно — с круговой диаграммой) намотки.

    Например, перемотке подлежит ротор электрической дрели ИЭ1035Э1У2. У него — XII пазов (в дальнейшем для краткости — п) и 24 ламели (л).

    Для верности вооружимся круговой диаграммой (рис. 3). Пусть щетка контактирует с ламелью 1. Значит, нужно закладывать витки секции так, чтобы они составляли с магнитным потоком угол а. Используем ли пVI и пХI или п/ и пХII — угол коммутации будет равняться примерно 45°.

    Намотку необходимо выполнять в соответствии со схемой-разверткой (рис. 3). То есть виток с л1 должен следовать в пХI, затем в пV1 и приходить к л2. С л2 обмотка направляется через пазы I и VI на ламель 3, а с нее (через пХII и пVII) — на л4, откуда (через пXII и пVII) — на ламель 5 и так далее.

    В заключение несколько советов. Как уже отмечалось, уточнение угла а позволяет свести к минимуму искрение между коллектором и щетками во время работы. Увеличение этого угла до 75° почти не сказывается на мощности двигателя.

    Для изоляции петлевых обмоток (секций) от «железа» ротора вполне допустимо использование (вместо дефицитного пленкокартона) шелка. Уложив в пазы треть обмотки, нелишне подстраховаться от межфазного замыкания. Для этого достаточно поместить между витками еще один слой изоляции. Например, из того же шелка.

    Случается, что «припаячные» крючки на ламелях обламываются. Но профиль каждой из этих деталей таков, что позволяет, слегка надрубив мягкую основу, без особых трудностей оснастить их новыми элементами монтажа в виде зацепов. А чтобы последующей пайке обеспечить высокое качество, целесообразно предварительно сделать зубильцем зазубринки на соответствующих местах ламелей.

    Рис. 3. Круговая диаграмма и схема-развертка намотки ротора для электродрели ИЭ1035Э1У2; ламели условно пронумерованы арабскими, а обмотки— римскими цифрами

    Рис. 4. Схема-развертка намотки ротора для популярных ручных сверлильных машин типа ИЭ1008

    Рис. 5. Схема-развертка намотки ротора для популярных ручных сверлильных машин ИЭ2201, имеющих левое вращение ротора

    При невозможности установить, сколько у пришедшей в негодность обмотки было витков и какого провода, для выполнения ремонто-восстановительных работ можно ориентироваться, например, на типовые, характерные для электродрели ИЭ1035, данные. А это значит, что подойдет провод ПЭВ2-0.2 (хотя лучше—в шелковой изоляции, типа ПЭЛШО-0,2). Намотка — по 40 витков в секции.

    Выполняя намотку, следует учитывать, что в ходе эксплуатации нагрузку им предстоит испытывать довольно-таки напряженную. На каждый грамм проводов вращающегося ротора действует сила в 15 г. Отсюда и требование: обновляя обмотку, надо обязательно пропитывать ее в пазах эпоксидным клеем.

    Если после ремонта двигателя дрель стала вращаться не в ту сторону, необходимо изменить направление тока в обмотках ротора на противоположное. А для этого поменять друг с другом два провода, чтобы ток, шедший от статора на щетку А (рис. 1), поступал на щетку Б.

    В. ЗОРИН, Краснодарский край

    Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter, чтобы сообщить нам.

    Если вы определили, что в вашем перфораторе вышел из строя ротор, а средств на новый у вас нет, или есть желание воскресить деталь своими руками, то эта инструкция для вас.

    Устройство перфоратора Макита настолько простое, что ремонт Makita 2450, 2470 не вызывает особых затруднений. Главное, придерживаться наших советов.

    Кстати, ремонт перфоратора своими руками может выполнить практически каждый пользователь, имеющий начальные навыки слесаря.

    С чего начать?

    Поскольку устройство перфоратора несложное, то ремонт перфоратора makita надо начинать с его разборки. Разборку перфоратора лучше всего выполнять по уже проверенному порядку.

    Алгоритм разборки перфоратора:

    1. Снимаете заднюю крышку на ручке.
    2. Извлекаете электрические угольные щетки.
    3. Отсоединяете корпус механического блока и корпус статора.
    4. От механического блока отсоединяете ротор.
    5. Из корпуса статора извлекаете статор.

    Запомните, корпус статора зеленого цвета, корпус механического блока с ротором черного цвета.

    Отсоединив ротор от механического блока, переходим к определению характера неисправности. Ротор Makita HR2450 поз.54; артикул 515668-4.

    Как найти короткое замыкание в роторе

    Поскольку вы производите самостоятельный ремонт перфораторов, вам необходима
    электрическая схема перфоратора Makita 2450, 2470.

    В перфораторах Макита 2470, 2450 применяются коллекторные электродвигатели переменно тока.

    Определение целостности коллекторного двигателя начинается с общего визуального осмотра. У неисправного ротора поз.54 видны следы подгорелой обмотки, царапины на коллекторе, следы гари на ламелях коллектора. Короткое замыкание можно определить только у ротора, в цепи которого отсутствует обрыв.

    Для определения короткого замыкания(КЗ) лучше всего воспользоваться специальным прибором ИК-32.

    Проверка якоря на КЗ при помощи самодельного индикатора

    Убедившись, с помощью указанного прибора или прибора самодельного, в том, что у ротора между витками короткое замыкание, приступайте к его разборке.

    Роторы перед разборкой

    Перед разборкой обязательно зафиксируйте направление намотки. Это делается очень просто. Взглянув в торец ротора со стороны коллектора, вы увидите направление намотки. Направлений намотки бывает два: по часовой и против часовой стрелки. Зафиксируйте и запишите, эти данные вам обязательно понадобятся при самостоятельной намотке. У ротора перфоратора Makita направление намотки по часовой стрелке, правое.

    Порядок разборки, ремонта, сборки ротора перфоратора

    Вот последовательность ремонта ротора с коротким замыканием обмоток:

    1. Обрезка лобовой части обмоток.
    2. Снятие коллектора и лобовых частей и измерение диаметра снимаемого провода.
    3. Удаление и чистка изоляции пазов с подсчетом количества витков по срезам.
    4. Подборка нового коллектора.
    5. Установка нового коллектора.
    6. Изготовление заготовок из изоляционного материала.
    7. Установка гильз в пазы.
    8. Намотка якоря.
    9. Распайка выводов.
    10. Процесс термоусадки.
    11. Бронирование оболочки.
    12. Пропитка оболочки.
    13. Пропитка коллектора
    14. Фрезерование пазов ламелей коллектора
    15. Балансировка
    16. Зачистка и шлифовка ротора.

    Теперь рассмотрим все по порядку.

    Этап I

    На первом этапе с якоря надо снять коллектор. Коллектор снимается после расточки или распиловки лобовых частей обмотки.

    Разрезка лобовых частей обмотки

    Если вы производите самостоятельный ремонт перфоратора, то распилить лобовые части обмотки можно при помощи ножовки по металлу. Зажав ротор в тисках через алюминиевые прокладки, распилите по кругу лобовые части обмотки, как показано на фото.

    Этап II

    Для освобождения коллектора, последний надо зажать газовым ключом за ламели и провернуть вместе с обрезанной лобовой частью обмотки, проворачивая ключ в разные стороны.

    Второй способ снятия коллектора и лобовых частей

    Ротор при этом зажмите в тиски через прокладки из мягкого металла.

    Аналогично снимаете и вторую лобную часть, используя газовый ключ.

    Всегда контролируйте усилие фиксации ротора в тисках, постоянно подтягивая зажим.

    Этап III

    Когда вы снимите коллектор и боковины обмотки, переходите к удалению из пазов остатков проволоки, следов изоляции. Лучше всего для этого использовать молоток и алюминиевое или медное зубило. Изоляция должна быть удалена полностью, а поверхность канавок зачищена наждачкой.

    Зачищаем пазы от изоляции

    Но перед тем, как удалить следы обмотки из паза, постарайтесь посчитать количество витков, уложенных в нескольких пазах. При помощи микрометра замерьте диаметр используемого провода. Обязательно проконтролируйте, насколько процентов заполнены пазы ротора проводом. При малом заполнении можно использовать при новой намотке провод большего диаметра.

    Замер диаметра провода перед удалением проводов из пазов

    Кстати, зачищать изоляцию можно, обернув наждачной бумагой кусок деревяшки нужного профиля.

    Подберите новый коллектор нужного диаметра и конструкции. Установку нового коллектора лучше всего выполнять на деревянном бруске, установив на него вертикально вал ротора.

    Засунув коллектор на ротор, мягкими ударами молотка через медную наставку запрессовать коллектор на старое место.

    Насаженный новый коллектор

    Подошла очередь к установке гильз изоляции. Для изготовления гильз изоляции используйте электрокартон, синтофлекс, изофлекс, лакоткань. Короче, то, что легче всего приобрести.

    Установка новых гильз в зачищенные пазы

    Теперь самое сложное и ответственное.

    Как намотать ротор своими руками.

    Намотка ротора представляет собой трудоемкий и сложный процесс и требует усидчивости и терпения.

    Вариантов намотки два:

    • Самостоятельно вручную без приспособлений намотки;
    • С применением простейших приспособлений.

    Вариант I

    По первому варианту, надо брать ротор в левую руку, а заготовленный провод нужного диаметра и нужной длины с небольшим запасом в правую и наматывать, постоянно контролируя количество витков. Вращение намотки от себя по часовой стрелке.

    Порядок намотки простой. Закрепите начало провода за подшипник, проденьте в паз ламели и начинайте намотку в пазу ротора напротив паза ламели.

    Вариант II

    Для облегчения процесса намотки можно собрать простое приспособление. Приспособление целесообразно собирать при намотке якорей более одного.

    Вот видео простого приспособления для намотки роторов коллекторного двигателя.

    Приспособление для намотки якоря со счетчиком количества витков

    Но начинать намотку надо с подготовки данных.

    В перечень данных должны входить:

    1. Длина ротора=153 мм.
    2. Длина коллектора=45 мм.
    3. Диаметр ротора=31,5 мм.
    4. Диаметр коллектора=21,5 мм.
    5. Диаметр провода.
    6. Количество пазов= 12.
    7. Шаг катушки =5.
    8. Количество ламелей на коллекторе=24.
    9. Направление намотки катушек ротора=правое.
    10. Процент заполнения пазов проводом=89.

    Данные длинны, диаметра, количество пазов и количество ламелей вы сможете получить во время разборки ротора.

    Диаметр проволоки измеряйте микрометром, когда достанете обмотку из пазов ротора.

    Все данные вам надо собрать во время разборки ротора.

    Алгоритм намотки якоря Макита

    Алгоритм перемотки ротора

    Порядок намотки любого ротора зависит от количества пазов в роторе, количества ламелей коллектора. Направление намотки вы установили перед разборкой и зарисовали.

    На коллекторе выберите ламель отсчета. Это будет начало намотки. Обозначьте начальную ламель точкой при помощи лака для ногтей.

    При разборке ротора мы установили, что у ротора пазов 12, а у коллектора 24 ламели.

    А еще мы установили, что направление намотки по часовой стрелке, если смотреть со стороны коллектора.

    Установив в пазы изоляционные гильзы из электрокартона или его аналога, припаяв конец обмоточного провода к ламели №1, начинаем намотку.

    Провод укладывается в паз 1 напротив, и возвращается через шестой паз(1-6), и так до нужного количества витков с шагом z=5. Середина обмотки припаивается к ламели №2 по часовой стрелке. В эту же секцию наматывается такое же количество витков, а конец провода припаивается к ламели №3. Одна катушка намотана.

    Начало новой катушки производится с ламели №3, середина распаивается на ламели №4, намотка в те же пазы(2-7), а конец на ламели №5. И так до того состояния, когда последняя катушка не закончится на ламели №1. Цикл замкнулся.

    Пропаяв концы обмоток к ламелям коллектора, переходим к бронированию ротора.

    Процесс бронирования оболочки ротора

    Бронирование ротора производится для закрепления обмоток, ламелей и обеспечения сохранности ротор и его частей при работе на высоких оборотах.

    Правильное закрепление обмотки перед пропиткой

    Бронированием называется технологический процесс закрепления катушек ротора при помощи монтажной нити.

    Процесс пропитки катушек ротора

    Пропитку ротора следует выполнять с подключением к сети переменного тока. Это делается при помощи ЛАТРа. Но лучше такую процедуру делать с использованием трансформатора, на обмотку которого подается переменное напряжение через ЛАТР.

    Фото пропитки с ЛАТРом

    Задача состоит в том, что при подаче переменно напряжения витки намотанных катушек вибрируют, нагреваются. А это способствует лучшему прониканию изоляции внутрь витков.

    В качестве изолирующего материала рекомендуется использовать эпоксидный клей.

    Разводится клей в теплом состоянии согласно инструкции. Наносится эпоксидный клей на разогретую обмотку ротора при помощи деревянной лопатки.

    Пропитка ротора перфоратора Makita 2470 в домашних условиях

    После тщательной пропитки дайте ротору остыть. В процессе остывания пропитка затвердеет и станет сплошным монолитом. Вам останется удалить ее потеки.

    Каждый электрик должен знать:  Интегратор

    Процесс зачистки коллектора от излишков пропитки

    Как бы вы тщательно и аккуратно не наносили пропитку, ее частицы попадают на ламели коллектора, затекают в пазы.

    На следующем этапе и надо все пазы и ламели тщательно зачистить, заполировать.

    Пазы можно зачищать куском ножовочного полотна, заточенным как для резки оргстекла. А зачистку ламелей можно производить мелкой наждачной бумагой, зажав ротор в патрон электродрели.

    Сначала зачищается поверхность ламелей, затем фрезеруются пазы коллектора.

    Переходим к балансировке якоря.

    Процесс балансировки якоря


    В обязательном порядке балансировка якорей производится для высокооборотистого инструмента. Перфоратор Макита таковым не является, но проверить балансировку не лишне.

    Правильно отбалансированный ротор значительно увеличит время работы подшипников, уменьшит вибрацию инструмента, снизит шум при работе.Балансировку выполнят на ножах, двух направляющих выставленных, в горизонт при помощи уровня. Ножи устанавливаются на ширину, позволяющую уложить собранный ротор на вал. Ротор должен лежать строго горизонтально.

    Балансировка путем высверливания излишков металла

    Если нарушен баланс ротора, то он всегда будет занимать положение, при котором лишний вес будет внизу. Для компенсации надо с противоположной стороны всунуть груз под прокладку катушек, так чтобы он не выходил за пределы диаметра ротора. А можно засверлить излишки металла со стороны лишнего веса.

    Так, перекатывая ротор на ножах, вы сможете его тщательно отбалансировать.

    Блог-помощника машиниста

    Блог для учащихся…

    Обмотки якоря машины постоянного тока.Уравнительные соединения

    Обмотки якоря предоставляют собой защитную систему проводников определенным образом уложенных в пазы сердечника якоря и присоединенных к коллектору. В настоящие время применяют несколько типов обмоток: 1- петлевая а) простая; б) сложная, 2-волновая а) простая; б) сложная, 3-комбенированая (лягушачья).

    Элементом обмотки якоря является секция, которая содержит один или несколько витков и присоединяется к двум коллекторным пластинам. Секция состоит из активных сторон, где индуктируется эдс и которая уложена в пазы сердечника якоря и лобовых частей соединяющих эти стороны.

    Простая и петлевая обмотка. В простой петлевой обмотке якоря к каждой секции подсоединена к двум рядом лежащим коллекторным пластинам. При укладке секции в пазы сердечника якоря. Начало каждой последующий секции соединяют, с концом предыдущий постепенно перемещаясь, при этом по поверхности сердечника и коллектора, так что за один обход укладывают все секции обмотки. В результате конец последней секции оказывается соединенным с начало первой секции, то есть обмотка замыкается.

    у?- кратчайшее расстояние между активными сторонами одной секции по поверхности якоря называется — первым частичным шагом обмотки по якорю измеряют в элементарных пазах.

    у?- расстояние между активной стороной нижнего слоя первой секции и активной стороны верхнего слоя называют — вторым частичным шагом обмотки по якорю и измеряется в электрических пазах.

    у — результирующий шаг обмотки по якорю представляет собой расстояние между распложенными в одном слое, активными сторонами двух следующих друг за другом секции.

    ук — расстояние между двумя коллекторными пластинами, к которым присоединяют начало и конец называется — шагом по коллектору.

    Вывод: применение элементарных шагов необходимо для того чтобы уложить целое число секций и равномерно уложить по поверхности якоря.

    Простоя волновая обмотка. При последовательности соединения секции находящихся под разными парами полюсов. Комбинированная обмотка (лягушачья) — представляет собой сочетание двух обмоток петлевой и волновой эти обмотки располагаются в одних и тех же пазах и подсоединяются к общему коллектору.

    Параллельные ветви обмотки якоря. Замкнутая якорная обмотка разделяется щетками на несколько параллельных ветвей минимум на две.

    1. Колличеством параллельных ветвей в обмотке якоря зависит от типа обмотки его. В простой обмотке число параллельных ветвей число щеток равно числу главных полюсов.

    2.В простой волновой обмотки число параллельных ветвей не зависит от числа полюсов ровно всегда двум.

    Уравнительные соединения. При петлевых обмотках индуктированная ЭДС в каждой параллельной ветви создаются магнитными потоками определенной парой главных полюсов. Так как магнитными потоками каждой пары полюсов могут, несколько отличатся по величине (неточное расположении полюсов, различное сопротивление магнитной цепи: различное электрическое сопротивление обмоток и т.д.). То эдс наводимой в каждой параллельной цепи так же будут, не одинаковыми в этом случаи они будут создавать уравнительные токи, которые будут, циркулировать по обмотке якоря через параллельно соединенные щетки этих токи будут, перегружать, щетки ухудшая работу машины (повышенное искрение). Для того что уменьшить уравнительные токи приходящие через щетки отдельные секции связывают между собой. Особыми соединениями, по которым замыкаются уравнительные токи, минуя щетки их, называют — уравнительными соединениями. Уравнительные соединения представляют собой изолированные проводники, связывающие точки якорной обмотки с теоретически одинаковыми потенциалами обычно они располагаются с не рабочей стороны коллектора и припаиваются к петушкам.

    На провод обмотки якоря электродвигателя

    § 25.1. Петлевые обмотки якоря

    Основные понятия. Обмотка якоря машины постоянного тока представляет собой замкнутую систему проводников, определенным образом уло­женных на сердечнике якоря и присоединенных к коллектору.

    Элементом обмотки якоря является секция (ка­тушка), присоединенная к двум коллекторным пла­стинам. Расстояние между пазовыми частями секции должно быть равно или мало отличаться от полюс­ного деления [см. (7.1)] (рис. 25.1):

    Здесь — диаметр сердечника якоря, мм.

    Рис. 25.1. Расположение пазовых сторон секции на сердечнике якоря

    Обмотки якоря обычно выполняют двухслой­ными. Они характеризуются следующими парамет­рами: числом секций S; числом пазов (реальных) Z; числом секций, приходящихся на один паз, ; числом витков секции ; числом пазовых сторон вобмотке N; числом пазовых сторон в одном пазу . Верхняя пазовая сторона одной секции и нижняя пазовая сторона другой секции, лежащие в одном пазу, образуют элементарный паз. Число элементарных пазов в реальном пазе опре­деляется числом секций, приходящихся на один паз: (рис. 25.2).

    Рис. 25.2. Элементарные пазы

    Схемы обмоток якоря делают развернутыми, при этом все секции показывают одновитковыми. В этом случае каждой секции, содержащей две пазовые стороны, соответствует один элементарный паз. Концы секций присоединяют к коллекторным пластинам, при этом к каждой пластине присоеди­няют начало одной секции и конец другой, т. е. на каждую секцию приходится одна коллекторная пла­стина. Таким образом, для обмотки якоря справед­ливо , где — число элементарных пазов; К — число коллекторных пластин в коллекторе. Число секций, приходящихся на один реальный паз, определяется отношением .

    Простая петлевая обмотка якоря. В простой петлевой об­мотке якоря каждая секция присоединена к двум рядом лежащим коллекторным пластинам. При укладке секций на сердечнике яко­ря начало каждой последующей секции соединяется с концом предыдущей, постепенно перемещаясь при этом по поверхности якоря (и коллектора) так, что за один обход якоря укладывают все секции обмотки. В результате конец последней секции оказывает­ся присоединенным к началу первой секции, т. е. обмотка якоря замыкается.

    На рис. 25.3, а, б изобра­жены части развернутой схемы простой петлевой обмотки, на которых показаны шаги об­мотки — расстояния между пазовыми сторонами секций по якорю: первый частичный шаг по якорю , второй частич­ный шаг по якорю и резуль­тирующий шаг по якорю .Если укладка секций об­мотки ведется слева направо по якорю, то обмотка называ­ется правоходовой (рис. 25.3, а), а если укладка секций ведется справа налево, то обмотка называется левоходовой (рис. 25.3, ). Для правоходовой обмотки результирующий шаг

    Рис. 25.3. Простая петлевая обмотка:

    а — правоходовая; б — левоходовая; в — развернутая схема

    Расстояние между двумя коллекторными пластинами, к которым присоединены начало и конец одной секции, называют шагом обмотки по коллектору ук. Шаги обмотки по якорю выражают в элементарных пазах, а шаг по коллектору — в коллекторных делениях (пластинах).

    Начало и конец каждой секции в простой петлевой обмотке присоединены к рядом лежащим коллекторным пластинам, следо­вательно, , где знак плюс соответствует правоходовой обмотке, а знак минус — левоходовой.

    Для определения всех шагов простой петлевой обмотки достаточно рассчитать первый частичный шаг по якорю:

    где — некоторая величина, меньшая единицы, вычитая или сум­мируя которую получают значение шага , равное целому числу.

    Второй частичный шаг обмотки по якорю

    Пример 25.1. Рассчитать шаги и выполнить развернутую схему простой петлевой обмотки якоря для четырехполюсной машины (2 =4) постоянного тока. Обмотка правоходовая, содержит 12 секций.

    Решение. Первый частичный шаг по якорю по (25.3)

    Второй частичный шаг по якорю по (25.4)

    Прежде чем приступить к выполнению схемы обмотки, необ­ходимо отметить и пронумеровать все пазы и секции, нанести на предполагаемую схему контуры магнитных полюсов и указать их полярность (25.3, в). При этом нужно иметь в виду, что отмечен­ный на схеме контур является не полюсом, а зеркальным отобра­жением полюса, находящегося над якорем. Затем изображают коллекторные пластины и наносят на схему первую секцию, пазо­вые части которой располагают в пазах 1 и 4. Коллекторные пла­стины, к которым присоединены начало и конец этой секции, обо­значают 1 и 2. Затем нумеруют все остальные пластины и наносят на схему остальные секции (2, 3, 4 и т. д.). Последняя секция 12 должна замкнуть обмотку, что будет свидетельствовать о пра­вильном выполнении схемы.

    Далее на схеме изображают щетки. Расстояние между щетка­ми А и В должно быть равно К/(2 ) =12/4 = 3, т. е. должно соот­ветствовать полюсному делению. Что же касается расположения щеток на коллекторе, то при этом следует руководствоваться сле­дующим. Предположим, что электрический контакт обмотки яко­ря с внешней цепью осуществляется не через коллектор, а непо­средственно через пазовые части обмотки, на которые наложены «условные» щетки (рис. 25.4, а). В этом случае наибольшая ЭДС машины соответствует положению «условных» щеток на геомет­рической нейтрали (см. § 25.4). Но так как коллекторные пластины смещены относительно пазовых сторон соединенных с ними сек­ций на 0,5 (рис. 25.4,б), то, переходя к реальным щеткам, их сле­дует расположить на коллекторе по оси главных полюсов, как это показано на рис. 25.3, в.

    Рис. 25.4. Расположение условных ( ) и реальных(б) щеток

    При определении полярности щеток предполагают, что маши­на работает в генераторном режиме и ее якорь вращается в направлении стрелки (см. рис. 25.3, в). Воспользовавшись прави­лом «правой руки», находят направление ЭДС (тока), наведен­ной в секциях. В итоге получаем, что щетки и , от которых ток отводится во внешнюю цепь, являются положительными, а щетки и B2 — отрицательными. Щетки одинаковой полярно­сти присоединяют параллельно к выводам соответствующей полярности.

    Параллельные ветви обмотки якоря. Если проследить за прохождением тока в секциях обмотки якоря (см. рис. 25.3, в), то можно заметить, что обмотка состоит из четырех участков, соеди­ненных параллельно друг другу и называемых параллельными ветвями. Каждая параллельная ветвь содержит несколько после­довательно соединенных секций с одинаковым направлением тока в них. Распределение секций в параллельных ветвях показано на электрической схеме обмотки (рис. 25.5). Эту схему получают из развернутой схемы обмотки (см. рис. 25.3, ) следующим образом. На листе бумаги изображают щетки и имеющие с ними контакт коллекторные пластины, как это показано на рис. 25.5. Затем со­вершают обход секций обмотки начиная с секции 1, которая ока­зывается замкнутой накоротко щеткой . Далее идут секции 2 и 3, которые образуют параллельную ветвь. Таким же образом обходят все остальные секции. В результате получаем схему с четырьмя параллельными ветвями, по две секции в каждой ветви.

    Рис. 25.5. Электрическая схема обмотки рис. 25.3, в.

    Из полученной схемы следует, что ЭДС обмотки якоря определяется значением ЭДС одной параллельной ветви, тогда как значение тока обмотки определяется суммой токов всех ветвей обмотки:

    где 2 — число параллельных ветвей обмотки якоря; — ток одной параллельной ветви.

    В простой петлевой обмотке число параллельных ветвей равно числу главных полюсов машины: 2 = 2 .

    Нетрудно заметить, что число параллельных ветвей в обмотке якоря определяет значение основных параметров машины — тока и напряжения.

    Пример 25.2. Шестиполюсная машина постоянного тока имеет на якоре простую петлевую обмотку из 36 секций. Определить ЭДС и силу тока в обмотке якоря машины, если в каждой секции наводится ЭДС 10 В, а сечение провода секции рассчитано на ток не более 15 А.

    Решение. Число параллельных ветвей в обмотке 2 = 2 = 6, при этом в каждой параллельной ветви = 36/6 = 6 секций. Следовательно, ЭДСобмотки якоря = 6∙10 = 60 В, а допустимый ток машины = 6∙15 = 90 А.

    Если бы машина при прочих неизменных условиях имела восемь полюсов, то ее ЭДС уменьшилась бы до 40 В, а ток увеличился бы до 120 А.

    Сложная петле­вая обмотка. При не­обходимости полу­чить петлевую обмот­ку с большим числом параллельных ветвей, как это требуется, на­пример, низковольт­ных машинах посто­янного тока, приме­няют сложную петле­вую обмотку. Такая обмотка представляет собой несколько (обычно две) простых петлевых обмоток, уложенных на одном якоре и присоединен­ных к одному коллектору. Число параллельных ветвей в сложной петлевой обмотке 2 =2 , где т — число простых петлевых обмо­ток, из которых составлена сложная обмотка (обычно т = 2). Ширина щеток при сложной петлевой обмотке принимается такой, чтобы ка­ждая щетка одновременно перекрывала т коллекторных пластин, т. е. столько пластин, сколько простых обмоток в сложной. При этом про­стые обмотки оказываются присоединенными параллельно друг дру­гу. На рис. 25.6 показана развернутая схема сложной петлевой обмот­ки, состоящей из двух простых = 2): 2 = 4; = 16.Результирующий шаг обмотки по якорю и шаг по коллектору слож­ной петлевой обмотки принимают равным у = ук = т. Первый частич­ный шаг по якорю определяют по (25.3).

    Пример 25.3. Четырехполюсная машина имеет сложную петлевую обмотку якоря из 16 секций. Выполнить развернутую схему этой обмотки, приняв т — 2. Решение. Шаги обмотки: = =16/4 = 4 паза; у = = 2 паза; = — у = 4-2 = 2 паза.

    Сначала располагаем все секции одной из простых обмоток (секции с нечетными номерами: 1, 3, 5 и т. д.), а концы этих сек­ций присоединением к нечетным пластинам коллектора (рис. 25.6). Затем располагаем на якоре секции другой петлевой обмот­ки с номерами 2, 4, 6 и т. д. Изображаем на схеме щетки шириной в два коллекторных деления. Число параллельных ветвей обмотки 2 =2 =4-2 = 8.

    Рис. 25.6. Развернутая схема сложной петлевой обмотки

    Элементом обмотки якоря является секция, которая своими концами присоединена к двум пластинам коллектора. Секции могут быть одновитковыми и многовитковыми. Пазовые стороны секций расположены в пазах сердечника якоря. Расстояние между пазовыми сторонами секции приблизитеьно равно полюсному делению.

    где Da — диаметр сердечника якоря.

    Обычно обмотки якоря выполняют двухслойными. В зависимости от порядка присоединения секций к пластинам коллектора обмотки разделяют на волновые и петлевые, простые, сложные и комбинированные.

    Простая волновая обмотка

    В простой волновой обмотке концы каждой секции присоединены к пластинам коллектора, находящимся на расстоянии, называемом шагом обмотки по коллектору,

    где К — число коллекторных пластин в коллекторе.

    На рис. 13.5 показана схема простой волновой обмотки якоря. Секции обмотки образуют две параллельные ветви (2а = 2). Число параллельных ветвей в обмотке и число секций в каждой ветви определяют ток Iа и ЭДС Еа обмотки якоря:

    где S — количество секций в обмотке якоря; ес — ЭДС одной секции; Iс — допустимое значение тока в секции.

    Сложная волновая обмотка

    Применяется в машинах постоянного тока, рассчитанных на большие токи. Сложная волновая обмотка состоит из двух простых волновых обмоток, соединяемых щетками параллельно (рис. 13.6). Такая обмотка содержит четыре параллельные ветви, следовательно, ток в ней может быть увеличен в два раза, а ЭДС при этом остается прежней.

    Простая петлевая обмотка

    В машинах постоянного тока низкого напряжения (значительного тока) необходима обмотка якоря с большим числом параллельных ветвей. Таким свойством обладают петлевые обмотки. В простой петлевой обмотке якоря (рис. 13.7) каждая секция присоединена к двум рядом лежащим коллекторным пластинам, а число параллельных ветвей равно числу полюсов, т.е. 2а = 2р.

    Сложная петлевая обмотка

    Для того чтобы распределение токов в параллельных ветвях обмотки якоря было одинаковым, необходимо, чтобы электрическое сопротивление этих ветвей не отличалось друг от друга и чтобы ЭДС, наводимые в секциях, составляющих каждую параллельную ветвь, были одинаковыми. При несоблюдении этих условий между параллельными ветвями появляются уравнительные токи, нарушающие работу щеточно-коллекторного контакта.

    Исключение составляет простая волновая обмотка , секции которой равномерно распределены под всеми полюсами машины, поэтому магнитная не симметрия машины не вызывает появления в этой обмотке уравнительных токов. Что же касается простой петлевой и всех видов сложных обмоток якоря, то в них всегда имеются причины к появлению уравнительных токов. Это приводит к необходимости применения в указанных обмотках так называемых уравнительных соединений, по которым замыкаются уравнительные токи, разгружая щеточно-коллекторный контакт от перегрузки. Уравнительные соединения усложняют изготовление обмотки якоря и ведут к дополнительному расходу обмоточной меди.

    Комбинированная обмотка

    В электрических машинах со значи­тельным током в обмотке якоря простые волновые обмотки неприменимы , так как в этих обмотках число параллельных ветвей не может быть более двух. Чтобы увеличить число параллельных ветвей и избежать нежелательного применения уравнительных соединений в машинах с большой токовой нагрузкой, используют комбинированную обмотку. Такая обмотка состоит из секций волновой и петлевой обмоток, а число параллельных ветвей в ней равно сумме параллельных ветвей петлевой и волновой обмоток. Необходимо, чтобы число параллельных ветвей волновой обмотки было равно числу ветвей петлевой обмотки . Поэтому в четырехполюсной машине комбинированную обмотку выполняют из простой петлевой (2а = 2р = 4) и сложной волновой (m = 2) обмоток. В этом случае число параллельных ветвей комбинированной обмотки равно 2акомб = 4 + 4 = 8. В такой обмотке ветви одной из составляющих обмоток служат уравнительными соединениями для другой. В итоге комбинированная обмотка с таким числом параллельных ветвей оказывается проще сложной петлевой обмотки.

    ДОБАВИТЬ В ЗАКЛАДКИ

    Дизайн и поддержка:
    Александр Кузнецов

    Техническое обеспечение: Михаил Булах

    Программирование: Данил Мончукин

    Маркетинг: Татьяна Анастасьева

    Перевод: Наталья Кузнецова

    При использовании материалов сайта обязательна ссылка на http://www.diagram.com.ua

    сделано в Украине

    Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

    Перемотка якорей: любительский опыт

    С чего начинается перемотка? Конечно, с проверки ЭД на работоспособность. Для начала подключают ЭД к источнику питающего напряжения. Если вал якоря ЭД постоянного тока неподвижен или вращается медленно, то, возможно, неисправен якорь. Однако могут быть и другие причины, например: заклинивание вала ржавчиной, «разбитые» втулки, износ щеток и коллектора, проседание пружин, пересохшая смазка. Для установления причины неисправности разбирают ЭД. Черный с обсыпавшейся эмалью провод на якоре свидетельствует о неисправности якоря. Если визуально якорь выглядит исправным, тогда нужно провести проверку с помощью специального прибора для проверки якорей, например, Э-236.

    При отсутствии такого прибора, омметром (лучше электронным) измеряют сопротивление обмоток между коллекторными пластинами. Отличие сопротивления некоторых обмоток в сторону уменьшения указывает на межвитковое замыкание, сильно завышенное сопротивление — на плохой контакт в местах крепления или пайки провода обмотки к коллекторным пластинам, отсутствие показаний омметра на обрыв в обмотке. К сожалению, определить такую неисправность якоря, как межвитковое замыкание, бывает сложно из-за применяемого в обмотках провода большого сечения и малого количества витков. В случае если не удалось обнаружить неисправность, а сомнения остались, можно собрать ЭД с заведомо исправным якорем.

    Для измерения пробоя изоляции на корпус измеряют омметром сопротивление между коллекторными пластинами и валом якоря. Если сопротивление изоляции ниже 10 кОм, то якорь считается пробитым. При подключении электродрели, пылесоса, миксера к источнику питания, внешне неисправности якоря проявляются в снижении оборотов, сильном искрении щеток («круговой огонь»), значительном нагреве якоря, в отсутствии реакции на подключение напряжения и присутствии запаха горелой изоляции. Детальную проверку начинают с редуктора, выключателя, регулятора оборотов, щеток, а также искрогасящих и помехоподавительных конденсаторов, с проверки на наличие обрыва в проводах, дефектов подшипников. После этого устройство разбирают окончательно и проверяют якорь. Методы проверки такие же, как и для якорей ЭД постоянного тока. Характерная неисправность только для якорей ЭД переменного тока — механическое повреждение обмотки посторонними частицами, попавшими через вентиляционные отверстия.

    Неисправный якорь подготавливают к перемотке. При этом микрометром измеряют диаметр провода (сначала с эмалью, затем без эмали), подсчитывают количество витков в секции, определяют способ намотки, а также порядок подключения обмоток к коллекторным пластинам. Полученные результаты измерений сравнивают со справочными данными и выбирают ближайшее значение. Дело в том, что при измерении практически всегда вносится погрешность из-за деформированного провода (даже после тщательного выравнивания) и невозможности идеального снятия изоляции. В ЭД, применяющихся в автомобильной технике, остальные параметры определяют при разматывании обмоток якоря. Все данные подробно записывают, а также зарисовывают схему намотки. Подобные меры предохраняют от возможных ошибок.

    Определить параметры намотки в якорях бытовой техники сложнее: обмотки пропитаны специальным лаком для улучшения качества изоляции и закрепления витков, что мешает сматыванию витков при разборке и приводит к обрыву тонкого провода. В этом случае выводы, припаянные к коллектору, отсоединяют и с помощью омметра определяют начала и концы обмоток. Если измерением не удалось выяснить схему намотки, то обмотку разматывают с помощью регулируемого источника напряжения от 0 до12 В. Для этого на начало и конец одной из обмоток подают напряжение и медленно увеличивают его до тех пор, пока провод обмотки не начнет нагреваться. При правильном выборе напряжения провод легко размягчает лак, при этом не перегреваясь.

    Разматывают провод с помощью пинцета, своевременно удаляя лишний провод. Для удаления старой обмотки обрезают выступающие из железа лобовую и заднюю части обмотки отрезным резцом на токарном станке или ножовкой по металлу. Оставшийся провод выбивают из пазов круглым металлическим стержнем. Диаметр стержня подбирают с таким расчетом, чтобы он с минимальным зазором проходил внутри паза, без заклинивания. В некоторых случаях для облегчения удаления остатков провода якорь подогревают.

    После окончательной очистки восстанавливают торцевые изолирующие накладки. Отломавшиеся кусочки пластмассовых накладок приклеивают, а выгоревшие картонные — делают новые. Для облегчения трудоемкой операции вырезания сложного профиля накладки ее упрощают. Вырезанный картонный круг с пробитым в центре отверстием надевают на вал якоря и приклеивают к железу. На окончательно приклеенной накладке выжигают раскаленным гвоздем ненужные участки, находящиеся над пазами железа. Со стороны коллектора накладку для вклейки разрезают на две части. Далее в пазы железа вкладывают вставки из специального картона (прессшпана), необходимые для изоляции провода от железа. Вставку вырезают с таким расчетом, чтобы при помещении в паз ее края выступали наружу на 5 мм. ЭД постоянного тока, применяемые в автомобилях, менее требовательны к качеству изоляции. Здесь допустимо применение любого тонкого картона, даже бумаги.

    Схемы обмоток большинства автомобильных ЭД простые, поэтому при перемотке проблем обычно не возникает, чего не скажешь о схемах обмоток ЭД бытовой техники.

    На рис.1 показана схема намотки якоря пылесоса, на рис.2 — дрели, на рис.3 — миксера.

    Как видно, одна секция может иметь от одной до трех обмоток. Этот фактор определяет количество одновременно наматываемых проводов. Если в секции три обмотки, то нужно три катушки провода и т.д. При намотке применяются ярлычки для обозначения начала и конца каждой обмотки. Для того чтобы после окончания намотки не запутаться в проводах, все катушки нумеруют и ярлычки крепят согласно этим номерам. Порядок нумерации на ярлычках такой: «н 1,1»; «к 1,1»; «н 1,2»; «к 1,2», где буквы «н», «к» — начало и конец, вторая цифра — номер секции, третья цифра — номер обмотки.

    Намотка якоря миксера с таким типом обмотки, как на рис.3, сложнее. Здесь применяют более тонкий провод, вдвое большее количество витков и беспрерывную намотку. Для облегчения намотки используют специальную «иглу». Ее можно сделать из пластмассовой авторучки без пишущего стержня. Несложная доработка состоит в прокалывании отверстия в задней крышке и вклеивании кембрика длиной 5. 7 мм в переднюю часть авторучки. Провод пропускают через «иглу» сзади. Намотка чем-то напоминает шитье.

    Для уплотнения проводов в пазах, при намотке якорей, удобно иметь две палочки (одну палочку круглой формы, в виде гвоздя, а другую — плоской формы, в виде линейки) из неметаллического материала (пластмассы, текстолита, дерева).

    Если в секции три обмотки, то намотку производят сразу тремя проводами. Обычно направление намотки слева направо, в обратном направлении бывает реже, но этот вариант следует иметь в виду при определении схемы намотки. Ошибку в этом случае обнаруживают слишком поздно, только после сборки ЭД. Проявляется она во вращении якоря в противоположном направлении. В этом случае можно попытаться исправить ситуацию, перестановкой местами проводов, подключенных к щеткам.

    Для защиты эмали провода от повреждения выступающие края прессшпана перед намоткой прижимают к углам прорези якоря. После окончания намотки эти края обрезают и с помощью плоской палочки заправляют внутрь паза. Для окончательной фиксации провода аккуратно забивают в паз текстолитовые клинья. Чтобы клинья при забивании не сминали прессшпан, на нижних краях обрезают острые углы, а край, обращенный к обмотке, затачивают наискось.

    В пространство между коллектором и железом якоря до уровня коллектора наматывают толстую нитку. Далее приспособлением, показанным на рис.4, прорезают на краях коллекторных пластин канавки. В приспособление вставляют кусочек ножовочного полотна для резки металла. Ширину канавки регулируют обтачиванием на точиле боковых сторон режущего полотна. Припаивание проводов к коллектору производят паяльником мощностью не ниже 65 Вт. Край жала паяльника должен быть заточен по форме канавки.

    Благодаря такой заточке легко залуживают канавки и вдавливают в них провода. Припой применяют с максимально возможной тугоплавкостью. Чтобы при залуживании провода не зачищать его, прикладывают провод к деревянной пластинке с заранее расплавленной канифолью и производят залуживание.

    Для закрепления проводов припаянных к коллектору обматывают их крепкой ниткой. По окончании работ обмотки покрывают эпоксидным клеем. Этим клеем также закрепляют в пазах текстолитовые клинья. Не рекомендуется вместо эпоксидного клея использовать мебельный лак, так как он ухудшает изоляцию, поэтому лучше применить специальный лак для электромоторов. После пропитки данным лаком, изделие просушивают в термопечи.

    Автор: C.М. Усенко

    Смотрите другие статьи раздела Электродвигатели.

    Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

    Рекомендуем скачать в нашей Бесплатной технической библиотеке:

    Намотка якоря своими руками

    Намотка якорей мелких машин

    Обмотки якорей мелких машин укладываются непосредственно в пазы якоря без предварительной заготовки секций. Достоинства такой обмотки следующие:

    минимальные размеры вылетов лобовых частей обмотки, что дает значительную экономию обмоточного провода (для двухполюсных машин);

    намотка ведется одним концом, что представляет известные удобства при работе и не дает отходов.

    Подготовка якоря к обмотке

    Подготовка якоря к обмотке заключается в осмотре исправности стали якоря и в его изолировке.

    Изолировка якоря состоит из трех основных процессов:

    1) изолировки пазов; 2) изолировки вала; 3) изолировки лобовых частей стали якоря.

    Пазовая изоляция состоит обычно из лакоткани, электрокартона, синтокартона или гибкого миканита толщиной 0,1—0,2 мм и бывает одинарная, двойная или тройная. Одинарная изоляция состоит из одного слоя электрокартона, двойная — из одного слоя лакоткани и одного слоя электрокартона, тройная — дополнительно из одного слоя лакоткани.

    Одинарная изоляция применяется для якорей с небольшим рабочим напряжением (12—24 в). Двойная и тройная изоляция используется для якорей с рабочим напряжением 110—220 в.

    Нарезка пазовой изоляции (коробочек) производится с таким расчетом, чтобы вставленная в пазы якоря изоляция выступала за пределы стали на 1—2 мм в каждую сторону.

    Наружная электрокартонная коробочка, обычно называемая проходной, нарезается шире лакоткани на 8—10 мм, для того

    чтобы удобнее было вкладывать проводники обмотки через шлиц стали, предотвращая этим порчу изоляции проводника. Вложенные в пазы изоляционные коробочки обжимаются на месте при помощи деревянных оправок, после чего стороны их плотно, прилегают к стенкам пазов. Этим устраняется возможность порвать коробочки, в особенности на углах, при осаживании обмотки клиньями.

    . Для изолировки задней стороны вала со стороны, противоположной коллектору, где с ним может соприкасаться обмотка, на вал надевается изоляционная трубка из бакелизированной бумаги. Вал со стороны коллектора должен быть изолирован двумя-тремя слоями лакоткани.

    Для защиты лобовых частей обмотки их закрепляют при помощи куска батиста, разрезанного так, как показано на рис. 11-1. Батист надевают на вал, обертывают вокруг него и закрепляют шнуром. По окончании намотки якоря концами батиста (1, 2, 3 и т. д.) обертывают лобовые части обмотки и укладывают их в пазы под клинья, которыми крепится обмотка.

    После изолировки пазов и вала приступают к намотке якоря.

    При ручной намотке малых якорей их держат в одной руке, а другой ведут намотку по часовой стрелке. Катушка с проводником устанавливается возле обмотчика на деревянной подставке, на которой она может вращаться.

    По мере заполнения пазов проводником необходимо обмотку в пазу осаживать фибровым клином. Чтобы при этой осадке не повредить обмотки, фибровый клин натирают парафином.

    Намотку следует вести с натяжением и избегать перекрещивающихся витков как в пазах, так и в лобовой части, чтобы обмотка не занимала слишком много места.

    При намотке необходимо следить за целостью изоляции проводника, а также за тем, чтобы вложенная в пазы изоляция не сдвинулась с места и не завернулась внутрь паза. Впоследствии, при испытании на корпус, это может вызвать пробой.

    Для изолировки верхних секций от нижних в пазы помещают электрокартонные прокладки толщиной от 0,1 до 0,15 мм.

    Рассмотрим для примера намотку якоря двухполюсной машины, имеющей следующие электрические данные:

    число сторон секций в пазу 6;

    число секций в якоре 30;

    число витков в секции 37;

    шаг по стали 4 (из 1-го в 5-й);

    шаг по коллектору 1 (из 1-го во 2-й);

    число коллекторных пластин 30;

    число проводников в пазу 6-37=222.

    Согласно этим данным, в пазу имеется 6 секций, которые можно разделить на 3 верхние и 3 нижние. Приступая к обмотке, начальный конец проволоки оставляют удлиненным и закрепляют на валу. Обмотка ведется одним проводом следующим образом (см. рис. 11-2):

    Намотав из 1-го в 5-й паз одну секцию, состоящую из 37 витков, следует выпустить первую петлю длиной примерно 40 мм. Из второй секции выпускают

    петлю длиннее первой на

    20—30 мм, а из третьей секции выпускается петля длиннее второй на 20—30мм. Вид выпущенных петель показан на рис. 11-2. Таким же способом наматываются 12 секций. 13-ю, 14-ю секции приходится наматывать из 5-го паза в 9-й. В 5-й паз на нижние стороны секций кладется электрокартонная прокладка, чтобы отделить верхние стороны секции во избежание витковых соединений. После намотки 13-й, 14-й и 15-й секций 5-й паз целиком заполнен, а 10-й паз совершенно свободен, остальные же пазы заполнены наполовину. Затем накладываются остальные 15 секций в указанном выше порядке, начиная с 6-го паза.

    После намотки 30 секций конец провода обрезается и свертывается вместе с начальным выпущенным концом первой секции. Все выпущенные петли являются по существу началом одной секции и концом другой. Далее петли очищают от изоляции, надевают на них трубочки из лакоткани и вкладывают их в соответствующие шлицы коллекторных пластин.

    Электрокартонные проходные коробки обрезают по высоте паза и с помощью фибрового клина осаживают обмотку, затем коробочки загибают вперекрой. Поверх загнутых коробок для укрепления обмотки в пазы забивают деревянным ручником фибровые клинья. На лобовую часть задней стороны якоря надевают чехол из батиста и укрепляют его путем подсовывания под забиваемые клинья по окружности якоря.

    В некоторых типах якорей считают удобным насадку коллектора производить после намотки якоря. Коллектор до насадки на вал подвергается электрическому испытанию на корпус и на соединения между пластинами.

    Соединение концов обмотки с коллектором и пайка их

    Для удобства закладки концов обмотки якоря в шлицы коллекторных пластин якорь устанавливается на деревянную подставку. Промежуток между лобовой частью обмотки и коллектором заполняется тафтяной или киперной лентой с таким расчетом, чтобы высота переходов концов не получилась выше коллектора.

    Лента берется такой длины, чтобы, обернув ее вокруг вала необходимым количеством оборотов, получить конец ленты, достаточный для закрепления сверху концов обмотки.

    Перед вкладкой концов обмотки в шлицы следует расправить все петли так, чтобы они ложились в том порядке, в котором производилась намотка секций.

    Приступая к соединению концов обмотки с коллектором, следует руководствоваться данными обмотки. Нам известно, что шаг по пазам равен 4, обмотка петлевая, шаг по коллектору 1—2. Схема соединения концов обмотки дана на рис 11-3, где отмечены также номера пазов и пластин коллектора.

    Первая коллекторная пластина берется следующим образом. Проводим прямую линию посредине первой вложенной секции (эта линия проходит через паз 3) до пересечения с коллектором. Пересекаемая этой линией коллекторная пластина и будет первой. Если же линия попадает между пластинами, то первой считается левая. В эту пластину и должны быть вложены конец 30-й и начало 1-й секции. Во 2-ю пластину вкладывается, соответственно, конец 1-й и начало 2-й секции (петля между 1-й и 2-й секциями) и т. д.

    Концы обмотки вкладывают в шлицы коллектора при помощи фибрового клина или тонкой деревянной лопаточки. На вложенные концы надевается резиновое кольцо, чтобы удержать их от выпадения.

    При закладывании в шлицы каждый конец у коллектора змеевидно переплетается хлопчатобумажной лентой. Поверх переплетенных концов делается один оборот той же лентой. Поверх ленты ставится бандаж из крученого шнура толщиной 0,5—1 мм. Шнур накладывается сначала петлей А (рис. 11-4), на которую затем наматывается бандаж из того же шнура.

    Начиная намотку, бандаж удерживают пальцем, пока не наложат 2—3 оборота шнура в направлении, указанном стрелкой. Затем конец Б пропускается в петлю А и концом В подтягивается под наложенный бандаж. Затянув петлю, концы Б и В отрезают и весь бандаж скрепления покрывают быстросохнущим лаком. Далее якорь передают на запайку концов обмотки в шлицах.

    Механизированная укладка обмотки

    Значительное повышение производительности труда при укладке обмотки якорей достигается применением специальных автоматических и полуавтоматических станков. Так как конструкция этих станков довольно сложна, а производительность велика, то их применение становится целесообразным при массовом производстве однотипных якорей. Имеющиеся станки позволяют механизировать процесс укладки обмотки якорей диаметром до 100— 160 мм и длиной до 400 мм с обмоткой из провода круглого сечения диаметром до 1,5 мм. При механизированной укладке обмотки последовательные операции производятся различными станками. Имеются станки для изолировки паза перед укладкой обмотки, станки для самой укладки обмотки и станки для крепления обмотки в пазах после укладки.

    Наиболее сложными являются станки для укладки обмотки. Механизация этого процесса в имеющихся станках осуществляется тремя различными способами.

    По первому способу вращается якорь, при этом провод сматывается с неподвижной катушки и укладывается в соответствующие пазы с шагом, равным полюсному делению. После укладки необходимого числа витков одной катушки якорной обмотки концы проволоки отрезаются, якорь поворачивается в следующее положение и процесс повторяется до окончания обмотки всего якоря, По второму способу вокруг неподвижного якоря вращается устройство, направляющее провод и укладывающее витки катушки якорной обмотки в пазы.

    По третьему способу провод подается в паз неподвижного якоря челноком, движущимся вдоль паза. После каждого хода челнока якорь поворачивается на одно полюсное деление, совершая колебательное движение. Таким образом, при прямом ходе челнока укладывается провод одной стороны катушки, а при обратном ходе — провод второй стороны той же катушки.

    Как сказано выше, станки для укладки обмотки обладают высокой производительностью. Станок для укладки обмотки якоря с полузакрытым пазом имеет производительность в 10—12 раз больше, чем производительность при ручной укладке.

    Значительно более простыми являются станки для изолировки паза и для крепления обмотки в пазу. На рис. 11-5 показана схема работы станка для изолировки паза. Изоляционная лента, ширина которой равна длине паза, заправляется в паз пуансоном 1, удерживаясь в соседних пазах прижимом 2. После заправки ленты в паз якорь автоматически поворачивается на одно пазовое деление. Станок более сложной конструкции производит разглаживание заложенной ленты и придает ей форму паза.

    Схема работы станка для укрепления обмотки в пазу показана на рис. 11-6. Вместо клина применяется шнур, свернутый из

    бумажных лент. Шнур сдавливается между губками 1 и вдавливается в паз пуансоном 2. Внутри паза шнур расправляется вследствие своей упругости и хорошо уплотняет обмотку в пазу. Операция производится последовательно во всех пазах, после чего станок автоматически останавливается. По описанному принципу работают станки для изолировки и крепления обмотки в пазу Московского машиностроительного завода.

    Во многих бытовых устройствах и самодельных конструкциях в качестве привода используются электрические машины небольшой мощности. Несмотря на высокую надежность электромоторов, их выход из строя по ряду причин – не редкость. Учитывая относительно высокую стоимость этих устройств, практичнее осуществлять их ремонт, а не замену. Предлагаем рассмотреть возможность перемотки электродвигателей в домашних условиях.

    Виды электродвигателей и особенности их ремонта

    Как правило, в быту используются коллекторные моторы постоянного тока и бесколлекторные асинхронные двигатели переменного тока. Именно ремонт этих приводов мы и будем рассматривать. Информацию о принципе действия и конструктивных особенностях асинхронных и коллекторных машин можно найти на нашем сайте.

    Что касается синхронных приводов, то в быту они практически не используются, поэтому в данной публикации эта тема не затрагивается.

    Особенности ремонта асинхронной машины

    Проблемы с двигателем любого типа могут иметь механический или электрический характер. В первом случае свидетельствовать о неисправности может сильная вибрация и характерный шум, как правило, это говорит о проблемах с подшипником (обычно в торцевой крышке). Если вовремя не устранить неисправность, вал может заклинить, что неминуемо приведет к выходу из строя обмоток статора. При этом тепловая защита автоматического выключателя может не успеть сработать.

    «Сгоревшие» провода обмотки статора

    Исходя из практики, в 90% выход из строя асинхронных машин возникают проблемы с обмоткой статора (обрыв, межвитковое замыкание, КЗ на корпус). При этом короткозамкнутый якорь, как правило, остается в рабочем состоянии. Поэтому даже при механическом характере повреждений необходимо произвести проверку электрической части.

    Проверка обмотки

    В большинстве случаев проблема может быть обнаружена по внешнему виду и характерному запаху (см. рис. 1). Если эмпирическим путем неисправность установить не удается, переходим к диагностике, которая начинается с прозвонки на обрыв. Если таковая обнаруживается, выполняется разборка двигателя (этот процесс будет описан отдельно) и тщательный осмотр соединений. Когда дефект не обнаружен, можно констатировать обрыв в одной из катушек, что требует перемотки.

    Если прозвонка не показала обрыва, следует переходить к измерению сопротивления обмоток, при этом учитывать следующие нюансы:

    • сопротивление изоляции катушек на корпус должно стремиться к бесконечности;
    • у трехфазного привода обмотки должны показывать одинаковое сопротивление;
    • у однофазных машин сопротивление пусковых катушек превышает данные показания рабочих обмоток.

    Помимо этого следует учитывать, что сопротивление статорных катушек довольно низкое, поэтому для его измерения бессмысленно использовать приборы с низким классом точности, к таковым относятся большинство мультиметров. Исправить ситуацию можно собрав несложную схему на потенциометре с добавлением дополнительного источника питания, например автомобильной аккумуляторной батареи.

    Схема для измерения сопротивления обмоток

    Методика измерений следующая:

    1. Подключается катушка привода к схеме, представленной выше.
    2. Потенциометром устанавливается ток 1 А.
    3. Производится расчет сопротивления катушке по следующей формуле: , где RК и UПИТ были описаны на рисунке 2. R – сопротивление потенциометра, – падение напряжения на измеряемой катушке (показывает вольтметр на схеме).

    Стоит также рассказать о методике, позволяющей определить место межвиткового замыкания. Это делается следующим образом:

    Статор, освобожденный от ротора, подключается через трансформатор к пониженному питанию, предварительно поместив к нему стальной шарик (например, от подшипника). Если катушки рабочие, шарик будет циклически двигаться по внутренней поверхности безостановочно. При наличии межвиткового КЗ, он «прилипнет» к этому месту.

    Особенности ремонта коллекторных приводов

    У данного типа электромашин чаще возникают механические неисправности. Например, стирание щеток или засорение контактов коллектора. В таких ситуациях ремонт сводится к чистке контактного механизма или замене графитовых щеток.

    Тестирование электрической части сводится к проверке сопротивления обмотки якоря. В этом случае щупы прибора двум соседним контактам (ламелям) коллектора, после снятия показаний производится измерение далее по кругу.

    Проверка обмотки якоря коллекторного электродвигателя

    Отображенное сопротивление должно быть примерно одинаковым (с учетом погрешности прибора). Если наблюдается серьезное отклонение, то это говорит, что имеет место быть межвитковое КЗ или обрыв, следовательно, необходима перемотка.

    Обмоточные данные электродвигателей

    Это справочные данные, поэтому самый надежный способ получить такую информацию – обратиться к соответствующим источникам. Эти данные также могут приводиться в паспорте к изделию.

    В сети можно встретить советы, в которых рекомендуют при перемотке вручную пересчитать витки и измерить диаметр провода. Это трата времени. Значительно проще и надежней по маркировке двигателя найти всю необходимую информацию, в которой будут указаны следующие параметры:

    • номинальные рабочие характеристики (напряжение, мощность, потребляемый ток, число оборотов и т.д.);
    • количество проводов для одного паза;
    • Ø проволоки (как правило, в данном показателе изоляция не учитывается);
    • информация о внешнем и внутреннем диаметре статора;
    • количество пазов;
    • с каким шагом выполняется обмотка;
    • размеры ротора и т.д.

    Ниже представлен фрагмент таблицы с намоточными данными для электромашин типа 5A.

    Пример таблицы с намоточными данными

    Пошаговая инструкция перемотки электродвигателя своими руками

    Необходимо сразу предупредить, что без спецоборудования и навыков работы перемотка катушек будет, скорее всего, бесполезным занятием. С другой стороны отрицательный опыт это тоже опыт. Понимание сложности процесса является лучшим объяснением его стоимости.

    Первый этап – демонтаж

    Мы приводим алгоритм действий для асинхронных машин, он следующий:

    1. Отключаем привод от сети (380 или 220 В).
    2. Демонтируем электромотор с конструкции, где он был установлен.
    3. Снимаем задний защитный кожух охлаждающего вентилятора.
    4. Демонтируем крыльчатку.
    5. Откручиваем крепление торцевых крышек, после чего снимаем их. Начинать желательно с фронтальной части, после ее демонтажа ротор легко «выйдет» с тыловой крышки.
    6. Вытаскиваем ротор.

    Данный процесс можно существенно облегчить, если использовать специальное устройство – съемник. С его помощью легко освободить вал двигателя от шкива или шестерни, в также снять торцевые крышки.

    Съемник для демонтажа

    Мы не будем приводить инструкцию по разборке коллекторного двигателя, поскольку особо не отличается. Строение электромашины данного типа можно найти на нашем сайте.

    Этап второй – снятие обмотки

    Очередность действий следующая:

    1. При помощи ножа снимаем бандажный крепеж и изоляционное покрытие с мест соединений проводов. В некоторых инструкциях рекомендуется зафиксировать схему соединений, например, сделав фотоснимок. Делать это особого смысла нет, поскольку это справочная информация и узнать ее по марке двигателя не составляет проблемы.
    2. Используя зубило, сбиваем верхушки проводов с каждого торца статора.
    3. Освобождаем пазы, используя пробойник соответствующего диаметра.
    4. Очищаем статор от грязи, копоти, лака пропитки.

    Статор, освобожденный от обмотки

    На этом этапе мы рекомендуем остановиться, взять корпус и отвезти его специалистам. Самостоятельный демонтаж позволит снизить стоимость восстановительных работ. Как уже упоминалось выше, без спецоборудования качественно перемотать катушки довольно сложно. Для понимания сложности процесса опишем его технологию, что позволит облегчить выбор.

    Перемотка статора (финальная фаза)

    Процесс состоит из следующих действий:

    1. Установка изоляторов в каждый паз (гильзование).
    2. Толщина материала и его характеристики подбираются по справочнику.
    3. Определяются обмоточные данные по марке двигателя.
    4. На специальном станке производится намотка необходимого количества витков всыпных катушек. В сети можно найти фото и параметры самодельных ручных станков, но качество их работ довольно сомнительное. Станок для намотки всыпной обмотки
    5. Катушечные группы укладываются в пазы, после чего производится их обвязка и соединение. Эти процессы довольно сложные и выполняются вручную.
    6. Осуществляется пропитка. Для этого корпус нагревается до температуры 45°С – 55°С и полностью погружается в емкость с пропиточным лаком. Заливать лаком провода не имеет смысла, поскольку в этом случае все равно останутся пустоты.
    7. После пропитки корпус помещают в специальную камеру, где осуществляется сушка при температуре 130-135°С.
    8. Финальное тестирование катушек омметром.
    9. Сборка и пробный запуск (если в ремонт передавались на только корпус, а и остальные детали и крепления).

    Если на восстановление сдавался только корпус, рекомендуем перед тем, как включать мотор, проверить катушки.

    Перемотка якоря

    Процесс замены обмотки коллекторного двигателя несколько похож за исключением небольших нюансов, связанных с особенностью исполнения. Например, на перемотку отправляют якорь, а не корпус, при условии, что проблема возникла не с катушками возбуждения. Помимо этого имеются следующие отличия:

    • Для намотки применяется специальный станок, более сложной конфигурации.
    • Обязательно необходима проточка, балансировка якоря (в финальной части процесса), а также его чистка и шлифовка.
    • При помощи специального фрезерного станка производится нарезка коллектора.

    Для перечисленных процессов требует спецоборудование, без него перемотка электродвигателей – пустая трата времени.

    Если вы определили, что в вашем перфораторе вышел из строя ротор, а средств на новый у вас нет, или есть желание воскресить деталь своими руками, то эта инструкция для вас.

    Устройство перфоратора Макита настолько простое, что ремонт Makita 2450, 2470 не вызывает особых затруднений. Главное, придерживаться наших советов.

    Кстати, ремонт перфоратора своими руками может выполнить практически каждый пользователь, имеющий начальные навыки слесаря.

    С чего начать?

    Поскольку устройство перфоратора несложное, то ремонт перфоратора makita надо начинать с его разборки. Разборку перфоратора лучше всего выполнять по уже проверенному порядку.

    Алгоритм разборки перфоратора:

    1. Снимаете заднюю крышку на ручке.
    2. Извлекаете электрические угольные щетки.
    3. Отсоединяете корпус механического блока и корпус статора.
    4. От механического блока отсоединяете ротор.
    5. Из корпуса статора извлекаете статор.

    Запомните, корпус статора зеленого цвета, корпус механического блока с ротором черного цвета.

    Отсоединив ротор от механического блока, переходим к определению характера неисправности. Ротор Makita HR2450 поз.54; артикул 515668-4.

    Как найти короткое замыкание в роторе

    Поскольку вы производите самостоятельный ремонт перфораторов, вам необходима
    электрическая схема перфоратора Makita 2450, 2470.

    В перфораторах Макита 2470, 2450 применяются коллекторные электродвигатели переменно тока.

    Определение целостности коллекторного двигателя начинается с общего визуального осмотра. У неисправного ротора поз.54 видны следы подгорелой обмотки, царапины на коллекторе, следы гари на ламелях коллектора. Короткое замыкание можно определить только у ротора, в цепи которого отсутствует обрыв.

    Для определения короткого замыкания(КЗ) лучше всего воспользоваться специальным прибором ИК-32.

    Проверка якоря на КЗ при помощи самодельного индикатора

    Убедившись, с помощью указанного прибора или прибора самодельного, в том, что у ротора между витками короткое замыкание, приступайте к его разборке.

    Роторы перед разборкой

    Перед разборкой обязательно зафиксируйте направление намотки. Это делается очень просто. Взглянув в торец ротора со стороны коллектора, вы увидите направление намотки. Направлений намотки бывает два: по часовой и против часовой стрелки. Зафиксируйте и запишите, эти данные вам обязательно понадобятся при самостоятельной намотке. У ротора перфоратора Makita направление намотки по часовой стрелке, правое.

    Порядок разборки, ремонта, сборки ротора перфоратора

    Вот последовательность ремонта ротора с коротким замыканием обмоток:

    1. Обрезка лобовой части обмоток.
    2. Снятие коллектора и лобовых частей и измерение диаметра снимаемого провода.
    3. Удаление и чистка изоляции пазов с подсчетом количества витков по срезам.
    4. Подборка нового коллектора.
    5. Установка нового коллектора.
    6. Изготовление заготовок из изоляционного материала.
    7. Установка гильз в пазы.
    8. Намотка якоря.
    9. Распайка выводов.
    10. Процесс термоусадки.
    11. Бронирование оболочки.
    12. Пропитка оболочки.
    13. Пропитка коллектора
    14. Фрезерование пазов ламелей коллектора
    15. Балансировка
    16. Зачистка и шлифовка ротора.

    Теперь рассмотрим все по порядку.

    Этап I

    На первом этапе с якоря надо снять коллектор. Коллектор снимается после расточки или распиловки лобовых частей обмотки.

    Разрезка лобовых частей обмотки

    Если вы производите самостоятельный ремонт перфоратора, то распилить лобовые части обмотки можно при помощи ножовки по металлу. Зажав ротор в тисках через алюминиевые прокладки, распилите по кругу лобовые части обмотки, как показано на фото.

    Этап II

    Для освобождения коллектора, последний надо зажать газовым ключом за ламели и провернуть вместе с обрезанной лобовой частью обмотки, проворачивая ключ в разные стороны.

    Каждый электрик должен знать:  Общая теория цифровых фильтров

    Второй способ снятия коллектора и лобовых частей

    Ротор при этом зажмите в тиски через прокладки из мягкого металла.

    Аналогично снимаете и вторую лобную часть, используя газовый ключ.

    Всегда контролируйте усилие фиксации ротора в тисках, постоянно подтягивая зажим.

    Этап III

    Когда вы снимите коллектор и боковины обмотки, переходите к удалению из пазов остатков проволоки, следов изоляции. Лучше всего для этого использовать молоток и алюминиевое или медное зубило. Изоляция должна быть удалена полностью, а поверхность канавок зачищена наждачкой.

    Зачищаем пазы от изоляции

    Но перед тем, как удалить следы обмотки из паза, постарайтесь посчитать количество витков, уложенных в нескольких пазах. При помощи микрометра замерьте диаметр используемого провода. Обязательно проконтролируйте, насколько процентов заполнены пазы ротора проводом. При малом заполнении можно использовать при новой намотке провод большего диаметра.

    Замер диаметра провода перед удалением проводов из пазов

    Кстати, зачищать изоляцию можно, обернув наждачной бумагой кусок деревяшки нужного профиля.

    Подберите новый коллектор нужного диаметра и конструкции. Установку нового коллектора лучше всего выполнять на деревянном бруске, установив на него вертикально вал ротора.

    Засунув коллектор на ротор, мягкими ударами молотка через медную наставку запрессовать коллектор на старое место.

    Насаженный новый коллектор

    Подошла очередь к установке гильз изоляции. Для изготовления гильз изоляции используйте электрокартон, синтофлекс, изофлекс, лакоткань. Короче, то, что легче всего приобрести.

    Установка новых гильз в зачищенные пазы

    Теперь самое сложное и ответственное.

    Как намотать ротор своими руками.

    Намотка ротора представляет собой трудоемкий и сложный процесс и требует усидчивости и терпения.

    Вариантов намотки два:

    • Самостоятельно вручную без приспособлений намотки;
    • С применением простейших приспособлений.

    Вариант I

    По первому варианту, надо брать ротор в левую руку, а заготовленный провод нужного диаметра и нужной длины с небольшим запасом в правую и наматывать, постоянно контролируя количество витков. Вращение намотки от себя по часовой стрелке.

    Порядок намотки простой. Закрепите начало провода за подшипник, проденьте в паз ламели и начинайте намотку в пазу ротора напротив паза ламели.

    Вариант II

    Для облегчения процесса намотки можно собрать простое приспособление. Приспособление целесообразно собирать при намотке якорей более одного.

    Вот видео простого приспособления для намотки роторов коллекторного двигателя.

    Приспособление для намотки якоря со счетчиком количества витков

    Но начинать намотку надо с подготовки данных.

    В перечень данных должны входить:

    1. Длина ротора=153 мм.
    2. Длина коллектора=45 мм.
    3. Диаметр ротора=31,5 мм.
    4. Диаметр коллектора=21,5 мм.
    5. Диаметр провода.
    6. Количество пазов= 12.
    7. Шаг катушки =5.
    8. Количество ламелей на коллекторе=24.
    9. Направление намотки катушек ротора=правое.
    10. Процент заполнения пазов проводом=89.

    Данные длинны, диаметра, количество пазов и количество ламелей вы сможете получить во время разборки ротора.

    Диаметр проволоки измеряйте микрометром, когда достанете обмотку из пазов ротора.

    Все данные вам надо собрать во время разборки ротора.

    Алгоритм намотки якоря Макита

    Алгоритм перемотки ротора

    Порядок намотки любого ротора зависит от количества пазов в роторе, количества ламелей коллектора. Направление намотки вы установили перед разборкой и зарисовали.

    На коллекторе выберите ламель отсчета. Это будет начало намотки. Обозначьте начальную ламель точкой при помощи лака для ногтей.

    При разборке ротора мы установили, что у ротора пазов 12, а у коллектора 24 ламели.

    А еще мы установили, что направление намотки по часовой стрелке, если смотреть со стороны коллектора.

    Установив в пазы изоляционные гильзы из электрокартона или его аналога, припаяв конец обмоточного провода к ламели №1, начинаем намотку.

    Провод укладывается в паз 1 напротив, и возвращается через шестой паз(1-6), и так до нужного количества витков с шагом z=5. Середина обмотки припаивается к ламели №2 по часовой стрелке. В эту же секцию наматывается такое же количество витков, а конец провода припаивается к ламели №3. Одна катушка намотана.

    Начало новой катушки производится с ламели №3, середина распаивается на ламели №4, намотка в те же пазы(2-7), а конец на ламели №5. И так до того состояния, когда последняя катушка не закончится на ламели №1. Цикл замкнулся.

    Пропаяв концы обмоток к ламелям коллектора, переходим к бронированию ротора.

    Процесс бронирования оболочки ротора

    Бронирование ротора производится для закрепления обмоток, ламелей и обеспечения сохранности ротор и его частей при работе на высоких оборотах.

    Правильное закрепление обмотки перед пропиткой

    Бронированием называется технологический процесс закрепления катушек ротора при помощи монтажной нити.

    Процесс пропитки катушек ротора

    Пропитку ротора следует выполнять с подключением к сети переменного тока. Это делается при помощи ЛАТРа. Но лучше такую процедуру делать с использованием трансформатора, на обмотку которого подается переменное напряжение через ЛАТР.

    Фото пропитки с ЛАТРом

    Задача состоит в том, что при подаче переменно напряжения витки намотанных катушек вибрируют, нагреваются. А это способствует лучшему прониканию изоляции внутрь витков.

    В качестве изолирующего материала рекомендуется использовать эпоксидный клей.

    Разводится клей в теплом состоянии согласно инструкции. Наносится эпоксидный клей на разогретую обмотку ротора при помощи деревянной лопатки.

    Пропитка ротора перфоратора Makita 2470 в домашних условиях

    После тщательной пропитки дайте ротору остыть. В процессе остывания пропитка затвердеет и станет сплошным монолитом. Вам останется удалить ее потеки.

    Процесс зачистки коллектора от излишков пропитки

    Как бы вы тщательно и аккуратно не наносили пропитку, ее частицы попадают на ламели коллектора, затекают в пазы.

    На следующем этапе и надо все пазы и ламели тщательно зачистить, заполировать.

    Пазы можно зачищать куском ножовочного полотна, заточенным как для резки оргстекла. А зачистку ламелей можно производить мелкой наждачной бумагой, зажав ротор в патрон электродрели.

    Сначала зачищается поверхность ламелей, затем фрезеруются пазы коллектора.

    Переходим к балансировке якоря.

    Процесс балансировки якоря

    В обязательном порядке балансировка якорей производится для высокооборотистого инструмента. Перфоратор Макита таковым не является, но проверить балансировку не лишне.

    Правильно отбалансированный ротор значительно увеличит время работы подшипников, уменьшит вибрацию инструмента, снизит шум при работе.Балансировку выполнят на ножах, двух направляющих выставленных, в горизонт при помощи уровня. Ножи устанавливаются на ширину, позволяющую уложить собранный ротор на вал. Ротор должен лежать строго горизонтально.

    Балансировка путем высверливания излишков металла

    Если нарушен баланс ротора, то он всегда будет занимать положение, при котором лишний вес будет внизу. Для компенсации надо с противоположной стороны всунуть груз под прокладку катушек, так чтобы он не выходил за пределы диаметра ротора. А можно засверлить излишки металла со стороны лишнего веса.

    Так, перекатывая ротор на ножах, вы сможете его тщательно отбалансировать.

    Кацман М.М. Электрические машины — файл n9.doc

    приобрести
    Кацман М.М. Электрические машины
    скачать (17008.6 kb.)
    Доступные файлы (18):

    n1.doc 2934kb. 09.06.2003 13:59 скачать
    n2.doc 1170kb. 18.10.2003 16:19 скачать
    n3.doc 1254kb. 31.10.2003 12:12 скачать
    n4.doc 2083kb. 20.11.2003 13:37 скачать
    n5.doc 2452kb. 20.11.2003 13:49 скачать
    n6.doc 1278kb. 20.12.2003 02:12 скачать
    n7.doc 839kb. 20.12.2003 18:21 скачать
    n8.doc 579kb. 26.12.2003 17:00 скачать
    n9.doc 1377kb. 26.12.2003 17:03 скачать
    n10.doc 869kb. 23.12.2003 01:15 скачать
    n11.doc 881kb. 26.12.2003 17:08 скачать
    n12.doc 553kb. 23.12.2003 01:37 скачать
    n13.doc 1698kb. 07.06.2004 09:38 скачать
    n14.doc 1038kb. 25.12.2003 21:27 скачать
    n15.doc 3084kb. 31.10.2003 11:58 скачать
    n16.doc 526kb. 24.12.2003 17:54 скачать
    n17.doc 125kb. 24.12.2003 15:07 скачать
    n18.doc 1589kb. 18.12.2003 13:48 скачать

    n9.doc

    Обмотки якоря машин постоянного тока

    § 25.1. Петлевые обмотки якоря

    Основные понятия. Обмотка якоря машины постоянного тока представляет собой замкнутую систему проводников, определенным образом уло­женных на сердечнике якоря и присоединенных к коллектору.

    Элементом обмотки якоря является секция (ка­тушка), присоединенная к двум коллекторным пла­стинам. Расстояние между пазовыми частями секции должно быть равно или мало отличаться от полюс­ного деления [см. (7.1)] (рис. 25.1):

    Здесь — диаметр сердечника якоря, мм.

    Рис. 25.1. Расположение пазовых сторон секции на сердечнике якоря
    Обмотки якоря обычно выполняют двухслой­ными. Они характеризуются следующими парамет­рами: числом секций S; числом пазов (реальных) Z; числом секций, приходящихся на один паз, ; числом витков секции ; числом пазовых сторон в обмотке N; числом пазовых сторон в одном пазу . Верхняя пазовая сторона одной секции и нижняя пазовая сторона другой секции, лежащие в одном пазу, образуют элементарный паз. Число элементарных пазов в реальном пазе опре­деляется числом секций, приходящихся на один паз: (рис. 25.2).

    Рис. 25.2. Элементарные пазы

    Схемы обмоток якоря делают развернутыми, при этом все секции показывают одновитковыми. В этом случае каждой секции, содержащей две пазовые стороны, соответствует один элементарный паз. Концы секций присоединяют к коллекторным пластинам, при этом к каждой пластине присоеди­няют начало одной секции и конец другой, т. е. на каждую секцию приходится одна коллекторная пла­стина. Таким образом, для обмотки якоря справед­ливо , где — число элементарных пазов; К — число коллекторных пластин в коллекторе. Число секций, приходящихся на один реальный паз, определяется отношением .

    Простая петлевая обмотка якоря. В простой петлевой об­мотке якоря каждая секция присоединена к двум рядом лежащим коллекторным пластинам. При укладке секций на сердечнике яко­ря начало каждой последующей секции соединяется с концом предыдущей, постепенно перемещаясь при этом по поверхности якоря (и коллектора) так, что за один обход якоря укладывают все секции обмотки. В результате конец последней секции оказывает­ся присоединенным к началу первой секции, т. е. обмотка якоря замыкается.

    На рис. 25.3, а, б изобра­жены части развернутой схемы простой петлевой обмотки, на которых показаны шаги об­мотки — расстояния между пазовыми сторонами секций по якорю: первый частичный шаг по якорю , второй частич­ный шаг по якорю и резуль­тирующий шаг по якорю .

    Если укладка секций об­мотки ведется слева направо по якорю, то обмотка называ­ется правоходовой (рис. 25.3, а), а если укладка секций ведется справа налево, то обмотка называется левоходовой (рис. 25.3, ). Для правоходовой обмотки результирующий шаг

    Рис. 25.3. Простая петлевая обмотка:

    а — правоходовая; б — левоходовая; в — развернутая схема

    Расстояние между двумя коллекторными пластинами, к которым присоединены начало и конец одной секции, называют шагом обмотки по коллектору ук. Шаги обмотки по якорю выражают в элементарных пазах, а шаг по коллектору — в коллекторных делениях (пластинах).

    Начало и конец каждой секции в простой петлевой обмотке присоединены к рядом лежащим коллекторным пластинам, следо­вательно, , где знак плюс соответствует правоходовой обмотке, а знак минус — левоходовой.

    Для определения всех шагов простой петлевой обмотки достаточно рассчитать первый частичный шаг по якорю:

    где — некоторая величина, меньшая единицы, вычитая или сум­мируя которую получают значение шага , равное целому числу.

    Второй частичный шаг обмотки по якорю

    (25-4)
    Пример 25.1. Рассчитать шаги и выполнить развернутую схему простой петлевой обмотки якоря для четырехполюсной машины (2 = 4) постоянного тока. Обмотка правоходовая, содержит 12 секций.

    Решение. Первый частичный шаг по якорю по (25.3)

    Второй частичный шаг по якорю по (25.4)

    Прежде чем приступить к выполнению схемы обмотки, необ­ходимо отметить и пронумеровать все пазы и секции, нанести на предполагаемую схему контуры магнитных полюсов и указать их полярность (25.3, в). При этом нужно иметь в виду, что отмечен­ный на схеме контур является не полюсом, а зеркальным отобра­жением полюса, находящегося над якорем. Затем изображают коллекторные пластины и наносят на схему первую секцию, пазо­вые части которой располагают в пазах 1 и 4. Коллекторные пла­стины, к которым присоединены начало и конец этой секции, обо­значают 1 и 2. Затем нумеруют все остальные пластины и наносят на схему остальные секции (2, 3, 4 и т. д.). Последняя секция 12 должна замкнуть обмотку, что будет свидетельствовать о пра­вильном выполнении схемы.

    Далее на схеме изображают щетки. Расстояние между щетка­ми А и В должно быть равно К/(2 ) = 12/4 = 3, т. е. должно соот­ветствовать полюсному делению. Что же касается расположения щеток на коллекторе, то при этом следует руководствоваться сле­дующим. Предположим, что электрический контакт обмотки яко­ря с внешней цепью осуществляется не через коллектор, а непо­средственно через пазовые части обмотки, на которые наложены «условные» щетки (рис. 25.4, а). В этом случае наибольшая ЭДС машины соответствует положению «условных» щеток на геомет­рической нейтрали (см. § 25.4). Но так как коллекторные пластины смещены относительно пазовых сторон соединенных с ними сек­ций на 0,5 (рис. 25.4, б), то, переходя к реальным щеткам, их сле­дует расположить на коллекторе по оси главных полюсов, как это показано на рис. 25.3, в.

    Рис. 25.4. Расположение условных ( ) и реальных (б) щеток
    При определении полярности щеток предполагают, что маши­на работает в генераторном режиме и ее якорь вращается в направлении стрелки (см. рис. 25.3, в). Воспользовавшись прави­лом «правой руки», находят направление ЭДС (тока), наведен­ной в секциях. В итоге получаем, что щетки и , от которых ток отводится во внешнюю цепь, являются положительными, а щетки и B2 — отрицательными. Щетки одинаковой полярно­сти присоединяют параллельно к выводам соответствующей полярности.

    Параллельные ветви обмотки якоря. Если проследить за прохождением тока в секциях обмотки якоря (см. рис. 25.3, в), то можно заметить, что обмотка состоит из четырех участков, соеди­ненных параллельно друг другу и называемых параллельными ветвями. Каждая параллельная ветвь содержит несколько после­довательно соединенных секций с одинаковым направлением тока в них. Распределение секций в параллельных ветвях показано на электрической схеме обмотки (рис. 25.5). Эту схему получают из развернутой схемы обмотки (см. рис. 25.3, ) следующим образом. На листе бумаги изображают щетки и имеющие с ними контакт коллекторные пластины, как это показано на рис. 25.5. Затем со­вершают обход секций обмотки начиная с секции 1, которая ока­зывается замкнутой накоротко щеткой . Далее идут секции 2 и 3, которые образуют параллельную ветвь. Таким же образом обходят все остальные секции. В результате получаем схему с четырьмя параллельными ветвями, по две секции в каждой ветви.

    Рис. 25.5. Электрическая схема обмотки рис. 25.3, в.
    Из полученной схемы следует, что ЭДС обмотки якоря определяется значением ЭДС одной параллельной ветви, тогда как значение тока обмотки определяется суммой токов всех ветвей обмотки:

    где 2 — число параллельных ветвей обмотки якоря; — ток одной параллельной ветви.

    В простой петлевой обмотке число параллельных ветвей равно числу главных полюсов машины: 2 = 2 .

    Нетрудно заметить, что число параллельных ветвей в обмотке якоря определяет значение основных параметров машины — тока и напряжения.

    Пример 25.2. Шестиполюсная машина постоянного тока имеет на якоре простую петлевую обмотку из 36 секций. Определить ЭДС и силу тока в обмотке якоря машины, если в каждой секции наводится ЭДС 10 В, а сечение провода секции рассчитано на ток не более 15 А.

    Решение. Число параллельных ветвей в обмотке 2 = 2 = 6, при этом в каждой параллельной ветви = 36/6 = 6 секций. Следовательно, ЭДС обмотки якоря = 6∙10 = 60 В, а допустимый ток машины = 6∙15 = 90 А.

    Если бы машина при прочих неизменных условиях имела восемь полюсов, то ее ЭДС уменьшилась бы до 40 В, а ток увеличился бы до 120 А.

    Сложная петле­вая обмотка. При не­обходимости полу­чить петлевую обмот­ку с большим числом параллельных ветвей, как это требуется, на­пример, низковольт­ных машинах посто­янного тока, приме­няют сложную петле­вую обмотку. Такая обмотка представляет собой несколько (обычно две) простых петлевых обмоток, уложенных на одном якоре и присоединен­ных к одному коллектору. Число параллельных ветвей в сложной петлевой обмотке 2 = 2 , где т — число простых петлевых обмо­ток, из которых составлена сложная обмотка (обычно т = 2). Ширина щеток при сложной петлевой обмотке принимается такой, чтобы ка­ждая щетка одновременно перекрывала т коллекторных пластин, т. е. столько пластин, сколько простых обмоток в сложной. При этом про­стые обмотки оказываются присоединенными параллельно друг дру­гу. На рис. 25.6 показана развернутая схема сложной петлевой обмот­ки, состоящей из двух простых = 2): 2 = 4; = 16. Результирующий шаг обмотки по якорю и шаг по коллектору слож­ной петлевой обмотки принимают равным у = ук = т. Первый частич­ный шаг по якорю определяют по (25.3).

    Пример 25.3. Четырехполюсная машина имеет сложную петлевую обмотку якоря из 16 секций. Выполнить развернутую схему этой обмотки, приняв т — 2. Решение. Шаги обмотки: = =16/4 = 4 паза; у = = 2 паза; = — у = 4-2 = 2 паза.

    Сначала располагаем все секции одной из простых обмоток (секции с нечетными номерами: 1, 3, 5 и т. д.), а концы этих сек­ций присоединением к нечетным пластинам коллектора (рис. 25.6). Затем располагаем на якоре секции другой петлевой обмот­ки с номерами 2, 4, 6 и т. д. Изображаем на схеме щетки шириной в два коллекторных деления. Число параллельных ветвей обмотки 2 = 2 = 4-2 = 8.

    Рис. 25.6. Развернутая схема сложной петлевой обмотки

    § 25.2. Волновые обмотки якоря

    Простая волновая обмотка. Простую волновую обмотку получают при последовательном соединении секций, находящихся под разными парами полюсов (рис. 25.7). Концы секций простой волновой обмотки присоединены к коллекторным пластинам, уда­ленным друг от друга на расстояние шага обмотки по коллектору ук =у. За один обход по якорю укладывают столько секций, сколь­ко пар полюсов имеет машина, при этом конец последней по об­ходу секции присоединяют к пластине, расположенной радом с исходной.

    Простую волновую обмотку называют левоходовой, если ко­нец последней по обходу секций присоединяется к пластине, на­ходящейся слева от исходной (рис. 25.7, а). Если же эта пластина находится справа от исходной, то обмотку называют правоходовой (рис. 25.7, б). Секции волновой обмотки могут быть одновитковыми и многовитковыми. Шаг простой волновой обмотки по кол­лектору

    Знак минус соответствует левоходовой обмотке, а знак плюс — правоходовой. Правоходовая обмотка не получила практического применения, так как ее выполнение связано с дополнительным расходом меди на перекрещивание лобовых частей.

    Первый частичный шаг обмотки определяют по (25.3), а вто­рой частичный шаг .

    Пример 25.4. Четырехполюсная машина постоянного тока имеет простую волновую обмотку якоря из 13 секций. Построить развернутую схему и схему параллельных ветвей этой обмотки.

    Решение. Шаги обмотки: пазов; паза; паза.

    При первом обходе по якорю укладываем секции 1 и 7 (рис. 25.7, в). При втором обходе укладываем секции 13 и 6 и т. д., пока не будут уложены все 13 секций и обмотка не окажется замкнутой. Секции 3, 6 и 9 в рассматриваемый момент времени замкнуты на коротко через щетки одинаковой полярности и провода, соеди­няющие их.

    Рис. 25.7. Простая волновая обмотка: а — правоходовая, б — левоходовая; в — развернутая схема

    Рис. 25.8. Электрическая схема обмотки рис. 25.7, в

    Затем определяем полярность щеток. Далее выполня­ем электрическую схему (схему параллельных ветвей), из которой видно (рис. 25.8), что обмотка состоит из двух параллельных вет­вей (2 = 2). Это является характерным для простых волновых об­моток, у которых число параллельных ветвей не зависит от числа полюсов и всегда равно двум.

    Из рассмотренных схем видно, что секции, входящие в одну параллельную ветвь, равномерно распределены под всеми полю­сами машины. Следует также отметить, что в простой волновой обмотке можно было бы обойтись двумя щетками, например щет­ками и . Но в этом случае нарушилась бы симметрия обмотки, и число секций в параллельных ветвях стало бы неодинаковым: в одной ветви семь секций, а в другой — шесть. Поэтому в ма­шинах с простыми волновыми обмотками устанавливают пол­ный комплект щеток, столько же, сколько главных полюсов, тем более что это позволяет уменьшить значение тока, прихо­дящегося на каждую щетку, а следовательно, уменьшить раз­меры коллектора.

    Сложная волновая обмотка (рис. 25.9). Несколько простых волновых обмоток (обычно две), уложенных на одном якоре, образуют сложную волновую обмотку.

    Рис. 25.9. Развернутая схема сложной волновой обмотки

    Число параллельных ветвей в сложной волновой обмотке 2 = 2 (обычно 2 = 4), где т — чис­ло простых обмоток в сложной (обычно т = 2). Простые обмотки, входящие в сложную, соединяют параллельно посредством щеток. Шаг по коллектору, а следовательно, и результирующий шаг по якорю

    Первый частичный шаг по якорю определяют по (25.3).
    Пример 25.5. Сложная волновая обмотка с = 2 состоит из 18 секций.

    Выполнить развернутую схему этой обмотки, если 2 = 4.

    Решение. Шаги обмотки: паза, пазов; паза.

    Порядок выполнения схемы обмотки такой же, как и при сложной петлевой обмотке: сначала укладывают в пазы якоря одну простую обмотку, состоящую из нечетных секций, а затем другую, состоящую из четных секций (рис. 25.9) Число параллельных ветвей в обмотке 2 = 4.
    § 25. 3. Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря

    Условия симметрии обмотки якоря. Обмотку якоря назы­вают симметричной, если ее параллельные ветви обладают одина­ковыми электрическими свойствами: имеют одинаковые электри­ческие сопротивления и в них индуцируются одинаковые ЭДС. В несимметричной обмотке якоря ток якоря распределяется в парал­лельных ветвях неодинаково, что влечет за собой перегрузку од­них ветвей в недогрузку других. В результате растут электриче­ские потери в обмотке якоря, а полезная мощность машины уменьшается.

    Обмотка якоря становится симметричной лишь при соблюде­нии определенных условий, называемых условиями симметрии.

    Первое условие. Каждая пара параллельных ветвей об­мотки должна состоять из одинакового числа секций. Это условие выполняется, если на каждую пару параллельных ветвей прихо­дится одинаковое число секций, т. е. отношение числа секций S к числу пар параллельных ветвей а обмотки якоря равно целому числу (ц. ч.):

    Нетрудно убедиться, что при несоблюдении этого условия электрическое сопротивление параллельных ветвей, а также их ЭДС становятся неодинаковыми. Это привело бы к неравномер­ному распределению токов в параллельных ветвях со всеми неже­лательными последствиями.

    Второе условие. Секции каждой пары параллельных вет­вей должны занимать на якоре одинаковое число пазов:

    Третье условие. Каждая пара параллельных ветвей об­мотки должна занимать одинаковое положение относительно сис­темы главных полюсов, что выполнимо при

    Для сложной петлевой обмотки . Подставляя это в (25.10), получим

    Отсюда следует, что сложная петлевая обмотка будет симмет­ричной только при т = 2.

    Уравнительные соединения. Даже при соблюдении всех ус­ловий симметрии обмоток ЭДС параллельных ветвей обмотки якоря в многополюсных машинах могут оказаться неодинаковы­ми. Причина этого — магнитная несимметрия, из-за нее магнит­ные потоки одноименных полюсов оказываются неодинаковыми. Происходит это из-за дефектов, возникающих при изготовлении машины: наличия раковин в отливке станины, некачественной сборки полюсов, неправильной центровки якоря, т. е. его перекоса, отчего воздушный зазор под полюсами становится неодинаковым.

    Влияние магнитной несимметрии на работу машины зависит от типа обмотки якоря. В волновых обмотках секции каждой па­раллельной ветви равномерно распределены под всеми полюсами машины, поэтому магнитная несимметрия не влечет за собой не­равенства ЭДС в параллельных ветвях, так как она одинаково влияет на все параллельные ветви обмотки.

    В петлевых обмотках якоря секции, образующие параллель­ную ветвь, расположены под смежной парой полюсов. Поэтому при 2 > 2 магнитная несимметрия становится причиной неравен­ства ЭДС параллельных ветвей, что

    ведет к появлению в обмотке якоря уравнительных токов.

    Рис. 25.10. Уравнительные токи в параллельных ветвях

    простой петле­вой обмотки якоря при магнитной несимметрии

    Например, при неправильной центровке якоря (рис. 25.10, а) ЭДС первой и четвертой параллельных ветвей становятся меньше ЭДС второй и третьей ветвей (зазор под нижним полюсом меньше, чем под верхним). При этом потенциалы щеток и оказывают­ся неодинаковыми и в параллельных ветвях обмотки появляются уравнительные токи (рис. 25.10, б). Эти токи замыкаются через шину, соединяющую указанные щетки, и во внешнюю цепь маши­ны не выходят. Следует обратить внимание, что даже при незна­чительной разности потенциалов между щетками и ток может оказаться весьма значительным, так как электрическое со­противление параллельной ветви невелико. Например, при = 2 В и = 0,01 Ом уравнительный ток = 2/(2·0,01) = 100 А.

    Если при этом нагрузочный ток в параллельной ветви = 200 А, то токи в параллельных ветвях обмотки становятся неоди­наковыми: = 200 100 = 100 А; =200 + 100 = 300 А.

    Неравномерная нагрузка параллельных ветвей ведет к перегреву обмотки и увеличению электрических потерь в ней. Пере­численные явления нарушают нормальную работу машины, на­пример, перегружаются некоторые щетки (в рассматриваемом случае — щетка ), что вызывает интенсивное искрение на коллекторе (см. § 27.3). Для уменьшения неравномерной нагрузки ще­ток в простых петлевых обмотках поступают следующим образом: точки обмотки якоря, потенциалы которых теоретически должны быть одинаковыми, электрически соединяют между собой. В этом случае возникающие в обмотке уравнительные токи замыкаются внутри обмотки без выхода на щетки.

    Указанные соединения выполняют медными проводами и на­зывают уравнительными соединениями первого рода (уравните­лями). Практически доступными для соединения точками равного потенциала являются концы секций, присоединяемые к коллек­торным пластинам, или лобовые части обмотки со стороны, об­ратной коллектору.

    Количество точек в обмотке, имеющих одинаковый потенци­ал, равно числу полюсов в машине. Расстояние между двумя со­седними точками равного потенциала называют потенциальным шагом . При расположении уравнительных соединений со сто­роны коллектора потенциальный шаг выражается числом коллек­торных делений:

    Полное число уравнителей первого рода, которое можно уста­новить в машине, равно

    Однако такое количество уравнительных соединений приме­няют только в машинах большой мощности, например в двигате­лях прокатных станов. В целях экономии меди и упрощения кон­струкции машины обычно применяют неполное число урав­нителей. Например, в четырехполюсных двигателях делают 3—4 уравнительных соединения. Уравнительные соединения выполня­ют проводом, сечение которого составляет 25—50 % сечения про­вода обмотки якоря.

    Пример 25.6. В машине с 2 = 4 и простой петлевой обмоткой якоря из 12 секций необходимо установить уравнители первого рода, снабдив ими каждую вторую пластину.

    Решение. Потенциальный шаг = 12/2 = 6. Полное число урав­нителей = 12/2 = 6.

    В соответствии с условием задачи показываем на схеме 0,5 = 3 уравните­ля, расположив их со стороны коллектора (рис. 25.11) и соединив с пластинами следующим образом: первый уравнитель соединяем с пластинами 1 и 7, второй —с 3 и 9, третий — с 5 и 11.

    Рис. 25.11. Уравнительные соединения первого рода:

    а — развернутая схема обмотки, б — вид со стороны коллектора
    В сложных петлевых и волновых обмотках простые обмотки, образующие сложную, соединены параллельно через щеточный контакт. Но обеспечить одинаковый контакт щеток со всеми про­стыми обмотками практически невозможно, поэтому ток между простыми обмотками распределяется неодинаково, что нарушает равномерное распределение потенциала по коллектору и можем вызвать на нем искрение. Для устранения этого нежелательного явления применяют уравнительные соединения (уравнители) вто­рого рода, с помощью которых простые обмотки, входящие в сложную, электрически соединяют между собой в точках равного потенциала. Таким образом, если уравнители первого рода устра­няют нежелательные последствия магнитной несимметрии, то уравнители второго рода устраняют неравномерность в рас­пределении потенциала по коллектору при сложных обмотках якоря.

    На рис. 25.9 представлена схема сложной волновой обмотки с уравнителями второго рода, соединяющими точки равного потен­циала на лобовых частях обмотки со стороны, противоположной коллектору. Эти точки отстоят друг от друга на расстоянии потен­циального шага

    Секцию 2 соединяют с секцией 11, секцию 3 — с секцией 12 и т. д. (на схеме показаны лишь два уравнителя). Полное число уравнителей определяется по (25.12), но из соображения экономии меди обычно делают неполное число уравнителей второго рода.

    В сложных петлевых обмотках уравнители второго рода вы­полняют, как показано на рис. 25.12. Ввиду того что в этой обмот­ке каждую секцию одной из простых обмоток присоединяют к пластинам коллектора, расположенным через одну (например, к нечетным пластинам), то пластины, находящиеся между ними (на­пример, четные), делят напряжение каждой секции на две части. Для обеспечения равномерного распределения напряжения между пластинами необходимо, чтобы эти части были одинаковыми, т. е. чтобы напряжение между каждой парой рядом лежащих пластин (например 1 и 2) было равно половине напряжения секции. С этой целью в обмотке применяют уравнители второго рода, с помощью которых середину секции со стороны, противоположной коллектору, соединяет с промежуточной пластиной (например, середину секции, присоединенной к пластинам 1 и 3, соединяют с пласти­ной 2, как это показано на рис. 25.12). Такой уравнитель прихо­дится «протягивать» между валом и сердечником якоря через спе­циальное отверстие.

    Таким образом, если в сложных волновых обмотках применяют лишь уравнители второго рода, то в сложных петлевых обмотках необхо­димы как уравнители первого, так и уравнители второго рода.

    Рис. 25.12. Уравнительные соединения второго

    рода в сложной петлевой обмотке якоря
    Комбинированная обмотка. Комбинированная (лягушачья) обмотка представляет собой сочетание петлевой и волновой обмоток, распо­ложенных в одних пазах и присоединенных к общему коллектору. Секция этой обмотки

    показана на рис. 25.13, а. Так как каждая из составляющих обмоток двухслойная, то комбинированную обмотку укладывают в пазах якоря в четыре слоя, а к каждой пластине коллектора припаивают по четыре проводника.

    Достоинство комбинированной обмотки — большое число параллельных ветвей при отсут­ствии уравнительных соединений. Однако неко­торая технологическая трудность в выполнении комбинированных обмоток ограничивает их применение машинами постоянного тока большой мощности, а также быстроходными машинами, в которых выполнение уравни­телей затруднено.

    Рис. 25.13. Комбинированная обмотка якоря
    На рис. 25.13, б показана часть развернутой схемы комбинированной обмотки. Шаги секций комбинированной обмотки принимают одинаковыми . Шаг по якорю комбинированной обмотки равен сумме шагов составляющих обмоток:

    т. е. шаг комбинированной обмотки по якорю равен потенциаль­ному шагу [см. (25.11)]. Поэтому пластины коллектора, которые должны быть соединены уравнителями, в комбинированной об­мотке оказываются соединенными секциями.

    Следует обратить внимание, что комбинированная обмотка выполнима лишь при условии равенства чисел параллельных вет­вей в волновой и петлевой составляющих обмотках. При этом ЭДС параллельных ветвей обмоток должны быть одинаковыми. В петлевой обмотке число параллельных ветвей 2 = 2 , в волновой обмотке 2 =2. Для получения одинакового числа параллельных ветвей в обмотках волновую обмотку выполняют сложной с чис­лом = р. Число параллельных ветвей в комбинированной об­мотке 2 = 2 + 2 = 4 .

    § 25.4. Электродвижущая сила и электромагнитный момент машины постоянного тока

    Электродвижущая сила. Она наводится в обмотке якоря ос­новным магнитным потоком. Для получения выражения этого по­тока обратимся к графику распределения индукции в зазоре ма­шины (в поперечном сечении), который при равномерном зазоре в пределах каждого полюса имеет вид криволинейной трапеции (рис. 25.14, а, график 1). Заменим действительное распределение индукции в зазоре прямоугольным (график 2), при этом высоту прямоугольника примем равной максимальному значению индук­ции , а ширину — равной величине , при которой площадь прямоугольника равна площади, ограниченной криволинейной трапецией. Величина называется расчетной полюсной дугой. В машинах постоянного тока расчетная полюсная дуга мало отлича­ется от полюсной дуги :

    или, воспользовавшись коэффициентом полюсного перекрытия , получим

    С учетом (25.14) основной магнитный поток (Вб)

    Здесь — полюсное деление, мм; — расчетная длина якоря, мм.

    Рис. 25.14. Распределение магнитной индукции

    в воздуш­ном зазоре машины постоянного тока
    Коэффициент полюсного перекрытия имеет большое влия­ние на свойства машины постоянного тока. На первый взгляд ка­жется целесообразным выбрать наибольшее значение , так как это способствует увеличению потока Ф, а следовательно, и увели­чению мощности машины (при заданных размерах). Однако слиш­ком большое , приведет к сближению полюсных наконечников полюсов, что будет способствовать росту магнитного потока рассеяния и неблагоприятно отразится на других свойствах машины. При этом полезный поток машины может оказаться даже меньше предполагаемого значения (см. § 26.1). Обычно = 0,6ч0,8, при этом меньшие значения соответствуют машинам малой мощности.

    На рис. 25.14, б показан продольный разрез главного полюса и якоря с радиальными вентиляционными каналами. График рас­пределения магнитной индукции в воздушном зазоре по продоль­ному разрезу машины имеет вид зубчатой кривой (кривая 1). Заменим эту кривую прямоугольником высотой и основанием , величина которого такова, что площадь прямоугольника равна площади, ограниченной зубчатой кривой. Это основание пред­ставляет собой расчетную длину якоря (мм)

    где — длина полюса, мм;

    — длина якоря без радиальных вентиляционных каналов, мм; — общая длина якоря, включая вентиляционные каналы, мм; ширина вентиляционного канала (обычно 10 мм), мм.

    При выводе формулы ЭДС будем исходить из прямоугольного закона распределения индукции в зазоре, при этом магнитная ин­дукция на участке расчетной полюсной дуги равна , а за ее пределами равна нулю и в проводниках, расположенных за пре­делами , ЭДС не наводится. Это эквивалентно уменьшению общего числа пазовых проводников в обмотке якоря до значения . Исходя из этого и учитывая, что ЭДС обмотки определяем с суммой ЭДС секций, входящих лишь в одну параллельную ветвь с числом пазовых проводников , запишем

    (25.19)
    — ЭДС одного пазового проводника обмотки, активная длина ко­торого .

    Окружную скорость вращающегося якоря (м/с) заменим час­тотой вращения (об/мин): , где .

    С учетом (25.18), (25.19) получим

    или, учитывая, что произведение , получим выражение ЭДС машины постоянного тока (В):

    — постоянная для данной машины величина; Ф — основной маг­нитный поток, Вб; — частота вращения якоря, об/мин.

    Значение ЭДС обмотки якоря зависит от ширины секции . Наибольшее значение ЭДС соответствует полному (диаметраль­ному) шагу , так как в этом случае с каждой секцией обмотки сцепляется весь основной магнитный поток Ф. Если же секция укорочена (у ), так как в этом случае каждая секция обмотки сцепляется с основным потоком одной пары полюсов и частично с потоком соседней пары, имею­щим противоположное направление, так что результирующий по­ток, сцепленный с каждой секцией, становится меньше потока од­ной пары полюсов. По этой причине в машинах постоянного тока практическое применение получили секции с полным или укоро­ченным шагом.

    На ЭДС машины влияет положение щеток: при нахождении щеток на геометрической нейтрали ЭДС наибольшая, так как в этом случае в каждой параллельной ветви обмотки все секции имеют одинаковое направление ЭДС; если же щетки сместить с нейтрали, то в параллельных ветвях окажутся секции с противоположным направлением ЭДС, в результате ЭДС обмотки якоря будет уменьшена.

    При достаточно большом числе коллекторных пластин уменьшения ЭДС машины при сдвиге щеток с нейтрали учитывается множителем :

    где — угол смещения оси щеток относительно нейтрали (рис. 25. 15).

    Рис. 25.15. Наведение ЭДС в обмотке якоря при сдвиге

    щеток с геометрической нейтрали на угол
    Электромагнитный момент. При прохождении по пазовым проводникам обмотки якоря тока на каждом из проводников по­является электромагнитная сила

    Совокупность всех электромагнитных сил на якоре, дейст­вующих на плечо, равное радиусу сердечника якоря , создает на якоре электромагнитный момент М.

    Исходя из прямоугольного закона рас­пределения магнитной индукции в зазоре (см. рис. 25.14, а, график 2), следует счи­тать, что сила одновременно действует на число пазовых проводников . Следовательно, электромагнитный момент машины постоянного тока (Н∙м)

    Учитывая, что , а также что ток параллельной ветви , получим

    Используя выражение основного маг­нитного потока (25.15), а также имея в ви­ду, что , получим выражение электромагнитного момента (Н·м):

    где — ток якоря, А;

    — величина, постоянная для данной машины.

    Электромагнитный момент машины при ее работе в двигательном режиме является вращающим, а при генераторном режиме — тормозящим по отношению к вращающему моменту приводного двигателя.

    Подставив из (25.20) в (25.24) выражение основного магнитного потока , получим еще одно выражение электромагнитного момента:

    где — угловая скорость вращения;

    электромагнитная мощность машины постоянного тока, Вт.

    Из (25.26) следует, что в машинах равной мощности электромагнитный момент больше у машины с меньшей частотой вращения якоря.
    § 25.5. Выбор типа обмотки якоря

    Применение в машине постоянного тока того или иного типа обмотки якоря определяется технико-экономическими требова­ниями. Выбранный тип обмотки должен обеспечивать в машине необходимую ЭДС при заданном токе. При этом следует стре­миться к минимальному числу уравнительных соединений. Требо­вания экономического характера при выборе типа обмотки сводят­ся к возможно лучшему использованию пазов сердечника якоря, что определяется значением коэффициента заполнения паза медью [см. (8.4)].

    Выбранный тип обмотки должен содержать возможно мень­шее число пазовых проводников N, так как в противном случае значительная часть площади паза будет занята изоляцией этих проводников. Преобразуя выражения (25.20), получим

    . (25.28)
    Отсюда следует, что при заданных и число провод­ников в обмотке прямо пропорционально числу пар параллельных ветвей. Поэтому при выборе типа обмотки следует отдавать предпочтение обмоткам якоря с минимальным числом параллель­ных ветвей, например, простой волновой обмотке с 2 = 2, которая к тому же не требует уравнительных соединений. В табл. 25.1 приведены рекомендации по выбору типа обмотки якоря для дви­гателей постоянного тока общепромышленного назначения в зави­симости от числа полюсов и силы тока якоря.

    Таблица 25.1

    Свыше 1400

    Сложная петлевая ( = 2) или комбинированная

    Число полюсов 2 Ток якоря , , А Тип обмотки якоря
    2 Простая петлевая
    4 До 700 » волновая
    4

    Свыше 700 до 1400

    » петлевая или комбинированная

    К условиям, ограничивающим применение простой волновой обмотки, следует отнести в первую очередь предельно допустимое значение тока в параллельной ветви (300—400 А) и среднее значе­ние напряжения между смежными коллекторными пластинами , которое не должно превышать (В):

    16

    Машины мощностью до 1 кВт 25—30
    Машины мощностью более 1 кВт
    без компенсационной обмотки
    Машины с компенсационной обмоткой 20

    Указанные предельные значения распространяются и на обмотки якоря других типов. При превышении указанных преде­лов появляется вероятность возникновения в машине опасного явления, называемого круговым огнем (см. § 27.4).

    Контрольные вопросы

    1. В чем принципиальное отличие обмоток якоря от обмоток статора бесколлекторных машин переменного тока?
    2. Какими параметрами характеризуется обмотка якоря?
    3. Сколько параллельных ветвей имеет обмотка якоря шестиполюсной машины в случаях простой петлевой и простой волновой обмоток?
    4. Во сколько раз изменится ЭДС обмотки якоря шестиполюсной машины, если простую волновую обмотку заменить простой петлевой при том же числе секций?
    5. Что такое магнитная несимметрия и каковы ее последствия?
    6. В каких обмотках якоря применяют уравнители первого и второго рода?
    7. Каковы достоинства комбинированной обмотки?
    8. Как влияют ширина секции и положение щеток на ЭДС машины?
    9. Какими соображениями руководствуются при выборе типа обмотки якоря?

    1.2. ОБМОТКИ ЯКОРЯ

    Обмотки якоря по виду и по способу соединения катушек делятся на петлевые, волновые и комбинированные обмотки.

    У простой петлевой обмотки на число полюсов концы каждой катушки припаяны к двум рядом лежащим коллекторным пластинам (рис. 1.7, 1.8).

    Первый частичный шаг ух — расстояние между сторонами катушки в элементарных пазах равен полюсному делению уj = т = Z3/2p. Если Z3/2p не целое число, то шаг

    Схема четырехполюеной простой петлевой обмотки

    округляется до ближайшего целого числа. Результирующий шаг у представляет расстояние между одноименными сторонами двух следующих друг за другом катушек. Вторым частичным шагом у2 называют расстояние между правой стороной катушки и левой стороной следующей по схеме катушки у2 = уху. Шаг по коллектору Ук = У= 1-

    Щетками обмотка якоря делится на параллельные ветви. Число параллельных ветвей простой петлевой обмотки 2 а = 2р. Щетки накладываются на коллекторные пластины, в которых наблюдается расхождение и схождение ЭДС параллельных ветвей. Только в этом случае ЭДС якоря, представляющая собой геометрическую сумму амплитуд ЭДС Ект всех катушек, входящих в параллельную ветвь, будет наибольшей. При таком расположении щетки периодически замыкают накоротко катушки, стороны которых лежат в зонах с ЭДС практически равной нулю.

    При вращении якоря катушки относительно неподвижных щеток поочередно переходят из одной параллельной ветви в другую, однако положение начал и концов параллельных ветвей обмотки относительно щеток при этом не изменяется. На схемах щетки показывают расположенными на поперечной оси машины, подчеркивая тем самым, что щетки наложены на коллекторные пластины, к которым припаяны катушки, стороны которых расположены на поперечной оси.

    Чем больше катушек параллельной ветви,тем больше многоугольник ЭДС со сторонами Ект приближается к окружности и тем незаметнее становится пульсация ЭДС якоря от Еатак до Еатш (рис. 1.9). При достаточно большом количестве катушек ппараллельной ветви, когда арифметическая сумма амплитуд ЭДС катушек близка к полуокружности (пЕкт =

    = nR), а их геометрическая сумма близка к диаметру окружности (Еа = 2R), пульсация ЭДС якоря становится практически незаметной. Отношение

    является коэффициентом распределения п катушек или близком к нему, и обмоточным коэффициентом ko6a якорной обмотки ЭДС якоря

    где с = nwKko6ap — конструктивная постоянная машины.

    Электромагнитный момент, развиваемый якорем,

    Сложная петлевая обмотка состоит из т простых петлевых обмоток. Между двумя катушками каждой простой обмотки должно быть предусмотрено место для — 1) катушек других простых обмоток (см. рис. 1.10). Результирующий шаг и шаг по коллектору сложной обмотки у = ук = т. Другие шаги ух = Z3/2p и у2 = Уу. Число параллельных ветвей сложной петлевой обмотки 2а = 2рт.

    В простых петлевых обмотках каждая пара параллельных ветвей находится под отдельной парой полюсов. Если

    Формирование сложной петлевой обмотки и схема обмотки

    Схема простой петлевой обмотки (в пазу три элементарных паза)

    по каким-либо причинам (неравномерность воздушного зазора под полюсами, раковины в станине и т. п.) магнитный поток одной пары полюсов не будет равен магнитному потоку другой пары полюсов, то в параллельных ветвях будут неодинаковые ЭДС, в результате чего появятся уравнительные токи, которые замыкаются через щетки, ухудшая их работу. При наличии уравнителей, которые в простых петлевых обмотках называют уравнителями первого рода, уравнительные токи замыкаются по уравнителям, минуя щетки. Уравнители соединяют точки теоретически равного потенциала. Шаг уравнительных соединений равен двойному полюсному делению, а число уравнителей равно числу пар полюсов р (рис. 1.11) (в отличие от показанного на рисунке, уравнители выполняют под лобовыми частями обмотки со стороны коллектора).

    Простая волновая обмотка получается последовательным соединением катушек, расположенных под разными парами полюсов якоря. За каждый обход укладывается р катушек (рис. 1.12). Каждый следующий обход

    Схемы простых волновых четырехполюсных обмоток

    начинается с коллекторной пластины, расположенной рядом с исходной пластиной предыдущего обхода. В соответствии с этим шаг по коллектору и результирующий шаг ук = у = (К + 1 )/р. Первый частичный шаг ух = = Z3/2p. Второй частичный шаг у2 = У

    У- Поскольку цепь простой волновой обмотки за один обход по якорю проходит все полюсные деления, то число параллельных ветвей обмотки всегда 2а = 2. В простых волновых обмотках катушки параллельных ветвей обмотки последовательно располагаются под всеми полюсами машины, следовательно, уравнительные соединения в них не нужны.

    Сложная волновая обмотка состоит из т простых волновых обмоток (рис. 1.13). Для нее число параллельных ветвей 2а = 2т. Шаги ух = ZJ2p, у = ук = (К + т)/р, у2 = у

    Сложные обмотки могут быть однократно или многократно замкнутыми. В последнем случае простые обмотки не имеют между собой электрических связей помимо щеток, т. е. каждая простая обмотка замкнута сама на себя. В сложных обмотках ширина щеток должна иметь не менее т коллекторных делений.

    В сложных петлевых и волновых обмотках применяют уравнители второго рода, которые соединяют между собой точки простых обмоток теоретически равного потенциала.

    К формированию схемы комбинированной обмотки

    Комбинированная обмотка представляет собой совокупность простой петлевой обмотки и сложной волновой обмотки, которые укладываются в одних и тех же пазах якоря в четыре слоя и присоединяются к одним и тем же пластинам коллектора (рис. 1.14). Обе обмотки состоят из одинакового числа катушек. Каждая из них служит для проведения половины общего тока якоря. В связи с этим число параллельных ветвей простой петлевой обмотки 2а = 2р должно быть одинаковым с числом параллельных ветвей сложной волновой обмотки 2а = 2т, а всего комбинированная обмотка имеет число параллельных ветвей 2а = 4р.

    В комбинированных обмотках катушки волновой обмотки соединяют между собой практически равнопотенциальные точки простой петлевой обмотки и выполняют роль уравнителей первого рода. Секции простой петлевой обмотки соединяют между собой практически равнопотенциальные точки двух простых волновых обмоток, поэтому они являются уравнителями второго рода. В этом состоит достоинство комбинированных обмоток.

    Устройство обмотки якоря

    Упрощенная схема ,обмотки якоря показана на рис. 4-8.
    Между двумя полюсами вращается якорь с шестью пазами, в которых помещены изолированные провода обмотки якоря в два слоя. Для упрощения пазы якоря не показаны. Из рис. 4-8 видно, что от коллекторной пластины 1 провод по переднему торцу якоря идет в верхний слой первого паза от зрителя за плоскость чертежа.
    Далее, по заднему торцу якоря, что показано пунктиром, он попадает в нижний слой четвертого паза и, выходя оттуда по переднему торцу якоря, присоединяется к коллекторной пластине 2.
    От второй коллекторной пластины провод попадает в верхний слой второго паза и т. д. — Проследив до конца ход провода обмотки, можно заметить, что она замкнута на себя и состоит из одинаковых частей — секций, присоединенных к двум соседним коллекторным пластинам. В проводах секций, лежащих в пазах, при вращений якоря наводится э. д. с, поэтому они называются активными сторонами секции. В частях провода, расположенного на торцах якоря и называемых лобовыми, э. д. с. не наводятся. Вид отдельной секции показан на рис. 4-9; активные стороны верхнего слоя сплошной линией, а нижнего пунктирной.

    Секция может иметь один или несколько витков. Чтобы придать секциям необходимую форму, они изготовляются на специальном шаблоне, изолируются и укладываются в пазы сердечника якоря.
    Так как к каждой коллекторной пластине припаиваются два провода — конец предыдущей секции и начало следующей за ней, то число коллекторных пластин K должно быть равно числу секций обмотки якоря. Для обмотки, показанной на рис. 4-8, якорь имеет число пазов Z = 6 и такое же количество секций. Зная K , можно определить число активных проводов, составляющих обмотку якоря N = 2 w c K , где w c — число виктов в секции.

    Для рассмотрения обмоток удобна схема рис. 4-10. Это развертка цилиндрической поверхности якоря с его обмоткой, изображенной на рис. 4-8. На рис. 4-8 и 4-10 показано направление
    э. д. с, наведенных в активных проводах,найденное по правилу правой руки. Величина э. д. с, наведенных в каждой секции, e = E м sin ωt , а сумма всех э. д. с. в замкнутой на себя обмотке равна нулю. Однако, обходя обмотку, например, от первой коллекторной пластины в направлении э. д. с, можно заметить, что у четвертой коллекторной пластины э. д. с. меняет знак. Это служит признаком узла двух параллельных ветвей, образуемых относительно внешней цепи. Двигаясь далее по обмотке встречно э. д. е., можно обнаружить второй узел у коллекторной пластины 1, где э. д. е. опять меняет направление.
    Таким образом, обмотка состоит из двух параллельных ветвей (2 a = 2) с двумя узлами. Узел у четвертой коллекторной пластины является точкой высшего потенциала (+), а у первой низшего потенциала (—). На эти коллекторные пластины и ставятся щетки. Величина напряжения между двумя щетками для момента времени, соответствующего положению якоря на рис. 4-8 и 4-10, равна:

    При повороте якоря на 60° полярность щеток и величина u 1 сохраняются прежними, так как шестой паз займет место первого, а первый второго и т. д.
    При повороте якоря на угол, меньший 60°, например на 30°, положение обмотки будет таким, как представлено на рис. 4-11, где для упрощения смещены влево щетки, а не обмотка. Две секции в этом положении оказываются замкнутыми накоротко, а в каждой из двух параллельных ветвей включены только до две секции.
    Напряжение машины в этот момент равно u 2 = e 1+ e 4 + e 2 + e 5 = e 4 + e 1 + e 5 + e 2.
    Таким образом, при вращении якоря напряжение на зажимах якоря постоянно по направлению, но изменяется по величине от u 1 до u 2 Чем больше секций включено в каждую параллельную ветвь, тем меньше пульсации напряжения, и в современных машинах, где число секций велико, они так малы, что напряжение U считается неизменным.
    Плоскость, перпендикулярная к оси полюсов, проходящая через ось якоря, т. е. на равном расстоянии от полюсов, называется геометрической нейтралью (рис. 4-12).
    Замкнутые накоротко секции всегда движутся в зоне геометрической нейтрали, где индукция B равна нулю или очень мала. Поэтому наведенная в секциях э. д. с. равна нулю или незначительна.
    Изложенный принцип устройства обмотки якоря сохраняется и в современных машинах, хотя они могут иметь большое число полюсов, параллельных ветвей, секций и, значит, коллекторных пластин.

  • Добавить комментарий