Ремонт коллектора и щеток электрических машин постоянного тока


СОДЕРЖАНИЕ:

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Щетка — машина — постоянный ток

Щетки машины постоянного тока должны быть установлены на нейтрали. [2]

Коллектор и щетки машины постоянного тока образуют скользящий контакт, через который осуществляется связь между вращающейся обмоткой якоря и неподвижной внешней электрической цепью машины. При работе электрической машины снятие тока с коллектора или подвод тока к нему из сети обычно сопровождается определенным искрением под щетками и на коллекторе. Причины этого искрения могут быть механическими, потенциальными, коммутационными. [3]

Искрение под щетками машин постоянного тока приводит к повышенному нагреву коллектора и щеток я разрушению их. У асинхронных машин искрение может привести к повреждению колец и щеточного механизма. Чтобы избежать искрений, необходимо периодически осматривать щеточный механизм и устранять искрение под сбегающей стороной щеток. При сильном искрении дуговые разряды между щетками и коллектором увлекаются вращающимся коллектором и перебрасываются на щетки противоположной полярности, отчего возникает так называемый круговой огонь на коллекторе. [4]

Чем ограничивается сопротивление щетки машины постоянного тока : а) минимально допустимое; б) максимально допустимое. [5]

Окончив ремонт щеткодержателей и притирку щеток машин постоянного тока , проверяют правильность сборки и расстановку щеткодержателей по отношению к коллектору. Эту работу выполняют очень тщательно, так как малейшее изменение порядка расстановки щеткодержателей или несоблюдение расстояний от щеткодержателей до коллектора может привести к нарушению нормальной работы машины и повышенному износу коллектора и щеток. Правильной является такая расстановка щеток, при которой щетки равномерно расположены на рабочей поверхности коллектора. [6]

Современные воззрения на причину искрения под щетками машин постоянного тока усматривают ее в эффекте размыкания цепи короткозамкнутой секции при выходе ее из-под щетки. [8]

Современные воззрения на причину искрения иод щетками машин постоянного тока усматривают ее и эффекте размыкания цепи короткозамкнутой секции при выходе ее из-пзд щетки. [10]

Для устранения или уменьшения коммутационного искрения под щетками машины постоянного тока применяют соответствующие средства. [12]

Это достигается изменением направления тока в обмотке возбуждения генератора, что при постоянном направлении вращения якоря генератора приводит к перемене полярности на щетках машин постоянного тока , вызывающей реверсирование якоря электродвигателя. [14]

Кроме рассмотренных, существуют и другие причины возникновения искрения под щетками. К ним относятся: биение, неровности, загрязнение и окисление коллектора, вибрация щеток в щеткодержателях, неправильный выбор сорта щеток. Коллектор и щетки машин постоянного тока требуют непрерывного наблюдения и ухода. [15]

1.4 Неисправности машин постоянного тока,
перегрев коллектора и щеток

1-4-1. Щетки дрожат и искрят; поверхность коллектора негладкая; щетки сильно шумят.

A . Коллектор негладкий или бьет. Вся машина вибрирует. Под действием центробежных сил коллектор деформирован; отдельные коллекторные пластины выступают; затяжка коллек­тора ослабла.

Неравномерный износ коллекторных пластин может быть вызван различной твердостью меди (редко встречающийся случай).

Проверить биение коллектора . Коллектор подтянуть и обточить, изоляцию между пластинами продорожить . Устранить вибрацию машины .

Б. Между пластинами коллектора выступает изоляция. Это нередко наблюдается в машинах быстроходных, например у возбудителей турбогенераторов.

B. Щетки поставлены неправильно, вследствие чего коллектор изнашивается неравномерно.

Правильно установить щетки .

1-4 -2 . Коллектор темнеет, хотя щетки не искрят, а поверх­ность коллектора гладкая.

А. Выбрана неподходящая марка щеток.

Проверить нагрев коллектора при щетках других марок.

Б . Щетки слишком сильно прижаты к коллектору.

Ослабить нажатие щеток; в случае надобности растя­нуть нажимную пружину щеткодержателя, но лучше за­менить ее новой. У щеткодержателей, допускающих регу­лировку нажатия на щетку, установить требуемое на­жатие.

1-4 -3. Щетки искрят; края щеток по временам раскаляются и обгорают; арматура и медные жгутики отдельных щеток силь­но нагреваются, а в некоторых случаях даже перегорают.

Плохие контакты в щеточном аппарате и в цепи токопроводов, вследствие чего имеет место неравномерное распределение тока между отдельными щетками.

Проверить, вычистить и исправить все контакты токопроводящей и токособирательной систем: между бракетами щеткодержателей и токособирательными кольцами.

между токоподводящими кабелями и токособирательными кольцами, между щеткодержателями и стержнями щетко­держателей» между щетками и щеткодержателями. Места плохого контакта обычно легко обнаруживаются при на­ружном осмотре, так как они сильно нагреваются и часто имеют цвета побежалости.

Если же наружным осмотром не удается найти место плохого контакта, то необходимо измерить точным вольт­метром падение напряжения во всех указанных местах токоведущей и токособирательной систем; при плохом контакте падение напряжения будет увеличено.

Ремонт коллекторных электродвигателей – советы электрика

Проверка и ремонт коллекторного электродвигателя

В домашнем хозяйстве практически все электродвигатели коллекторные- это синхронные устройства. Как они устроены и работают читайте в нашей предыдущей статье.

Коллекторные электродвигатели стоят в стиральных машинах (но не во всех моделях), пылесосах, электроинструменте, детских игрушках и т. д. Главной отличительно их особенностью является наличие неподвижных обмоток статора и обмоток на валу (якорь), на которые подается напряжение при помощи коллектора и графитных щеток.

Если у Вас сломался или барахлит мотор в электроинструменте и других устройствах, то не спешите его выкидывать, потому что в большинстве случаев его можно быстро и недорого отремонтировать своими руками. Как определить и устранить неисправность Вы узнаете далее из этой статьи.

Перед тем как начать искать причину в электродвигателях, сначала проверьте исправность шнура питания, кнопок включения и при наличии пуск-регулировочных устройств.

Как проверить коллекторный электродвигатель- наиболее частые поломки

Для определения и устранения неисправностей придется разбирать сам электроинструмент или электродвигатель других бытовых устройств по этой инструкции.

Только перед тем как приступить к разборке, обратите внимание на искрение в контактно-щеточном механизме.

Если оно будет повышенным (как на рисунке у нижней щетки), то это может свидетельствовать об износе или плохом контакте щеток, реже о межвитковом замыкании в коллекторе.

В большинстве случаев причиной поломок коллекторных двигателей является износ щеток и почернение коллектора. Изношенные щетки необходимо заменить новыми одинаковыми по форме и размерам, лучше конечно оригинальными.

Меняются они очень просто- либо нужно снять или сдвинуть фиксатор или открутить болт. В некоторых моделях меняются не сами щетки, а в сборе с щеткодержателем. Не забываем подключить к контакту медный поводок.

Если же щетки целы, тогда растяните прижимающие их пружины.

Если контактная часть коллектора потемнела, тогда ее необходимо обязательно почистить мелкой наждачной бумагой (нулевкой).

Иногда вместе контакта щеток с коллектором образовывается канавка. Ее необходимо проточить на станке.

На втором месте по количеству неисправностей стоит износ подшипников. О необходимости их замены в электроинструменте свидетельствует биение патрона и повышенная вибрация корпуса при работе. Как проверить и заменить подшипники подробно рассказано в этой статье. В самых запущенных случаях начинают при вращении касаться якорь и статор- придется как минимум менять якорь.

Как проверить коллекторный электродвигатель- редкие поломки

Гораздо реже происходит обрыв или выгорание в обмотках или в местах их подключения, оплавление или замыкание графитовой пылью ламелей коллектора.
В большинстве случаев это удается определить внешним осмотром. При этом обращайте внимание на:

  • Целостность обмоток.
  • Почернение обмоток либо всей, либо ее части.
  • Надежность контактов выводов проводов с ламелями коллектора. При необходимости перепаяйте.
  • Забита ли графитовой пылью пространство между ламелями. Если да то почистите.
  • Наличие характерного запаха горения изоляции проводов.

Если обнаружено визуально повреждение обмотки стартера или якоря, то их потребуется заменить на новые или сдать в перемотку.

Но не всегда визуально возможно определить повреждение обмоток, поэтому следует воспользоваться мультиметром для этих целей.

Как прозвонить электродвигатель мультиметром

Включите мультиметр в режим прозвонки или омметра с пределом измерения 50-100 Ом. Как это сделать читаем а этой инструкции.

  1. Прозвоните попарные выводы обмоток на ламели коллектора. Все значения сопротивления должны быть равны.
  2. Затем проверьте сопротивление между ламелями и корпусом якоря, как показано на правой картинке. Оно должно быть бесконечным.
  3. Проверить целостность обмотки статора можно при помощи прозвонки ее выводов, как показано на левой картинке.
  4. Проверьте цепь между корпусом статора и выводами обмоток. При пробое на корпус, эксплуатировать электроинструмент или мотор запрещено.

Иногда возникает межвитковое замыкание в обмотке, тогда определить его возможно только при помощи специального устройства- прибора проверки якорей.

Ремонт коллекторного двигателя

Большая часть бытовых электродвигателей – коллекторного типа. Они занимают небольшой объем и скорость вращения можно регулировать без потери мощности. Сфера их использования – электроинструмент, пылесосы, миксеры и так далее.

Отличительная особенность коллекторных электродвигателей – наличие ротора с коллектором, напряжение на который подается через щеточный аппарат через последовательно соединенную обмотку статора.

Повреждения шнура питания коллекторного двигателя

Слабое место у электроинструмента – шнур питания. В процессе эксплуатации его часто сматывают и разматывают. При этом он чаще всего перегибается в одном и том же месте – у входа в корпус. Несмотря на то, что шнур в этом месте защищен резиновой вставкой, со временем гибкие провода в нем переламываются.

Иногда неисправность заявляет о себе заранее: инструмент периодически останавливается и вновь запускается в работу. Лучше не ждать полного обрыва провода, а сразу разобрать инструмент, подтянуть в него часть шнура так, чтобы вырезать место обрыва и подключит его снова.

Если инструмент перестал работать – первым делом проверяйте шнур на целостность мультиметром. Если он не прозванивается, то место повреждения, скорее всего, у корпуса.

Как пользоваться мультиметром читайте статью: «Как пользоваться мультиметром?».

Проверка шнура питания

Неисправности регуляторов скорости вращения

В электродрелях и шуруповертах скорость вращения регулируется устройством, представляющим единый узел с кнопкой управления. В нее иногда встраивается устройство реверса.

Поэтому все неисправности, связанные с резкими изменениями скорости при регулировке и проблемами с реверсом, решаются заменой этого узла. Но основная его неисправность – отсутствие контакта, в результате которой инструмент не вращается.

Проверить исправность кнопки включения можно мультиметром в режиме измерения напряжения. Для аккумуляторного инструмента измеряется постоянное напряжение после кнопки, с питанием от сети – переменное.

Регулятор скорости вращения

Поскольку для проверки инструмент придется разобрать, заранее предотвратите случайное включение инструмента. Исправность его может восстановиться, и вы получите травму. Для исключения такого варианта снимите с выключателя выходные клеммы с проводами (те, на которых предполагается провести измерения).

Пример схемы регулятора скорости вращения

Для миксеров и им подобной техники, имеющей механическое переключение ответвлений обмоток статора, лучше воспользоваться мультиметром в режиме измерения сопротивлений. Проверьте исправность переключателя и целостность коммутируемых им обмоток.

Неисправности щеточного аппарата

Щетки – слабое место коллекторного электродвигателя. В процессе работы они стираются, а графитовая пыль оседает на коллекторе и окружающих предметах. Пружины, которыми осуществляется прижим, либо объединены в один узел со щеткой и ее контактным поводком, либо входят в состав держателя.

По мере стирания щеток пружины растягиваются и прижимают их слабее, контакт ухудшается. Этому еще способствует угольная пыль, попадающая в направляющие пазы. Возникают ситуации, когда пыль блокирует щетку, а силы пружины не достаточно, чтобы протолкнуть ее через это препятствие. Щетка «подвисает», и двигатель останавливается.

При небольшом сотрясении контакт возобновляется, и двигатель работает снова.

Стертые щетки нужно заменить на новые. Желательно купить те, которые предназначены для данного устройства, но такое не всегда возможно. Поэтому приобретаются щетки большего размера и подгоняются под нужный. Для этого используется мелкая наждачная бумага, расстеленная на ровной поверхности. Щетка плотно прижимается к ней и стирается до нужного размера, желательно — поточнее.

Старые и новые щетки

После замены щетки притирают к коллектору, подкладывая под них наждачную бумагу и прокручивая туда-сюда коллектор вместе с ней. В результате рабочая поверхность щетки должна полностью повторять форму коллектора. Но для большинства бытовых приборов и электроинструмента такая операция не потребуется, притирка произойдет сама на начальном этапе эксплуатации.

Неисправности коллектора

При интенсивной эксплуатации щетки под собой вырабатывают на коллекторе кольцевую впадину. Она негативно влияет на их работу.

У мощных двигателей приходится снимать якорь, устанавливать его в токарный станок и протачивать коллектор, выравнивая его. Но для бытовых электроприборов такая операция экономически не оправдана – проще купить новую технику.

К тому же износ коллектора скажется через несколько лет, когда электроприбор морально устареет, и новое устройство будет более функциональным.

Коллектор со стертыми ламелями

В бытовых условиях коллектор можно только почистить. Для этого используется очень мелкая наждачная бумага. Она оборачивается вокруг коллектора, плотно прижимается рукой. Чистка производится проворачиванием коллектора в разные стороны, с периодической сменой положения.

Неисправности якоря и подшипников

Витковое замыкание или нарушение изоляции обмотки якоря приводит к искрению щеток. При серьезных повреждениях возникает эффект «кругового огня», когда искры «замыкаются», переходя с одной щетки на другую.

Искрение будет и при выходе из строя подшипников, поэтому сначала проверяются они. Если подшипники целы, то измеряют сопротивление изоляции якоря мегаомметром на 500 В. Если изоляция в норме, измеряют сопротивление обмоток якоря.

Про ремонт подшипников читайте: «Подшипник качения: замена в двигателе».

Между двумя соседними ламелями исправного якоря сопротивление одинаковое. При витковом замыкании в одной обмотке на одной паре ламелей будет меньшее сопротивление. При обрыве обмотки сопротивление многократно вырастет, так как прибор покажет суммарное сопротивление всех остальных обмоток.

Ни мультиметром, ни тестером нельзя определить витковое замыкание в якоре. Сопротивление одной обмотки – единицы Ом, а отсутствие одного витка прибор не заметит. Для проверки якорей в мастерских по ремонту двигателей пользуются способом косвенных измерений. К обмоткам подключают небольшое напряжение от регулируемого источника через амперметр.

Величина напряжения выставляется на первой обмотке такой, чтобы амперметр показывал целое число ампер, это облегчает проверку. Не изменяя выходного напряжения, переключают щупы от устройства на соседнюю пару ламелей, и далее – пока не пройдут по всем.

Резкое увеличение показаний амперметра свидетельствует о витковом замыкании, а уменьшение – об обрыве.

Неисправный якорь перематывают. Но стоимость работ соизмерима со стоимостью нового электроприбора.

Ремонт электродвигателей — стоимость основных видов работ и советы по восстановлению своими руками. Инструкция от мастеров!

Любому электродвигателю с течением времени требуется ремонт, естественный износ деталей дает о себе знать – двигатель «барахлит», нагреваются подшипники, наблюдаются и другие симптомы. Когда при работе движка раздается посторонний шум, он громыхает или визжит, все это свидетельствует о том, что подшипники износились, и их требуется заменить.

Такие ремонтно-восстановительные работы не считаются серьезными по сравнению с подменой обмотки, однако чем скорее вы их проведете, тем лучше.

Далее подробно рассматриваются частые причины поломок электродвигателей с показателем мощности, не превышающим 100 квт. Это неисправности, которые легко можно починить самостоятельно без посторонней помощи и привлечения дополнительных устройств, используя набор инструментов, имеющихся в домашней мастерской.

Ремонт агрегатов в системе отопления, работающих в паре с сетевым насосом

Технология ремонта электродвигателя в этом случае сводится к следующему алгоритму действий:

Для начала требуется снять кожух крыльчатки остывания, расположенный сзади, он закреплен крепежными элементами, количество которых может варьироваться, далее скидываем крыльчатку.

Альтернативный способ диагностики достаточно прост: просто включите движок и послушайте, тогда можно услышать звук мотора. Для чего проводить такую предварительную работу – ведь было решено отремонтировать, в процессе диагностики вам станет понятно, есть ли необходимость чинить прямо сейчас или двигатель пока еще вполне работоспособный.

Поэтому обязательно возьмите себе на вооружение методы, как проверить электродвигатель, такие знания никогда лишними не будут. Если в процессе диагностики вы убедились, что подшипники порядком износились, поменяйте их незамедлительно, чтобы обошлось без неприятных сюрпризов в дороге.

Разборка мотора

Ремонт электродвигателя своими руками предполагает самостоятельную разборку мотора, которая осуществляется различными способами.

Иногда достаточно движок повернуть, куда именно, зависит от того места, где он установлен.

Бывают случаи, когда необходимо отсоединять кабель питания, при этом обязательно пометьте фазы, иначе при повторном подключении придется гадать, какой провод куда подсоединить.

Используйте съемник, чтобы снять или стянуть полумуфту.

Осмотрите корпус, обратите внимание на состояние боковых крышек, есть ли на них вытекающая смазка, при обнаружении уберите их. Если никаких следов нет, можно приступать к снятию крышек, крепежных элементов, как правило, насчитывается от 3 до 5.

Открутите болты на крышках, несильно постучите маленьким молотком по крышке с одной стороны, одновременно обеспечив другой натяжение. Простукивания выполняйте аккуратно, чтобы не обломить «ушки», что неизбежно повлечет за собой дополнительные расходы. Что понадобится для ремонта двигателя, так это аккуратность и умелые действия мастера.

Откиньте крышки, чтобы определить, понадобится ли доставать ротор из корпуса, или все ремонтные работы можно сделать на месте. Когда мощность двигателя меньше 17 квт, ротор просто вытаскивают и отводят в сторону, а если выше, то ремонт делают на месте.

После того, как вы разобрались с валом, займитесь снятием подшипников, удалите полностью вытекшую смазку с помощью авиационного керосина. Когда смазка залила обмотку, ее понадобится мыть и сушить, для просушки применяют 1 или 2 лампочки либо калорифер.

Виды ремонтных работ электродвигателя подразделяются с учетом типа неисправности, например: «провернувшийся» на валу подшипник, говоря другими словами, его посадка ослабла, необходимо наплавить вал с помощью электросварки и проточить его на токарном станке. Если подшипник имеет номер ниже, чем 309, его паяют оловом, такой ремонт имеет достаточно хорошие результаты.

Рассмотрим движок с мощностью до 100 квт, оснащенный подшипниками качения, когда двигатель работает в аварийном состоянии, при критической температуре, если не срабатывает термическая защита, увязка лопается.

Столкнувшись с подобной проблемой, выполните следующие действия:

  • Извлеките остатки обмотки.
  • Сделайте бандаж снова и нанесите на него слой лака, тогда увязка приклеится к обмоткам, она не будет болтаться в процессе эксплуатации и прослужит дольше.

Сборка мотора

Сборка производится в прямо противоположном порядке:

  • Подшипники нагреваются с помощью специального трансформатора, а потом насаживаются, нет необходимости покупать трансформатор – его можно изготовить самостоятельно.
  • После установки подшипника наденьте крышку спереди, и тогда подшипник зайдет в предназначенное для него гнездо.
  • Нагрейте полумуфту и посадите на место, установите ротор обратно, шплинтуя шпонкой.
  • Наденьте вторую крышку, затяните болты, простукивая аккуратно с помощью молотка или небольшой кувалды.
  • Проверните вал рукой, чтобы определить, насколько свободно он вертится, при перекосе вал будет тормозить.
  • Если все нормально, закрепите движок болтами и апробируйте, выполнив пробный пуск, убедившись, что все выровнялось, дайте движку поработать в течение 15 минут.

Зная, как отремонтировать асинхронный электродвигатель, вы сможете починить долговечный электромотор разнообразных устройств таких, как заточные станки или мини-пилорамы. К самым простым и распространенным неполадкам относятся перегоревший предохранитель или сработавшая защита.

Фото процесса ремонта электродвигателей

Ремонт коллекторных электродвигателей своими руками

В большинстве бытовых устройств (пылесосах, стиральных машинах, мясорубках, фенах, инструментах и т.д.) применяется коллекторный электродвигатель. Как и любой агрегат, он может выйти из строя.

Ремонт коллекторных электродвигателей можно осуществить в домашних условиях, не прибегая к помощи специалистов. Для этого достаточно знать, что они собой представляют, и иметь хотя бы минимум опыта.

Что такое коллекторный электродвигатель

Двигатель такого типа – это чаще всего синхронный агрегат, подключающийся к источнику питания 220В, и состоящий из:

  • статора;
  • ротора;
  • щеточно-коллекторного узла;
  • подшипников.

Все детали заключены в корпус.

Предварительная проверка коллекторного электродвигателя

Если устройство не работает, прежде всего убедитесь, что проблема заключается в самом двигателе. Для этого:

  • Проверьте, идет ли напряжение на прибор. Включите его в другую розетку (возможно, ремонта требует источник тока).
  • Осмотрите шнур на предмет обрыва.
  • Проверьте, не потерян ли контакт у кнопок включения и управления, нет ли механических повреждений.

При отсутствии неполадок в этих деталях разберите прибор. Воспользуйтесь инструкцией, которую производитель обязательно включает в паспорт.

Возможные неисправности коллекторного электродвигателя

Иногда даже люди, знакомые с устройством механизма, слабо представляют, как проверить коллекторный электродвигатель. Ниже мы расскажем обо всех возможных неисправностях и способах их выявления и устранения.

  • Нарушение контактов. На него указывает активное искрение.
  • Межвитковое замыкание (замыкание обмоток в коллекторе). Оно также вызывает искрение.
  • Износ щеточно-коллекторного узла. При этом он чернеет и появляется искрение. Обычно проблема решается путем замены старых элементов на новые. Чтобы снять узел, отодвиньте фиксатор и открутите крепежный болт (в зависимости от модели двигателя).
  • Потемнение контактной части коллектора. Часто достаточно зачистить его мелкой наждачной бумагой.
  • Образование канавки в месте контакта щеток с коллектором. Необходимо выполнить проточку узла на станке.
  • Износ подшипника. Эту неисправность можно определить по усиленной вибрации корпуса во время работы двигателя и биению патрона. В этом случае требуется замена подшипника.
  • Касание якорем статора. Иногда хватает замены якоря, но в некоторых случаях придется заменить и якорь, и статор.
  • Сбой управления на микроконтроллере. Установка нового микроконтроллера – оптимальное решение проблемы.
  • Выгорание или обрыв обмоток. Обратите внимание на их цвет и целостность. Почернение всего корпуса обмоток или их части указывает на выгорание, обрыв легко определяется при визуальном осмотре. В этом случае требуется их замена или перемотка.
  • Графитовая пыль в пространстве между ламелями. Вашему прибору просто нужна прочистка.
  • Выгорание изоляции проводов. На эту проблему укажет характерный запах.

Во всех вышеуказанных случаях восстановление коллектора электродвигателя своими руками вполне возможно при наличии необходимых запчастей и инструментов. Только если у вас нет опыта в перемотке обмоток, лучше обратиться в соответствующий сервис. После устранения неполадок соедините все детали в обратном порядке.

Проверка коллекторного электродвигателя мультиметром

Допустим, визуальный осмотр не дал результатов – на первый взгляд все узлы целы, обрывы не обнаружены, запах горелого отсутствует. В этом случае проведите проверку прибора и его элементов с помощью специального прибора – мультиметра. Процесс состоит из нескольких этапов:

  • Установите на приборе режим измерения сопротивления до 200 Ом.
  • Прозвоните попарные выводы обмоток статора на ламели. Значения сопротивления должны быть одинаковыми.
  • Проверьте корпус якоря и ламели. В идеале значение сопротивления стремится к бесконечности.
  • Прозвоните выводы обмоток. Если сопротивление отсутствует в одном или нескольких контурах, двигатель неисправен.
  • Проверьте цепь между корпусом статора и выводами обмотки. При наличии пробоя на корпусе эксплуатация агрегата невозможна.
  • Прозвоните ротор, расположив щупы тестера на коллекторе на максимальном удалении друг от друга. Когда мультиметр покажет значение, слегка проверните ротор до момента соединения щупов со следующей обмоткой. Таким образом проверьте все обмотки. Если значение сопротивления в каждом контуре одинаково или отличается очень незначительно, узел исправен.

Не стоит сразу нести в починку или выбрасывать «забарахливший» прибор, как это предпочитают делать многие. Вы сэкономите средства, если будете знать, как восстановить коллектор электродвигателя самостоятельно. Процесс не слишком сложен и занимает не так уж много времени, а механизм сможет прослужить еще долго.

Ремонт и проверка работоспособности коллекторных двигателей стиральных машин

В современных стиральных машинах используются несколько типов приводных двигателей: коллекторные, асинхронные, а также с прямым приводом барабана — они отличаются по принципу работы и по конструкции.

Для обеспечения работы асинхронного двигателя требуется фазосдвигающий конденсатор — подобная схема включения двигателя используется в большинстве старых моделей СМ.

В современных машинках для управления асинхронным двигателем используется сложная электронная система управления, поэтому его проверка без специального стенда (или «тестовой» СМ) вызывает определенные затруднения.

Еще большие проблемы вызывает проверка двигателей с прямым приводом (например, они используются в машинах LG DirectDrive). Их трудно проверить отдельно, так как они являются частью конструкции бака. К тому же, для этих двигателей также необходима сложная система управления.

Наиболее просто (в том числе и в домашних условиях) можно проверить коллекторные двигатели, на этом мы остановимся более подробно.

В большинстве современных СМ приводные коллекторные двигатели включены по схеме, показанной на рис. 1.

Из рисунка видно, что цепь питания двигателя происходит по следующей цепи: 220 В — управляющий симистор (регулирует скорость вращения двигателя) — контакты реле реверса (I или II) — обмотка статора — обмотка ротора — 220 В.

Переключение обмотки статора в стиральных машинах производится как с помощью контактных групп командоаппарата, так и с помощью реле, расположенных в электронном модуле.
Примечание.

На самом деле обмотка статора имеет две секции, включенные согласованно.

Подобное решение позволяет уменьшить проникновение помех (создаваемых искрами на коллекторе) в питающую сеть, — то есть получается своеобразный помехоподавляющий фильтр.

Изменение направление вращения вала двигателя производится изменением полярности включения обмотки статора. В некоторых моделях стиральных машин обмотка статора имеет отвод. Он используется в режиме отжима.

В этом случае питание подается на один из крайних выводов обмотки и упомянутый отвод. Если же обмотка статора подключена через крайние выводы, СМ работает в режиме обычной стирки мотор работает на малых оборотах.

В простейшем случае для проверки работоспособности двигателя многие ремонтники соединяют последовательно обмотки статора и ротора (якоря) и подают на них сетевое напряжение (рис. 2).

Указанная схема имеет свои недостатки, один из которых заключается в том, что работоспособность двигателя с помощью нее полностью проверить все равно не удастся.

Даже если вал двигателя и будет вращаться, подобная проверка все равно не выявит скрытых дефектов, проявляющихся, когда он работает в реальных режимах эксплуатации СМ, например, под нагрузкой.

К тому же эта схема включения не имеет никакой защиты: если в обмотках двигателя имеются короткие замыкания, он будет работать что называется «вразнос». Чтобы избежать возможных неприятных последствий при проверке двигателя, в его схему питания устанавливают дополнительный балласт.

В качестве последнего, например, можно использовать любой ТЭН от стиральной машины (см. рис. 3) или мощную осветительную лампу (500 Вт и выше). Если в обмотках двигателя есть короткое замыкание и через них протекает повышенный ток, ТЭН будет заметно нагреваться.

Можно иным способом проверить в динамике работоспособность двигателя: соединить его обмотки, как на рис. 2, но питать через лабораторный автотрансформатор мощностью не менее 500 Вт. Подобное включение позволяет плавно регулировать обороты двигателя и легко контролировать любые нештатные ситуации в его работе.

В качестве защиты подобной схемы можно использовать обычный плавкий предохранитель номиналом 5-10 А). Если ЛАТР найти не удалось, можно вместо него использовать электронный (симисторный) регулятор, рассчитанный на управление нагрузкой соответствующей мощности.

Регулятор можно изготовить самостоятельно, найдя подходящую схему в радиолюбительской литературе или в Интернете.

Есть еще один способ проверки работоспособности коллекторного двигателя — по интенсивности искрения между коллектором ротора и щетками. Возникновение сильных искр в месте контакта щеток и коллектора указывает на то, что двигатель неисправен. Подробнее на этом мы остановимся ниже.

Неисправности коллекторных двигателей могут быть вызваны следующими причинами:

  • износ щеток;
  • межвитковые замыкания или обрывы в обмотках статора или ротора;
  • дефекты ламелей коллектора, например, их отслоение.

Примечание. Как правило, дефекты ламелей являются следствием короткого замыкания в обмотках двигателя.

На самом деле причин может больше, но мы остановимся подробно только на перечисленных выше, как наиболее характерных.

Типовые неисправности коллекторных двигателей

Износившиеся щетки на коллекторном двигателе необходимо своевременно заменять (лучше всего на оригинальные). Но как быть в случае, если нет возможности заменить щетки на оригинальные?
Примечание.

Износ щеток во многих случаях можно определить внешним осмотром или по интенсивности искрения на коллекторе двигателя: как под нагрузкой (в баке машинки есть белье), так и без нее — в этом случае, возникают обильные искры (не по всему периметру коллектора).

Следует учесть, что подобное обильное искрение появляется и в том случае, если новые щетки не притерты к коллектору.

Также возможны случаи, когда при значительном износе щеток наблюдается потеря мощности двигателя — например, если барабан стиральной машины не «проворачивается» с загруженным в него бельем (за исключением случаев, когда щетки заклинивают в щеткодержателе — «зависают»).

Отметим, что замена щеток аналогами от других коллекторных двигателей достаточно сложна по нескольким причинам. Перечислим некоторые из них, а также рассмотрим рекомендации по замене щеток аналогами.

Щетки от другого двигателя, как правило, имеют другую форму и размеры — поэтому перед установкой их необходимо соответствующим образом обработать (обточить).

Одной особенностью щеток моторов для стиральных машин является их значительная длина — это затрудняет подбор аналогов от других коллекторных двигателей, например, электроинструмента (на рис. 4.

слева показаны щетки с щеткодержателями от двигателя стиральной машины, а справа — от электроинструмента). При установке «самодельной» щетки в щеткодержатель следует проверить ее свободное движение (без зацепов) по всей длине рабочего хода без бокового люфта.

Упомянутый люфт может привести к перекосу щетки в щеткодержателе и ее возможному «зависанию» (то есть заклиниванию в щеткодержателе и вследствие этого — возможной потере контакта с коллектором).

Щетки должны быть выполнены из так называемого электрографита (смесь сажи, чистого графита и специального связующего вещества, прошедшая отжиг при температуре около 2500 °С). Этот материал (на примере отечественных электрографитовых щеток ЭГ-74) имеет твердость (15—50) 107 Па и удельное сопротивление 35—75 мкОм м. Дополнительную информацию на эту тему можно найти в ГОСТ 21888-82.

В крайнем случае, при выборе материала щеток можно использовать обычный мягкий графит — только в этом случае срок службы щеток будет значительно меньше.
Примечание. В настоящее время большинство стиральных машин в России — зарубежного производства.

Поэтому выяснить, какой материал (и его параметры) для щеток используют зарубежные производители, в полной мере не представляется возможным.

Известно, что чем выше твердость щеток, тем они долговечнее (медленнее изнашиваются). В этом случае следует учесть, что чересчур «твердые» щетки быстро изнашивают коллектор. Наверно, истина где-то посередине. Поэтому будем условно считать, материал щеток коллекторных моторов зарубежных стиральных машин имеет параметры, соответствующие приведенным выше.

При подборе аналогов щеток следует также обратить внимание на наличие медного хвостика (если он есть в оригинальных щетках). В щетках, самостоятельно обточенных под требуемые размеры (в соответствии с оригиналом) рекомендуется использовать прижимную пружину от старых щеток.

Не стоит использовать аналоги щеток, выполненных из графита с внешним медным покрытием(такие щетки предназначены для электрических машин, рассчитанных на низкое рабочее напряжение). Это вызвано тем, что медная пыль, попав в промежутки между ламелями коллектора, может привести к коротким замыканиям между ними, и, в конечном счете — к выходу из строя ротора.

Отметим, что после самостоятельного изготовления щеток, необходимо в нижней их части сделать фаски и при необходимости выполнить косой срез (если щетки «косые» — то есть соприкасаются с коллектором под определенным углом).

Установка аналогов щеток также предусматривает так называемую «притирку» последних. Она имеет следующие особенности:

  • устанавливают мотор на стенде (на изолированной плите или на полу) и подключают его по известной схеме (см. выше) через ЛАТР или электронный регулятор;
  • запускают мотор на низких оборотах в течение нескольких минут;
  • вынимают щетки и проверяют в их нижней части ширину «проточки» коллектором: если она в поперечном направлении составляет около 5 мм — процесс «притирки» закончен;
  • если «проточка» на щетках составляет менее 5 мм, устанавливают их на место и вновь включают мотор на несколько минут (на малых оборотах);
  • по достижении нужной ширины «проточки», поэтапно проверяют работу двигателя на повышенных оборотах, вплоть до максимальных («проточку» щеток уже не проверяют).

Следует отметить, что работа двигателя на повышенных оборотах может сопровождаться вибрацией, поэтому его необходимо надежно закрепить;

  • снимают двигатель со стенда и устанавливают его в стиральную машину;
  • на СМ запускают режим короткой программы стирки (белье в барабан и моющие средства не загружают).

По окончании этой программы ограничений по использованию СМ больше нет.

Межвитковые замыкания (или обрыв) в обмотках статора или ротора

При обрывах или межвитковых замыканиях обмоток возможны следующие характерные дефекты:

  1. Двигатель не работает (обрыв в обмотках статора).
    Подобный дефект также возможен по причине перегрева корпуса двигателя вследствие межвитковых замыканий в обмотках. При значительной температуре корпуса (обычно, более 90 °C) должен сработать защитный термостат (он разрывает цепь питания двигателя). Нормой считается температура корпуса двигателя не выше 70…80 °C — подобная температура может быть достигнута при выполнении так называемых «длинных» циклов стирки стиральной машины;
  2. Потеря мощности двигателя (межвитковые замыкания в его обмотках).
    Этот дефект может проявляться, например, если мотор не может «провернуть» барабан с загруженным в него бельем (без белья барабан вращается). Следует отметить, что аналогичный дефект может наблюдаться при износе щеток мотора, а также при неисправности фазосдвигающего конденсатора, стоящего в цепи питания мотора (в устаревших моделях стиральных машин) — поэтому при поиске причин потери мощности мотора следует учесть и эти факты;
  3. Отслоение ламелей ротора.
    При значительном увеличении тока через обмотки двигателя (вследствие межвитковых замыканий в обмотках или при «заклинивании» вала двигателя), ламели на коллекторе нагреваются и отслаиваются (подробно об этом мы остановимся ниже).

Примечание. При межвитковых замыканиях в секциях обмотки ротора обычно появляются сильные искры вокруг коллектора. Также, если короткое замыкание имеется в одной из секций обмотки якоря, ламели, подключенные к ее выводам, будут иметь сильный характерный нагар.

Обрыв обмоток ротора легко выявить с помощью омметра, подключив последний к любым соседним ламелям коллектора. Вращая вручную ротор, контролируют сопротивление его секций — во всех положениях вала сопротивление между соседними ламелями должно быть одинаковым (0,1—0,4 Ом).

Если сопротивление между одними из соседних ламелей возрастает до 5…9 Ом (или более) — возможно, в этой секции имеется обрыв обмотки.

Но не стоит отчаиваться — часто подобное проявление бывает вызвано неконтактом одной из ламелей в месте соединения ее с обмоткой (на краю каждой ламели есть специальный крючок, который обеспечивает соединение с соответствующей секцией обмотки ротора).

Если неконтакт вызван именно по этой причине, можно аккуратно «проклепать» проблемный крючок.

Хочется отметить, что в подобных случаях использование пайки недопустимо, так как это не принесет ожидаемого эффекта — при работе мотора ламели коллектора сильно нагреваются, пайка разрушается (соответственно, электрическая цепь вновь разорвется), а центробежная сила может разнести остатки олова куда угодно (с самыми непредсказуемыми последствиями). Кстати, пайка ламелей может нарушить балансировку ротора, что также может привести к повышенной вибрации в его работе.

Также возможны замыкания в обмотках двигателя (межвитковые замыкания, например, вызванные пробоями в изоляции), но здесь уже помочь нечем — двигатель нужно менять или заново перематывать его обмотки.

Самостоятельная перемотка, например, обмоток якоря в большинстве случаев дает отрицательный результат.

Для выполнения подобных работ нужна специальная технология, которую можно соблюсти только в заводских условиях.

Отметим, что замыкания в обмотках двигателя могут повлечь за собой выход из строя уже целого ряда компонентов в составе стиральной машины — подгорание (или полное разрушение) контактов на разъемах электронного модуля и соединительного шлейфа, отказ элементов силовых цепей в составе самого модуля (реле реверса, силовой симистор, контактные группы командоаппарата и др.).

Дефекты ламелей коллектора

Дефекты коллекторных двигателей, вследствие неисправности ламелей на самом деле немного — это неконтакты ламелей и секций обмотки ротора, а также перегрев и возможное последующее отслоение ламелей.

Ламели крепятся на коллекторе с помощью клея, а электрическое соединение их с секциями обмотки ротора обеспечивают специальные «закусывающие» крючки.

Самый распространенный дефект ламелей — это обрыв провода секции ротора в месте соединения с той или иной ламелью (об этом мы подробно останавливались выше). Гораздо худший случай, когда по разным причинам ламели перегреваются и отслаиваются (см. рис. 5).

Подобный дефект обычно бывает вызван короткими замыканиями в промежутках между ламелями, замыканиями в секциях якорной обмотки или вследствие механического торможения (заклинивания) ротора — в любом случае ламели сильно нагреваются (и отслаиваются), вследствие прохождения через них тока, значительно превышающего номинальный уровень.

Торможение якоря двигателя возможно, например, при заклинивании подшипников мотора или барабана СМ. Также подобный дефект возникает, если в машинках с вертикальной загрузкой потребители забывают закрыть створки барабана — раскрытые створки блокируют вращение барабана, а вследствие этого — и якоря мотора.

В подавляющем большинстве случаев дефекты ламелей (перегрев, отслоение и др.) являются следствием других неисправностей двигателя, элементов стиральной машины или вследствие некорректных действий пользователей.

Если отслоение ламелей на коллекторе незначительное (менее 0,5 мм), подобный дефект устраняется проточкой самого коллектора на станке (не всегда, правда, с положительным эффектом).

Не следует забывать, что после подобной операции в промежутках между ламелями может оставаться медная стружка (или пыль), поэтому необходимо тщательно очистить эти промежутки.

Кроме того, на ламелях после проточки коллектора могут остаться заусеницы — их также необходимо удалить.

Сам факт отслоения ламелей на коллекторе легко выявить как визуально — так, если вручную вращать ротор двигателя, щетки в этом случае будут издавать сильный характерный треск.

С условиями приобретения книги можно ознакомиться на www.solon-press.ru

Перемотка электродвигателя своими руками: пошаговая инструкция

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:

Тестирование стальным шариком

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.

Почему искрят щетки электродвигателя

Коллекторные электродвигатели отличаются от двигателей других типов наличием коллекторно-щеточного узла. Узел обеспечивает электрическое соединение цепи ротора с цепями, расположенными в неподвижной части мотора, и включает в себя коллектор (набор контактов, расположенных непосредственно на роторе) и щётки (скользящие контакты, расположенные вне ротора и прижатые к коллектору).

Во время работы коллекторного двигателя в электроинструменте, иногда можно наблюдать искрение щеток. В некоторых случаях этот симптом приводит к скорой поломке электроинструмента, а в некоторых — не сулит ничего плохого.

Так или иначе, полезно в каждом случае понимать, в чем причина искрения, чтобы при необходимости принять правильные меры своевременно.

В данной статье мы рассмотрим причины искрения щеток, а также меры борьбы с проблемами, вызывающими это явление.

Первопричина

Очевидно, что прерывистый механический контакт щеток с коллектором не может не приводить к искрению, ведь по сути много раз в секунду разрывается и замыкается вновь электрическая цепь ротора.

Ротор содержит на себе обмотку, которая является нагрузкой преимущественно индуктивного характера. Разрыв такой цепи неизбежно сопровождается переходным процессом, который связан с появлением маленьких дуг от самоиндукции обмотки ротора или обмоток ротора и статора. Разумеется, щетки со временем изнашиваются, как и пластины коллектора, но порой проблемы возникают еще до момента износа.

Справедливости ради отметим, что по названной выше причине, даже исправный коллекторный двигатель не может работать вообще без искр, небольшое искрение всегда на коллекторе есть. Полностью исправный прибор нормально выходит на полную мощность, развивает рабочие обороты и чуть-чуть все равно искрит. Другое дело, если искрение сильное — здесь возникает обоснованное беспокойство.

Искрение щеток как признак их износа

Если щетки уже сильно изношены, просто в силу возраста двигателя, то двигатель не сможет развить полные обороты и выйти на полную мощность. При этом искрение будет очень сильным, а заводиться двигатель будет не с первого раза.

Как проверить, что это именно так? Если изношенные щетки прижать отверткой к коллектору — контакт станет плотным, и двигатель заработает. Но стоит прижим ослабить, как вновь появятся искры — расстояние между пластинами и щетками станет заполнено маленькими дугами. Щетки явно изношены — их следует заменить новыми. Иногда замена возможна только всего вместе — с щеткодержателями и с пружинами.

Возможно в обмотке ротора возникло замыкание

Обмотка якоря (ротора) коллекторного двигателя традиционно содержит в себе несколько секций. Если хотя бы одна повреждена, если имеет место межвитковое замыкание, то в одну секцию будет подаваться больший ток, чем в другие.

Это приведет к перегреву обмотки в одном месте, и к неравномерному искрению на коллекторе — на отдельных переходах на пластинах искры будут сильнее, чем на других. Здесь требуется перемотка якоря или целиком новый якорь.

Исправна ли обмотка статора

Похожая неисправность возможна внутри статора, когда часть обмотки перегревается, и возле одной из щеток наблюдается сильное искрение. Проверьте сопротивления обеих половин обмотки статора, они должны быть одинаковыми. Если одна из частей обмотки статора имеет сопротивление сильно меньшее чем у другой, то требуется перемотка либо замена статора.

Загрязненный коллектор — причина ненужного замыкания на нем, в результате появляются лишние искры

Пыль на коллекторе образуется в результате постепенного износа щеток — это графитовая пыль. Она накапливается между пластинами (ламелями) коллектора, и создает «несанкционированные» замыкания. Из-за замыканий появляются искры. Просто почистите коллектор наждачной бумагой, уберите грязь между ламелями.

Обязательно проверьте, как расположены щетки, не смещена ли одна из них относительно нормального положения, поправьте щетки в случае необходимости. Когда щетки расположены криво, графитовая пыль образуется в непомерно большом количестве, нежели при правильном расположении щеток.

Еще одна причина загрязнения — нагар на коллекторе из-за его перегрева. Когда все другие причины искрения устранены, необходимо почистить контакты от нагара чтобы улучшить контакт щеток с ними.

Если контакт хороший, сопротивление не увеличивается сверх номинала, и лишних искр не возникает. Счистить нагар можно как графитовую пыль — наждачной бумагой, только вращая ротор при зажатом в специальных колодках коллекторе.

Как проверить электродвигатель — простые советы электрикам

В своей повседневной жизни мы постоянно сталкиваемся с различными электрическими приборами, значительно облегчающими нашу деятельность. Практически все они имеют в своей конструкции двигатель, питаемый электроэнергией для совершения определенной работы.

Иногда по разным причинам в нем возникают неисправности. Приходится определять его работоспособность, выявлять и устранять поломки.

Как устроен электродвигатель

Сразу оговоримся, что не будем прибегать к сложным техническим описаниям и формулам, а постараемся использовать упрощенные схемы и терминологию. Также учитываем, что работы с электродвигателями в электроустановках относятся к опасным. К ним допускается обученный, подготовленный персонал.

Внимание: Самостоятельный ремонт электродвигателя неквалифицированными работниками может закончиться трагически!

Кинематическая схема

По механической конструкции любой электрический двигатель можно представить состоящим всего из двух частей:

1. стационарно закрепленной, которая называется статором и крепится к корпусу станка, механизма или удерживается в руках, как на дрели, перфораторе и подобных устройствах;

2. подвижной — ротора, совершающего вращательное движение, передаваемое исполнительному приводу.

Обе эти половинки полностью разделены друг от друга, но соприкасаются через подшипники. Больше нигде и ни в каком месте они чисто механически не контактируют. Ротор вставлен внутрь статора и совершенно свободно вращается в нем.

Эту способность вращаться необходимо оценивать в первую очередь при анализе работоспособности любой электрической машины.

Для проверки вращения необходимо:

1. полностью снять напряжение со схемы питания;

2. попробовать вручную прокрутить ротор.

Первое действие является необходимым требованием правил безопасности, а второе — техническим тестом.

Часто оценить вращение бывает сложно из-за подключенного привода. Например, ротор двигателя исправного пылесоса довольно легко раскрутить движением руки. Чтобы повернуть вал рабочего перфоратора, придется приложить усилие. Прокрутить вал двигателя, подключенного через червячный редуктор, вообще не получится из-за конструктивных особенностей этого механизма.

По этим причинам оценку вращения ротора в статоре проводят при отключенном приводе и анализируют качество работы подшипников. Затруднять движение может:

износ контактных площадок скольжения;

отсутствие смазки в подшипниках или ее неправильное применение. Например, обычный солидол, которым часто заполняют шарикоподшипники, на морозе загустеет и может быть причиной плохого запуска двигателя;

попадание грязи или посторонних предметов между подвижной и стационарной частью.

Шум во время работы двигателя создается неисправными, разбитыми подшипниками с повышенным люфтом. Для его быстрой оценки достаточно пошатать ротор относительно стационарной части, создавая переменные нагрузки в вертикальной плоскости, и попробовать вдвигать и вытаскивать его вдоль оси. На многих моделях незначительные люфты считаются допустимыми.

Если ротор вращается свободно и подшипники хорошо работают, то надо искать неисправность в электромагнитных цепях.

Электрическая схема

Чтобы любой двигатель работал необходимо выполнить два условия:

1. на его обмотку (или обмотки у многофазных моделей) подвести номинальное напряжение;

2. электрическая и магнитная схемы должны быть исправными.

Где проверять напряжение питания двигателя

Рассмотрим первое положение на примере конструкции электрической дрели с коллекторным двигателем.

Если у исправной дрели вставить вилку в розетку с подведенным напряжением, то этого недостаточно для запуска двигателя. Потребуется еще нажать на кнопку включения.

Только тогда электрический ток от вилки по шнуру через симисторный узел регулирования и контакты нажатой кнопки подойдет к щеточному узлу, расположенному на коллекторе, и через него сможет попасть на обмотку.

Подведем итог: делать вывод об исправности двигателя дрели можно только после проверки напряжения на щетках коллекторного узла, а не контактах вилки. Приведенный пример является частным случаем, но раскрывает общие принципы поиска неисправностей, характерные для большинства электрических устройств. К сожалению, этим положением часть электриков второпях пренебрегает.

Типы электрических схем электродвигателей

Электродвигатели создаются для работы от постоянного или переменного тока. Причем последние делятся на:

синхронные, когда частоты вращения частоты вращения ротора и электромагнитного поля статора совпадают;

асинхронные — с отстающей частотой.

Они имеют разные конструктивные особенности, но общие принципы работы, основанные на воздействии вращающегося электромагнитного поля статора на поле ротора, передающее вращение приводу.

Двигатели постоянного тока

Их изготавливают для использования в качестве кулеров компьютерных устройств, стартеров легковых автомобилей, мощных дизельных станций, зерноуборочных комбайнов, танков и решения других задач. Устройство одной из подобных простых моделей показано на картинке.

Магнитное поле статора у этой конструкции создается не постоянными магнитами, а двумя электромагнитами, собранными на специальных сердечниках — магнитопроводах, вокруг которых расположены катушки с обмотками.

Магнитное поле ротора создается током, проходящим через щетки коллекторного узла по обмотке, уложенной в пазы якоря.

Асинхронные двигатели переменного тока

Представленный на картинке разрез одной из моделей демонстрирует определенное подобие с ранее рассмотренным устройством. Конструктивные отличия заключаются в выполнении ротора формой короткозамкнутой обмотки (без прямой подачи в нее тока от электроустановки), получившей название «беличьего колеса» и принципах расположения витков на статоре.

Синхронные двигатели переменного тока

У них обмотки катушек статора расположены под одинаковым углом смещения между собой. За счет этого создается вращающееся с определенной скоростью электромагнитное поле.

Внутри этого поля помещен электромагнит ротора, который под воздействием приложенных магнитных сил тоже начинает двигаться с частотой, синхронной скорости вращения приложенной силы.

Таким образом, во всех рассмотренных схемах двигателей используются:

1. обмотки из проводов для усиления магнитных полей единичных витков;

2. магнитопроводы для создания путей протекания магнитных потоков;

3. электромагниты или постоянные магниты.

У отдельных конструкций двигателей, называемых коллекторными, используется схема передачи тока от стационарной части на вращающиеся детали через узел щеткодержателя.

Во всех этих технических устройствах и способны возникать различные неисправности, которые влияют на работу конкретного двигателя.

Поскольку магнитопровод создается на заводе из пластин специальных сталей, собранных с высокой надежностью, то поломки этих элементов происходят очень редко, да и то под воздействием агрессивной среды, не предусмотренной условиями эксплуатации или из-за непредвиденных запредельных механических нагрузок на корпус.

Поэтому проверка прохождения магнитных потоков практически не проводится, а все внимание при неисправностях электродвигателей после оценки механики обращается на состояние электрических характеристик обмоток.

Как проверить щеточный узел коллекторного двигателя

Каждая пластина коллектора является контактным соединением определенной части непрерывной обмотки якоря и через ее подключение к щетке проходит электрический ток.

У исправного двигателя в этом узле создается минимальное переходное электрическое сопротивление, не оказывающее практического влияния на качество работы и выходную мощность. Внешний вид пластин отличается чистотой, а промежутки между ними ничем не заполнены.

Двигатели, которые подвергались серьезным нагрузкам, имеют загрязненные коллекторные пластины со следами графитовой пыли, набившейся в пазы и ухудшающей изоляционные свойства.

Щетки двигателя усилием пружин прижимаются к пластинам. Графит при работе постепенно стирается. Его стержень изнашивается по длине, а сила прижатия пружины уменьшается. При ослаблении контактного давления увеличивается переходное электрическое сопротивление, что вызывает искрение в коллекторе.

В результате начинается повышенный износ щеток и медных пластин коллектора, который может быть причиной поломки двигателя.

Поэтому надо проверять щеточный механизм, осматривать чистоту поверхностей, качество выработки щеток, условия работы пружин, отсутствие искрения и появления кругового огня при работе.

Загрязнения убираются мягкой тряпочкой, смоченной раствором технического спирта. Промежутки между пластинами прочищают воронилами из твердых не смолистых пород дерева. Щетки притирают мелкозернистой наждачной шкуркой.

Если на коллекторных пластинах появились выбоины или выгоревшие участки, то коллектор подвергают механической обработке и полировке до уровня, при котором ликвидированы все неровности.

Хорошо подогнанный щеточный узел не должен создавать искр во время работы.

Как проверить состояние изоляции обмоток относительно корпуса

Для выявления нарушения диэлектрических свойств изоляции относительно статора и ротора необходимо использовать специально предназначенный для этих целей прибор — мегаоомметр.

Он подбирается по величине выходной мощности и напряжению.

Первоначально измерительные концы подключаются на общую клемму выводов обмоток и болт заземления корпуса. У собранного двигателя электрический контакт корпусов статора и ротора создается через металлические подшипники.

Если замер показывает нормальную изоляцию, то этого вполне достаточно. В противном случае все обмотки рассоединяются и осуществляется поиск нарушения изоляции методом измерения и осмотра отдельных цепей.

Причины плохого состояния изоляции могут быть разными: от механического нарушения слоя лакокрасочного покрытия проводов до повышенной влажности внутри корпуса. Поэтому их надо точно определить. В одних случаях достаточно хорошо просушить обмотки, а в других необходимо искать места с царапинами или задирами для исключения токов утечек.

Ремонт коллекторов, щеткодержателей и контактных колец электродвигателя

Состояние поверхности колец, коллекторов и щеток в значительной мере влияет на работу машины. Поверхность не должна иметь царапин, выступающих и западающих изолирующих прокладок между пластинами. Щетки должны равномерно располагаться по рабочей поверхности коллектора.

В процессе эксплуатации коллектор загрязняется, что является причиной искрения под щетками. При стечении неблагоприятных условий работы щеточного контакта искрение бывает настолько сильным, что вызывает нагар на коллекторе или кольцах.Ремонт коллекторов, щеткодержателей и контактных колец электродвигателя.

Повреждения рабочей поверхности контактных колец и коллектора в виде царапин, незначительных шероховатостей и выбоин можно устранить зачисткой и полировкой стеклянной бумагой при полных оборотах машины без демонтажа колец.

При наличии местного выгорания пластмассы, значительных выбоин, особенно при нарушении цилиндрической формы колец, последние снимают и протачивают на токарном станке, уменьшая при этом их толщину не более чем на 80 %. При предельном износе колец изготовляют новые и напрессовывают их на вал ротора.

Нарушенную изоляцию между контактными кольцами восстанавливают, зачищая, промывая бензином и затем окрашивая поврежденное место изоляционной эмалью. При пробое изоляционной прокладки между коллекторными пластинами или при сильном выгорании коллекторных пластин пластины подлежат замене.

Трещины глубиной до 3 мм и прогары удаляют сверлением, обработанные места очищают и обезжиривают, после чего заполняют эпоксидным компаундом холодного отвердевания. После застывания компаунда его покрывают эмалью.

Ослабление пружины, оплавление или механические повреждения — наиболее часто встречающиеся неисправности щеткодержателя.

Ослабление пружин устраняют регулировкой, а если это невозможно, заменяют новыми. При легком оплавлении щеткодержатель очищают от копоти, грязи и нагара, а при сильном — заменяют новым. Механические повреждения щеткодержателя (заусенцы, вогнутость, изгибы) устраняют опиловкой и правкой. Сильно коррозированную обойму заменяют новой.

Если у Вас есть вопросы по поводу перемотки электродвигателей, Вы хотите получить консультацию, рассчитать стоимость или записаться на ремонт — обращайтесь к специалистам «Элпромтехцентр» в отдел по ремонту электродвигателей.

РЕМОНТ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ И ТРАНСФОРМАТОРОВ

Щетки и коллектор управляют распределением тока между катушками обмотки якоря ( рис. 1.5 ). Поэтому обсудим только назначение и конструкцию коллектора. Сегменты коллектора ( рис. 1.9 ) выполнены из меди и изолированы между собой слюдой или пластмассой. К петушкам коллектора присоединяются выводы обмоток. Число сегментов коллектора равно числу катушек обмотки якоря, чем выше это число, тем более прочным будет коллектор.

Рис. 1.5 . Распределение магнитного потока и тока в роторе

Рис. 1.9 . Конструкция коллектора:
1 — втулка из электроизоляционного материала; 2 — петушок коллектора; 3 — сегмент коллектора

Существуют различные методы намотки катушек обмотки и соединений выводов катушек с петушками коллектора.

На рис. 1.10 показана петлевая обмотка, состоящая из девяти секций (а — i ). Здесь следует обратить внимание на следующие моменты.

  1. Секции каждой обмотки расположены под углом 180° по отношению друг к другу. В действительности этот угол несколько меньше 180°, как показано на рис. 1.11 .
  2. Как видно из рис. 1.10, б , секции имеют кольцевое соединение друг с другом.
  3. Ток якоря Iа от положительного вывода источника питания через щетку протекает двум цепям. Поэтому соотношение между входным током и током Iа , протекающие в каждой секции, такое:

4. При большом числе секций и пластин коллектора число последовательно соединенных проводников составляет примерно половину общего числа проводников Z из-за параллельного включения двух цепей.

5. Согласно рис. 1.10 , а в стороне секции, расположенной под северным полюсом ( N ), ток протекает в одном направлении, а в секции, расположенной под южным полюсом ( S ), — в противоположном. При изменении полярности напряжения питания направления тока и момента изменяются на противоположные.

Рис. 1.10 . Связь обмотки, щеток, коллектора и полюсов магнитной системы:
а — схема петлевой обмотки; б — схема включения отдельных секций: 1 -пластины коллектора; 2 — секции обмотки; 3 — щетки

Рис. 1.11. Пластины коллектора и соединение секций обмоток (показана только одна секция)

Активная и нейтральная зоны

В соответствии с рис. 1.10 , б секция обмотки d подключена к источнику питания и должна находиться в нейтральной зоне. При вращении ротора ( рис. 1.10, б ) по часовой стрелке ток, протекающий в секции d против часовой стрелки, должен изменить свое направление.

Ремонт электрических машин

При текущем ремонте электрических машин выполняют следующие работы: проверку степени нагрева корпуса и подшипников, равномерности воздушного зазора между статором и ротором, отсутствия ненормальных шумов в работе электродвигателя;чистку и обдувку электродвигателя без его разборки, подтяжку контактных соединений у клеммных щитков и присоединении проводов, зачистку колец и коллекторов, регулирование и крепление траверсы щеткодержателя, восстановление изоляции у выводных концов, смену электрощеток;смену и долив масла в подшипники [24].При необходимости производят:полную разборку электродвигателя с устранением повреждений отдельных мест обмотки без ее замены;промывку узлов и деталей электродвигателя; замену неисправных пазовых клиньев и изоляционных втулок, мойку, пропитку и сушку обмотки электродвигателя, покрытие обмотки покрывным лаком, проверку крепления вентилятора и его ремонт, проточку шеек вала ротора и ремонт беличьей клетки (в случае необходимости), смену фланцевых прокладок; замену изношенных подшипников качения;промывку подшипников скольжения и при необходимости их перезаливки, при необходимости заварку и проточку крышек электродвигателя, частичную пропайку петушков; проточку и шлифование колец; ремонт щеточного механизма и коллектора; проточку коллектора и его продороживание; сборку и проверку работы электродвигателя на холостом ходу и под нагрузкой.

При капитальном ремонте производят следующие работы: полную или частичную замену обмотки; правку, протирку шеек или замену вала ротора; переборку колец или коллектора; балансировку ротора; замену вентилятора и фланцев; полную пропайку петушков; чистку, сборку и окраску электродвигателя и испытание его под нагрузкой.

Определение состояния деталей и назначение вида ремонта. Дефектацию производят до разборки, в процессе разборки и после разборки. Дефектационные операции, выполняемые до разборки: внешний осмотр; ознакомление с дефектами по документации; предремонтные испытания на режиме холостого хода, если это возможно.

До включения в сеть проверяют состояние вала, подшипниковых щитов, подшипников, отсутствие задевания ротора за статор, наличие смазки, целостность фаз; состояние выводных концов и клеммного щитка; сопротивление изоляции обмоток.

При удовлетворительных результатах испытаний включают электродвигатель на 30 мин под напряжение, замеряют пофазно силы тока холостого хода, проверяют шумы электродвигателя, работу коллектора, нагрев подшипников, величину вибрации и др.

В контрольно-дефектационные операции, проводимые в процессе разборки, входят: измерение величины воздушных зазоров между железом статора и ротора (якоря) в четырех точках, отстоящих друг от друга на 90°; измерение разбега вала в подшипниках скольжения; определение зазоров в подшипниках скольжения и качения; выявление неисправности других деталей.

В процессе разборки нельзя допускать повреждений или поломки разбираемых отдельных узлов и деталей или частей электрических машин. Детали, сопряженные между собой с натягом, снимают универсальными съемниками. Рабочие и посадочные поверхности узлов и деталей разбираемых электрических машин предохраняют от повреждений.

Снятые годные метизы, пружинные кольца, шпонки и другие мелкие детали сохраняют для повторного использования.Разобранные узлы и детали помещают в технологическую тару или на стеллажи.Рабочее место разборщика оснащают столом или верстаком и специальным инструментом и приспособлениями.Устройство для снятия подшипников с вала ротора размещают вблизи рабочих мест разборщиков.При разборке электродвигателей можно пользоваться специальной подставкой для ног. Стенд, оснащенный подъемником, поворотным столом и конвейером (пластинчатым, тележечным и т. п.), обеспечивает полную разборку электродвигателей высотой оси вращения более 100 мм.Для подъема изделий в сборе, узлов и деталей, масса которых превышает 20 кг, следует использовать подъемно-транспортные механизмы и приспособления.Захват узлов и деталей за рабочие поверхности не допускается.Подъемно-транспортное оборудование должно иметь плавную скорость подъема и опускания, а грузоподъемность должна быть не менее 1 т.

Приспособления, используемые для съема подшипников с вала ротора и для выема ротора из расточки статора, должны обеспечивать предохранение рабочих поверхностей от повреждений.

Используемый при разборке инструмент не должен иметь зазубрин, заусенцев и других дефектов на рабочей поверхности и соответствовать требованиям техники безопасности.Производственная тара должна вмещать все разобранные узлы и детали и соответствовать требованиям промышленной санитарии.Технологический процесс разборки состоит из следующих операций: подготовительных, непосредственно разборки и контроля.Выбор способа разборки зависит от технических и организационных возможностей производства.Операции технологического процесса производят в помещении с температурой 20 ± 5°С и относительной влажностью не более 80 %. При подготовительных операциях устанавливают контейнер с электродвигателями на подставку, а электродвигатель –на стол разборщика или передаточную тележку разборочного стенда.У двигателей закрытого исполнения отвертывают болты, крепя­щие кожух наружного вентилятора, и снимают его;отвертывают крепежные детали, крепящие вентилятор,и снимают его; в случае крепления вентилятора пружинным кольцом, предварительно снимают его специальным инструментом.У двигателей с фазным ротором:отсоединяют соединительные провода, освобождают крепления,снимают кожух контактных колец, вынимают щетки; в случае ремонта обмоток ротора отпаивают соединительные хомутики от выводных концов; снимают отвододержатель и съемником контактные кольца с вала ротора.

У электродвигателей, конструкция которых предусматривает расположение узла контактных колец внутри подшипникового щита, съем контактных колец производят после снятия подшипниковыхкрышек (наружной и внутренней), подшипникового щита и подшипника со стороны, противоположной рабочему концу вала.

У крановых и металлургических электродвигателей кроме того снимают крышки смотровых люков; открепляют капсулы от подшипниковых щитов и снимают наружные уплотняющие кольца; сливают масло из масляных камер (у подшипников скольжения).

Отвертывают болты, крепящие наружные крышки подшипников и снимают последние. При наличии между подшипниковой крышкой и подшипником пружинных колец, последние должны быть сохранены. Снимают пружинное кольцо, крепящее подшипник (при наличии). Отвертывают крепежные детали, крепящие подшипниковые щиты, крышку и панель (колодку) выводов, и снимают последние. Уплотнения, предусмотренные конструкцией в коробке выводов, сохраняют. При разборке электродвигателей на рабочем месте разборщика подготовительные операции производят здесь же.

Передний (со стороны рабочего конца вала) подшипниковый щит выводят из заточки станины с помощью рычага, вводимого в просвет между ушками подшипникового щита и станины, либо отжимных болтов. Отжим следует производить равномерно, пока щит полностью не выйдет из центрирующей заточки.

Допускается вывод подшипникового щита из заточки станины производить с помощью легких ударов молотка по выколотке из мягкого металла или пневмомолотка по торцам ушек подшипникового щита.

При выводе переднего подшипникового щита из заточки необходимо поддерживать вал вручную или подкладками, не допуская удара ротора о статор.Подшипниковый щит с вала снимают, поворачивая его на подшипнике, не допуская при этом перекосов.Задний (со стороны, противоположной рабочему концу вала) подшипниковый щит снимают аналогично переднему.Можно снимать задний подшипниковый щит после выемки ротора из статора. Выемку ротора производят специальным приспособлением, не допуская при этом задеваний ротора за расточку и обмотку статора.

На статоре, роторе и подшипниковых щитах укрепляют бирки с ремонтными номерами.Разобранные узлы и детали укладывают в производственную тару или на стеллажи и передают на последующую операцию.

При разборке на разборочном стенде электродвигатель устанавливают на передаточную тележку, фиксатором-толкателем посылают ее по конвейеру. Производят операции предварительной разборки и передают тележку на стол гидростенда.

Устанавливают электродвигатель так, чтобы центры штоков гидроцилиндров установки совпали с центрами вала разбираемого электродвигателя, и зажимают вал электродвигателя в центрах.Опускают стол вниз и выталкивают тележку на конвейер.

Поднимают стол до полной посадки на него электродвигателя, и зажимают лапы электродвигателя зажимами.

Подают шток левого цилиндра вправо до полного выхода под­шипникового щита из заточки статора. Снимают подшипниковый щит с подшипника. Устанавливают упор между подшипником и корпусом электродвигателя. Подачей штока правого цилиндра влево выпрессовывают правый подшипник с вала ротора. Аналогично поступают с левым подшипниковым щитом и подшипником. Производят разжим центров и отводят штоки цилиндров гидростенда от вала ротора электродвигателя. Поворачивают стол с электродвигателем на 60—90° и снимают подшипники и внутренние подшипниковые крышки.Выводят ротор из расточки статора цри помощи специального приспособления, не допуская при этом задевания ротора за расточку и обмотку статора.

Допустимые радиальные зазоры в подшипниках скольжения электрических машин. Таблица 3.14.

Диаметр вала, мм Допустимые зазоры мм,при частоте вращения, об/мин
750-1000 1000-1500 1500-3000
18-30 0,04-0,093 0,06-0,13 0,14-0,28
30-50 0,05-0,112 0,075-0,16 0,17-0,34
50-80 0,065-0,135 0,095-0,195 0,2-0,4
80-120 0,08-0,16 0,12-0,235 0,23-0,46

l.Bo время эксплуатации допускается удвоенная величина максимальных зазоров.

2.При отсутствии специальных указаний завода-изготовителя зазора между шейкой вала и верхним вкладышем следует назначать в следующих пределах; для подшипников с кольцевой смазкой (0,08÷0,10) Дш, для подшипников с принудительной смазкой (0,05÷0,08) Дш, где Дш –диаметр шейки вала.

3.Для создания более благоприятных условий образования масляного клина рекомендуют у разъемных подшипников делать боковые зазоры В = а. В этом случае подшипники растачивают на диаметр Д + 2а с применением прокладок толщиной а.

Допустимая разница воздушных зазоров электрических машин не должна превышать значений, указанных в заводских инструкциях, а если таких данных нет, то зазоры должны отличаться на величину не больше, чем указано ниже для машин: асинхронных –на 10 %; синхронных тихоходных –на 10 %; синхронных быстроходных –на 5 %; постоянного тока с петлевой обмоткой и зазором под главными полюсами более 3 мм –5 %; постоянного тока с волновой обмоткой и зазором под главными полюсами более

1 мм –на 10 %; а также якорем и дополнительными полюсами –на 5 %.

Разбег –осевая игра вала машины в подшипниках скольжения в одну сторону от центрального положения ротора не должен превышать 0,5 мм для машин напряжением до 10 кВт, 0,75 мм –для машин 10—20 кВт, 1,0 мм –для машин 30—70 кВт, 1,5 мм –для машин 70—100 кВт. Суммарный двусторонний разбег вала не должен превышать 2—3 мм.

Зазоры в подшипниках качения. Таблица 3.15.

Внутренний диаметр под­шипника, мм Осевая игра в однорядных шарикоподшипниках, мм, для серии Радиальный зазор, мм
в новых однорядных шарикоподшип­никах в новых роли­коподшип­никах наибольший допустимый при износе подшипников
20-30 30-50 50-80 80-100 10-120 — 0,12-0,22 0,14-0,32 0,25-0,43 0,26-0,46 — 0,13-0,23 0,17-0,38 0,29-0,50 0,32-0,56 0,01-0,02 0,01-0,02 0,01-0,02 0,02-0,03 0,02-0,01 0,02-0,05 0,02-0,06 0,02-0,06 0,04-0,08 0,05-0,09 0,1 0,2 0,2 0,3 0,3

В контрольно-дефектационные операции после разборки элек­тромашин входят: внешний осмотр и обмер всех изнашиваемых поверхностей деталей; окончательное заключение о состоянии деталей в результате осмотра, проверок и испытаний. Результаты дефектации записывают в ремонтную карту, на основании которой технолог или мастер заполняет операционную карту и назначает вид ремонта. Дефектные детали и узлы ремонтируют способами, указанными ниже.

Технология ремонта узлов и деталей электрических машин. Кон­струкция коллектора. Для большинства электрических машин при­меняют конструкцию коллектора, показанную на (рис.3.27, а где , 1 –стальной корпус; 2–изоляция; 3 –петушки; 4–пластина коллекторная; 5–шайба ко­нусная натяжная; 6 –винт стопорный; 7–прокладка миканитовая).

Коллектор машины должен быть очищен от грязи и смазки. Изоляция коллектора должна быть продорожена, с граней коллекторных пластин сняты фаски. Коллектор, имеющий неровности до 0,2 мм, должен быть отполирован, 0,2—0,5 мм –прошлифован, более 0,5 мм –проточен. Биение коллектора у машин (проверенное по индикатору) не должно превышать 0,02 мм для коллекторов диа­метром до 250 мм и 0,03—0,04 мм для коллекторов диаметром 300—600 мм.

Ремонт коллекторов. Сведения о возможных неисправностях, причинах их возникновения и способах ремонта коллекторов (рис. 3.27,б) приведены в табл. 69.

Рис. 3.27. Устройство коллектора.(а) Формовка коллектора на токарном станке(б)

Ремонт контактных колец. Комплект контактных колец показан на( рис.3.28.где, 1 –втулка; 2–электрокартон; 3 –кольцо контактное; 4 –изоляция шпилек; 5–шпильки контактные (выводы от колец))

Незначительные повреждения поверхности контактных колец (подгары, биение, неравномерная выработка) устраняют зачисткой и полировкой без демонтажа колец. При больших повреждениях поверхностей кольца снимают и протачивают с уменьшением их толщины не более чем на 20 %.

Пробой изоляции на корпус, а также предельный износ колец вызывают необходимость их замены. Замены целесообразно производить только в крупных ЭРЦ, где на каждый вид контактных колец составляют типовой технологический процесс разборки, изготовления, сборки и испытания с обеспечением соответствующими приспособлениями и оборудованием.

Ремонт сердечников. Сердечники (активная сталь) одновременно служат магнитопроводом и остовом для размещения и укрепления обмотки. При ремонте и замене обмотки необходимо проверить сердечники и устранить обнаруженные дефекты. Основные неисправности сердечников статора и ротора, их причины, а также способы устранения приведены в 3.16.

Неисправности коллектора. Таблица 3.16.

Неисправность Причина Ремонт
Обгорание поверхности Искрение. Круговой огонь Обточка, шлифование
Биение. Выступание пластин Плохая сборка. Некачественный миканит Нагрев. Подтягивание. Обточка
Выступание изоляции между пластинами Износ пластин. Ослабление коллектора Продороживание.Подягивание. Обточка
Выступание пластин на краю коллектора Предельная обточка. Слишком тонкие пластины Замена комплекта пластин и межламельной изоляции
Обломана часть петушков (в шлице) Неосторожная выбивка концов обмотки из шлица Разборка. Ремонт или замена пластин
Замыкание между пластинами Заусенцы на поверхности. Прогар миканитной изоляции из-за попадания масла и медно-угольной пыли Замыкание внутри коллектор Осмотр. Расчистка. Глубокая прочистка между пластинами. Промывание спиртом. Замазывание пастой
Замыкание на корпус Пробой, прогар изоляционных конусов Разборка, ремонт или замена коллектора с формовой на станке (рис.3.27)

Неисправности сердечников статора и ротора. Таблица 3.17.

Неисправность Причина Ремонт
Ослабление прессовки Выпадение вентиляционных распорок.Ослабление стяжных болтов.Отлом и выпадение отдельных зубцов Ремон распорок.Подтянуть болты.Забить и укрепить клинья
Распушение зубцов Слабые крайние листы или нажимные шайбы Подпрессовка.Усилие крайних листов
Нагрев сердечника Заусенцы. Зашлифованные места.Механические повреждения поверхности сердечников.Порча изоляции стяжных болтов Расчистка
Выгорание участков Пробой изоляции обмотки на сталь Замена изоляции.Расчистка.Пере шихтовка
Деформация стали Неправильная сборка или монтаж машины. Механические повреждения Правка

Рис.3.28. Кольца контактные в сборе.

Условия для безыскровой коммутации. Если плотность тока, приходящаяся на единицу поверхности соприкосновения щетки с коллектором в каком-либо месте становится слишком большой, щетки искрят. Искрение разрушает щетки и поверхность коллектора. Надежный контакт между щеткой и коллектором обеспечивает гладкая зеркальная поверхность коллектора (без выступов, вмятин, подгаров, без эксцентриситета или биения).

Механизм подъема щеток должен быть исправным. На одной машине нельзя применять щетки разных марок. Они должны быть установлены строго на нейтрали. Расстояние между щетками по окружности коллектора должны быть равными. Отклонения в расстояниях между сбегающими концами щеток не должны превышать

% для машин мощностью до 100 кВт. От обоймы до поверхности коллектора расстояние должно быть 2—4 мм. При наклонном расположении щеток острый угол щетки должен быть набегающим.

Допустимые отклонения обойм щеткодержателя от номиналь­ного размера в осевом направлении –0—0,15 мм; в тангенциальном направлении, при ширине щеток менее 16 мм —0—0,12 мм; при ширине щеток более 16 мм –0—0,14 мм.

Допустимые отклонения размеров щеток от номинальных раз­меров обоймы щеткодержателя могут быть только со знаком минус. Величины допустимых отклонений: в осевом направлении от –0,2 до –0,35 мм; в тангенциальном направлении (при ширине щеток до 16 мм) от –0,08 до –0,18 мм; в тангенциальном направлении (при ширине щеток более 15 мм) от –0,17 до –0,21 мм.

Зазор щеток в обойме не должен превышать в осевом направлении –0,2 ÷ 0,5 мм; в тангенциальном направлении (при ширине щеток до 16 мм) 0,06 ÷ 0,3 мм; в тангенциальном направлении (при ширине щеток более 16 мм) 0,07 ÷ –0,35 мм. Рабочая (контактная) поверхность щеток должна быть отшлифована до зеркального блеска. Удельное нажатие различных марок щеток должно находиться в пределах 0,15—4 МН/м2 и приниматься по каталогам.

Рис.3.29. Формы валов электромашины:а)машин постоянного тока;б), в)асинхронных двигателей.

Отклонение в величине удельного нажатия между отдельными щетками одного стержня допускается на±10 %. Для двигателей, подвергающихся толчкам и сотрясениям (крановые и др.), удельное нажатие допускается повышать на 50—75 % по сравнению с каталожными данными.

Ремонт деталей механической части. Ремонт вала. Формы валов электрических машин с указанием посадок и шероховатости показаны на рис. 20.9. Вал может иметь следующие повреждения: изгиб, трещины, задиры и царапины шеек, общую выработку, конусность и овальность шеек, развал шпоночных канавок, забоины и расклепывание торцов, смятие и износ резьбы на концах вала, потерю напряженности посадки на валу сердечника и в редких случаях поломку вала.

Ремонт валов является ответственной работой и имеет специфические особенности, так как ремонтируемый вал очень сложно отделить от сопряженного с ним сердечника. Допустимая норма на обточку шеек вала составляет 5—6 % от его диаметра; допустимая конусность 0,003, овальность 0,002 от диаметра. Валы, имеющие трещины глубиной более 10—15 % размера диаметра и более 10 % длины вала или периметра, подлежат замене. Общее количество вмятин и углублений не должно превышать 10 % посадочной поверхности под шкив или муфту и 4 % под подшипник.

Ремонт станин и подшипниковых щитов.Основные повреждения станин и подшипниковых щитов:поломка лап крепления станины; повреждение резьбы в отверстиях станины; трещины и коробление подшипниковых щитов; износ посадочной поверхности отверстия щита под посадку подшипника.

Ремонт станины и подшипниковых щитов заключается в заварке трещин, приварке отбитых лап, восстановлении изношенных посадочных мест, разрушенной резьбы в отверстиях и удалении оставшихся оторванных стержней болтов. Биение центрирующей заточки относительно оси –радиальное и не более 0,05 % диаметра заточки.

Ремонт подшипников скольжения. Повреждения подшипников скольжения: износ по внутреннему диаметру и торцам, растрескивание, выкрашивание, отставание, подплавление заливки, затягивание канавок, износ втулки по наружному диаметру. Износ по внутреннему диаметру и торцам является наиболее частым повреждением.

Сроки службы (в годах) подшипников скольжения, залитых баббитом марки Б16, в зависимости от режима работы следующие:Легкий 4—5;Тяжелый 1,5—2;Нормальный 2—3;Очень тяжелый1—1,5

Температуры нагрева подшипников перед заливкой и плавления баббитов приведены в табл. 71. Ремонт подшипников скольжения состоит из следующих операций: выплавки старой заливки, ремонта вкладыша, подготовки его и сплава к заливке, заливка и охлаждение.

Центробежную заливку подшипников производят на токарном станке при помощи специального приспособления (рис.3.28, где, 1 –планшайба; 2 –шпилька стяжная; 3 –вкладыш; 4–граница баббитовой заливки; 5 –воронка; б –ковш с баббитом). Частоту вращения патрона устанавливают по табл. 72 в зависимости от размера подшипника. Припуск на обработку дают 2—2,5 мм на сторону при внутреннем диаметре до 150 мм. Припуск по торцам 2—4 мм. Маслораспределительные и маслоулавливающие канавки для подшипников с диаметром шейки вала 50—150 мм делают шириной 3—6 мм и глубиной 1,5—3 мм.

Марка баббита Температура, °С
плавления * заливки нагрева подшипников
Б83 Б16 БН 241/364 240/410 245/397 400 ± 10 460 ± 10 450 ±10

* В числителе указана температура начала плавления, в знаменателе –конца плавления.

Рис.3.28. Заливка вкладыша центробежным способом

Основные требования к установке подшипников скольжения: рабочие части вкладышей подшипников должны быть пригнаны (шабрением по шейкам вала в средней их части по дуге от 60 до 120°);норма поверхности сопри­косновения (при проверке на краску) шейки вала и нижнего вкладыша –два пятна на 1 см 2 поверхности на дуге 60—90°; наличие плотных поясов по концам шейки вала и верхнего вкладыша –одно пятно на 1 см 2 .Повреждения и замена подшипников качения. Основным повреждением подшипников качения является износ рабочих поверхностей обоймы, сепаратора, кольца, шариков или роликов, а также наличие глубоких рисок и царапин, следов коррозии, появления цветов побежалости. Ремонт подшипников качения в ЭРЦ не производят, а заменяют новыми. У электромашин средней мощности срок службы подшипников качения составляет 2—5 лет в зависимости от размера двигателя и режима его работы.

Частота вращения патрона при заливке подшипников. Таблица 3.19.

Внутренний диаметр под­шипников, мм Частота вращения патронов, об/мин Внутренний диаметр под­шипников, мм Частота вращения патрона, об/мин
Б16, БН Б83 Б16, БН Б83

Основные требования к установке подшипников качения:внутренние кольца подшипников должны быть насажены на вал плотно;наружные кольца подшипников должны быть вставлены в расточки подшипниковых щитов свободно с зазором 0,05—0,1 мм по диаметру;осевой зазор (величина осевого перемещения одной обоймы относительно другой) не должен превышать 0,3 мм.

Ремонт уплотнений. Попадание смазки из подшипников внутрь электрических машин происходит из-за конструктивных недостатков, неправильного монтажа уплотнений и неправильного применения смазки. Кольцо с зубчиками, насаженное на вал дополнительно к обычному сальниковому уплотнению, не допускает попадания смазки внутрь машины. Для установки такого кольца необходимо укоротить вкладыш подшипника кольцевой смазки.

Для предотвращения сильной утечки смазки внутрь машины на вал насаживают маслоотражательное кольцо с наклонными отражателями отбрасывающими масло в подшипник. При сильной осевой вентиляции следует устанавливать дополнительные уплотнения лабиринтного типа. Ремонт уплотняющих устройств заключается в замене шпилек с поврежденной резьбой, сверления и нарезке резьбы в новых отверстиях уплотняющих колец.

Балансировка роторов. Для обеспечения работы электрической машины без биений и вибраций после ремонта ротор в сборе со всеми вращающимися частями (вентилятором, кольцами, муфтой, шкивом и т. п.) подвергают балансировке.

Различают статическую и динамическую балансировку. Первую рекомендуют для машин с частотой вращения до 1000 об/мин и коротким ротором, вторую дополнительно к первой –для машин с частотой вращения более 1000 об/мин и для специальных машин с удлиненным ротором. Статическую балансировку производят на двух призматических линейках, точно выверенных по горизонтали. Хорошо сбалансированный ротор остается неподвижным, находясь в любом положении относительно своей горизонтальной оси. Балансировку ротора проверяют для 6—8 положений ротора, поворачивая его вокруг оси на угол 45-60°. Свинцовые грузы забивают в специальные канавки, имеющие форму ласточкина хвоста.При динамической балансировке место расположения груза определяют по величине биения (вибрации) при вращении ротора. Динамическую балансировку производят на специальном балансировочном станке (рис.3.29, где 1 –стойка; 2 –балансируемый ротор; 3 –индикатор стрелочный; 4 –муфта; 5–привод). Установленный для проверки вращающийся ротор (якорь) при неуравновешенности начинает вместе с подшипниками вибрировать.

Рис. 3.29. Станок для динамической балансировки роторов:

закрепляют сваркой или винтами.

Чтобы определить место неуравновешенности, один из подшипников закрепляют неподвижно, тогда второй при вращении продолжает вибрировать. К ротору подводят острие цветного карандаша или иглу индикатора, которые в месте наибольшего отклонения ротора оставляют на нем метку. При вращении ротора в обратном направлении с той же скоростью тем же способом наносят вторую метку. По среднему положению между двумя полученными метками определяют место наибольшей неуравновешенности ротора.

В диаметрально противоположной по отношению к месту наибольшей неуравновешенности точке закрепляют балансировочный груз или высверливают отверстие в точке наибольшей неуравновешенности. После этого аналогичным способом определяют неуравновешенность второй стороны ротора.

Сбалансированную машину устанавливают на гладкую горизонтальную плиту. При удовлетворительной балансировке машина, работающая с номинальной частотой вращения, не должна иметь качаний и перемещений по плите. Проверку производят на холостом ходу в режиме двигателя.

Технология ремонта обмоток электрических машин. Определение объема ремонта. Перед ремонтом обмоток необходимо точно определить характер неисправности. Часто направляют в ремонт исправные электродвигатели, ненормально работающие в результате повреждения питающей сети, приводного механизма или неправильной маркировки выводов.

Основой якорной обмотки машин постоянного тока служит секция, т. е. часть обмотки, заключенная между двумя коллекторными пластинами. Несколько секций обмотки обычно объединяют в катушку, которую укладывают в пазы сердечника.

Схемы однофазных обмоток составляют в основном по тем же правилам, что и схемы трехфазных обмоток, только у них рабочая фаза занимает 2/3 пазов, а пусковая 1/3. У конденсаторных двигателей половину пазов занимает главная фаза и половину –вспомогательная.

Назначая ремонт, следует помнить, что у электродвигателей мощностью до 5 кВт с двухслойной обмоткой при необходимости замены хотя бы одной катушки выгоднее перемотать статор полностью. У двигателей мощностью 10—100 кВт с обмоткой из круглого провода одну-две катушки можно заменить методом протяжки без подъема неповрежденных катушек.

Соединения выводных концов обмоток электрических машин переменного и постоянного тока. Обмотки машин трехфазного переменно10—668 го тока могут быть соединены в звезду или треугольник. Концы об* моток соединяют либо наглухо внутри машины, либо снаружи на доске зажимов. При внешнем соединении на доску зажимов выведена шесть концов трех обмоток (рис.3.30 а, б)где, а — синхронной или асинхронной машины с шестью выводами (обмотки соединены в звез« ДУ), б — синхронной или асинхронной машины с шестью выводами (обмотки соединены в треугольник), при внутреннем глухом соединении — три конца трех обмоток для присоединения внешней сети (рис. 197, в, г) где, в — синхронной или асинхронной машины с тремя выводами (обмотки соединены в звезду), г — синхронной или асинхронной машины с тремя выводами (обмотки соединены в треугольник)

Рис.3.30. Схемы соединения выводов обмоток машин трехфазного переменного тока.

Обозначения выводов обмоток . Таблица 3. 20.

Схема соединения обмоток статора Число выводов Наименование вывода Обозначение вывода
начало конец
Внешние соединение в звезду(см.рис197,а)и треугольник(см.рис.197,б) Первая фаза Вторая фаза Третья фаза С1 С2 С1 С4 С5 С5
Внутреннее соединение в звезду (см.рис.197,в) 3 или 4 Первая фаза Вторая фаза Третья фаза Нулевая точка С1 С2 С3 — — — —
Внутреннее соединение в треугольник(см.рис.197,г) Первая фаза Вторая фаза Третья фаза С1 С2 С3 — — —

Обозначения выводов обмоток машин постоянного тока. Таблица 3.21.

Обмотка Обозначение вывода
Начало Конец
Якоря Я1 Я2
Компенсационная К1 К2
Дополнительных полюсов Д1 Д2
Последовательная возбуждения(сериесная) С1 С2
Параллельная возбуждения(шунтовая) Ш1 Ш1
Пусковая П1 П2
Уравнительная У1 У2
Особого назначения 01,03 02,04

На рис.3.31 (а), показана схема выводов обмоток машин постоянного тока. Выводы обмотки якоря Я2 и обмотки дополнительных полюсов Д1 соединены внутри машины. На доску зажимов выведены и Д2. В некоторых случаях обмотка дополнительных полюсов состоит из двух половин и включается по обе стороны якоря (рис.3.31, где, б — с расположением частей обмотки дополнитель ных полюсов по обе стороны якоря.) Здесь на доску зажимов выведены оба конца обмотки дополнительных полюсов Д1 и Д2.

Рис.3.31. Схемы выводов обмоток машин постоянного тока

Ремонт статорных обмоток электрических машин. Для записи обмоточных данных при перемотке используют приведенную ниже форму обмоточной карточки.

Частота вращения, об/мин

Длина пакета статора, мм

Диаметр расточки статора, мм

Род обмотки (двухслойная, однослойная концентрическая, цепная, одослойная концентрическая внавал и т. д.)

Форма лобовых частей (для двухплоскостных и трехплоскостных однослойных обмоток)

Вылет лобовых частей (расстояние от торца пакета до наиболее удаленной точки лобовых частей обмотки):со стороны схемы, мм с противоположной стороны, мм

Число проводов в пазу:в верхнем слое,в нижнем слое,общее.

Число параллельных проводов

Обмоточный провод:марка ,диаметр, мм

Шаг обмотки (для концентрической обмотки указать шаги всех катушек катушечной группы или полугруппы)

Число параллельных ветвей

Средняя длина витка, мм

Эскиз паза с размерами, изоляцией и расположением проводов

Размеры, форма и материал пазовых клиньев

Технологический процесс изготовления статорной обмотки для ремонтируемой асинхронной машины состоит из основных этапов, приведенных в табл. 73. Приспособление для очистки пазов укладки катушек, кантователь, пайка изоляции соединений статорных обмоток показаны на (рис. 3.32 (а) где, 1–держатель; 2–справка; 3–дорн; 4–ротор;5–винт; 6–стойка. Ремонт роторных обмоток. Последовательность операций по ремонту обмоток роторов приведена в табл. 3.22.

Рис.3.32. (а) — приспособление для очистки пазов, (б) — укладка в пазы катушек всыпной обмотки.

Технологический процесс перемотки статора асинхронного ЭД. Таблица 3.22.

Операция Ремонтные работы Оборудование,инструмент, приспособление
Демонтаж обмотки статора Освобождают от крепления лобовые части катушек и соединительные провода после отжига статора; разрезают соединения между катушками и фазами; осаживают клинья вниз и выбивают их из пазов статора; удаляют обмотку из пазов; очищают пазы, продувают и протирают Приспособления для монтажа статорных обмоток и очистки пазов
Заготовка изоляции и гильзовка пазов статора электродвигателя Устанавливают статор на кантователь, замеряют длину и ширину паза; изготавливают шаблон, нарезают гильзы из прессшпана, пояски и другой изоляционный материал; устанавливают гильзы и укладывают пояски Контователь статоров
Намотка катушек статора на намоточном станке Распаковывают бухту, измеряют провода, устанавливают бухту на вертушку; закрепляют провода в поводке; определяют размер витка катушки. Устанавливают шаблон; наматывают катушечную группу, отрезают провод, перевязывают намотанную катушку в двух местах и снимают ее с шаблона Микрометр. Универсальный шаблон. Намоточный станок
Укладка катушек в статор Укладывают катушки в пазы статора. Устанавливают прокладки между катушками в пазах и лобовых частях. Уплотняют провода в пазах и оправляют лобовые части; закрепляют катушки в пазах клиньями, изолируют концы катушек лакотканью и киперной лентой. Инструмент обмотчика. Баночка для клея
Сборка схемы обмотки статора Зачищают концы катушек и соединяют их по схеме; сваривают электросваркой (паяют) места соединений, заготавливают и присоединяют выводные концы; изолируют места соединений; бандажируют схему соединения и выправляют лобовые вылеты; проверяют правильность соединений и изоляцию. Напильник, нож, лоскогубцы,молоток. лектродуговой паяльник, мегаомметр, контрольная лампа
Сушка и пропитка обмотки статора (ротора,якоря)лаком Загружают статор (ротор, якорь) в сушильную камеру при помощи подъемного механизма; выгружают из камеры после просушки обмотки; пропитывают обмотку статора в ванне, дают стечь после пропитки, снова загружают в камеру; сушат; вынимают из камеры и удаляют подтеки лака с активной части магнитопровода растворителем Сушильная камера
Покрытие лобовых частей обмотки электроэмалью Покрывают лобовые части обмотки статора (ротора, якоря) электроэмалью Кисть или пульверизатор

Последовательность операций ремонта стержневого ротора. Таблица 3.23.

Операция Ремонтные работы Оборудование,инструмент, приспособление
Демонтаж схемы обмотки стер­жневого ротора Устанавливают ротор на козлы, очищают от пыли и грязи, при помощи газовой горелки распаивают бандажи и снимают их, распаивают схему и вынимают выводные концы Приспособление для транспортировки
Выемка стержней из пазов Вынимают стержни из пазов ротора с помощью приспособления, очищают пазы и обмоткодержатели от старой изоляции Приспособление для демонтажа
Очистка и рих­товка шин Очищают шины от старой изоляции, выправляют, зачищают и облуживают концы шин Напильник
Изолированешин Наносят изоляцию на шины Кисть
Заготовка изо­ляции и установка гильз Изготавливают прокладки (в пазы ротора и дистанционные), изоляцию на обмоткодер жатель, подбандажную и для слоев шин. Накладывают изоляцию на обмоткодержатель, устанавливают прокладки в пазы и расправляют их с помощью оправки Ножницы, ин­струмент обмотчика
Укладка обмотки Укладывают нижний слой шин в пазы ротора, устанавливают дистанционные прокладки, изолируют лобовые части, укладывают верхний слой в пазы, обжимают лобовые части стяжными кольцами, устанавливают дистанционные прокладки и заклинивают пазы Шаблон для контроля
Сборка схемы Протягивают выводные концы в вал ротора, надевают петушки и устанавливают перемычки по схеме. Расклинивают петушки медными клиньями, собирают и заваривают электросваркой (пайкой) схему Напильник. Электропаяльник Гребешок для выбивки клиньев, специальный нож

Ремонт обмоток якорей. Целостность обмотки якоря можно проверять методом падения напряжения, позволяющим обнаружить междувитковые замыкания, обрыв, некачественные пайки, неправильное соединение обмоток с коллектором. Этот метод позволяет находить катушку, соединенную с корпусом якоря. Для этого один щуп от источника питания присоединяют к валу или пакету, а вторым поочередно касаются коллекторных пластин (рис. 3.33:а) качества паек в «петушках» и определения повреждений в обмотках; б) в) правильности чередования полюсов в двигателях и генераторах). Минимальное показание милливольметра будет при соприкосновении щупа с пластинами к которым присоединена катушка, замкнутая на корпус. Для этих же целей можно использовать трансформаторный метод (рис.3.33, г). Последовательность операций по ремонту обмоток якорей приведена в табл. 75. Ремонт полюсных катушек. Последовательность операций по перемотке обмоток полюсных катушек приведена в табл.3.24.

Рис.3.33. Схемы проверки электрических машин постоянного тока.

а) — качества паек в «петушках» и определения повреждений в обмотках; б,в–правильности чередования полюсов в двигателях и генераторах; г) — схема нахождения паза с короткозамкнутыми витками:Фu1 магнитный поток, создаваемый током импульсного генератора; Фи2–магнитный поток от тока, протекающего по короткозамкнутым виткам.

Технологический процесс ремонта якоря. Таблица 3.24.

Операция Ремонтные работы Оборудование, инструмент, приспособление
Осоединение обмотки от коллектора Изготавливают и устанавливают клинья между петушками, распаивают петушки, поднимают концы обмотки, зачищают от излишка олова Электродуговой паяльник
Демонтаж старой обмотки Снимают бандажи, осаживают клинья и выбивают их из пазов; удаляют обмотку и очищают пазы якоря; замеряют и изготавливают изоляцию, укладывают ее в пазы якоря Инструмент обмотчика
Изготовление новой обмотки Наматывают секции обмотки якоря на станке, укладывают в пазы, изолируют лобовые части обмотки, изготавливают клинья и устанавливают их в пазы. Намоточный шаблон
Пропитка обмотки Бандажирова ние Пропитывают обмотку якоря лаком в ванне, просушивают в сушильной камере (до и после пропитки); проверяют изоляцию обмотки на корпус, заготавливают и укладывают изоляцию под бандажи; накладывают шнуровые и проволочные бандажи и запаивают последние Сушильная ка­мера. Ручные ножницы, ком­бинированные кусачки
Присоедине­ние обмотки якоря к коллектору Выправляют петушки коллектора, лудят петушки и концы обмотки, разбирают концы согласно схеме и присоединяют их к петушкам, расклинивают петушки, пропаивают и зачищают Асбестовые по­лосы толщиной 0,3мм

Перемотка на другое напряжение и другую скорость вращения обмоток статоров асинхронных двигателей. При пересчете обмоток на другое напряжение число эффективных проводников в пазу изменяют прямо пропорционально фазному напряжению. Если при перемотке изменяется число параллельных ветвей обмотки, нужно полученное число эффективных проводников умножить на отношение нового числа параллельных ветвей к старому числу. Если старая обмотка имела три параллельные ветви, а новая будет выполнена с двумя, то множитель будет равен 2/3, если старая имела 2 ветви, а новая выполняется с тремя, то множитель 3/2. Для удобства пересчета при стандартных фазных напряжениях 220, 380, 500, 660 В используют рис.3.34, а. Число проводников по нему определяют так: на горизонтальной линии старого напряжения находят старое число проводников и от найденной точки проводят вертикальную линию до пересечения с линией нового напряжения. Точка пересечения дает новое число проводников.

Процесс перемотки обмотки полюсных катушек. Таблица 3.25.

Операция Проводимые работы Оборудование, инструмент, приспособление
Снятие полюсов с катушками Снимают изоляцию, распаивают соединения между катушками, отсоединяют выводы обмоток от клеммной панели и маркируют полюса; открепляют и снимают полюса с катушками; снимают катушки и изоляционные прокладки с сердечника Электропаяльник, плоскогубцы
Перемотка обмотки полюсных катушек Снимают изоляцию с катушки, разматывают катушку, наматывают новую катушку на станке; пропитывают катушку лаком в ванне, просушивают в сушильной камере, покрывают наружную поверхность эмалью вручную Намоточный шаблон, сушильная камера, пульверизатор, баночка для лака
Установка полюсов с катушками Очищают выводные концы катушек от лака, устанавливают изоляционные прокладки и катушки на сердечник. Устанавливают прокладки и полюса в станину и закрепляют; выверяют диаметральные расстояния между полюсами, запаивают и изолируют соединения между катушками. Выводят концы на клеммную панель и проверяют полярность катушек полюсов Масштабная линейка, баночка для клея, мегаомметр

Пример. При фазном напряжении 220 В число проводников в пазу равно 25. Определить, сколько должно быть проводников при фазных напряжениях 380, 500 и 660 В.

На горизонтали 220 В находим точку 25, проводим от нее вниз вертикальную линию и находим число проводников в пазу при других напряжениях: 43 –при 380 В; 57 –при 500 В и 75 –при 660 В.

При изменении числа параллельных ветвей полученное число эффективных проводников в пазу надо умножить на отношение нового числа параллельных ветвей к старому. Так, если старое число ветвей равно 3, а новое число ветвей 2, результат, полученный на рис.3.34, следует умножить на 2/3. Число эффективных проводников в пазу статора изменяют прямо пропорционально напряжению, а сечение провода –обратно пропорционально.

Новый диаметр провода по меди при сохранении числа параллельных ветвей и параллельных проводников находят как произведение старого диаметра на корень квадратный из отношения старого напряжения к новому. Для удобства перерасчета диаметра приведен рис.3.34, б.

Рис.3.34. Определение числа проводников в пазу при перемотке на другое напряжение.

Технологические процессы пропитки, сушки и лакировки обмоток.Пропитку обмоток производят в специальном котле, заполненном лаком, в котором создают и поддерживают давление до 0,8 МПа в течение 5 мин, затем давление снижают до нормального и снова поднимают на 5 мин; эту операцию повторяют до 5 раз. Сведения о пропи­точных лаках и рекомендуемых количествах пропиток приведены в табл. 3.26. Сушку обмоток после пропитки лаками разделяют на два этапа. На первом этапе (при 60-80°С) удаляют растворитель. На втором этапе происходит затвердевание лаковой основы при температуре 120-130°С в зависимости от лака и класса нагревостойкости изоляции. Если обмотки подвергают повторной пропитке, то их охлаждают на воздухе до 60-70°С и затем снова погружают в лак.

Пропиточные лаки и число пропиток. Таблица 3.26.

Вид обмотки Рекомендуемый лак Число пропиток
Обмотки всыпные статоров, якорей и роторов (пропитка в узле; провода ПБД, ПЭЛБО, ПЭЛШО): нормальное исполнение;влагостойкое исполнение БТ-988 321Т БТ-987 321Т 3-5 3-5
Обмотки шаблонные якорей, статоров и роторов (пропитка витковой изоляции):нормальное и влагостойкое исполнение (провод ПБД) БТ-988
Пропитка корпусной изоляции шаблонных обмоток:нормальное исполнение (провода ПБД, ПЭВП)влагостойкое исполнение (провод ПСД) БТ-988 БТ-987
Пропитка обмотанных статоров с шаблонной обмоткой:нормальное исполнение (провода ПБД, ПЭВП)влагостойкое исполнение (провода ПБД, ПЭВП) БТ-988 БТ-987
Пропитка обмотанных роторов со стержневой обмоткой:нормальное исполнение влагостойкое исполнение 321Т 321Т
Пропитка шунтовых катушек машин постоянного тока:нормальное исполнение (провода ПБД,ПЭЛБО, ПЭВ-2) влагостойкое исполнение (провода ПБД,ПЭЛБО, ПЭВ-2) БТ-987 321Т БТ-987 321Т 2-3

Примечания: 1. Способ пропитки для шунтовых катушек под вакуумом и давлением, для остальных –горячее погружение. 2. Класс изоляции для нормального и влагостойкого исполнения –А

Лакировку обмоток производят непосредственно за сушкой пропитанных обмоток после их укладки в пазы. Рекомендуемая температура обмотки при лакировке 50—60°С. Толщина пленки лака или эмали не более 0,05- 0,1 мм. Обмотки, покрытые лаком или эмалью воздушной сушки, охлаждают на воздухе до исчезновения липкости (обычно 12-18 ч). Для сокращения времени лаковое покрытие можно сушить в печи при 70-80°С в течение 3- 4 ч. Покровные лаки и эмали печной сушки сушат при 100—180°С в зависимости от вида эмали и класса нагревостойкости изоляции (табл.3.27).

Режимы лакировки и сушки обмоток. Таблица 3.27.

Обмотки Способ лакировки Тип покровного лака или эмали Температура сушки, °С Время сушки, ч
Статоров машин переменного тока нормального исполнения Пульве ризация БИ-99, ГФ- 92ХС, ГФ- 92ХК 15-25 6-24
Якорей и роторов нормального исполненя » БТ-99, ГФ- 92ГС 20; 80-110 4 и более
Статоров машин переменного тока с влагостойкой изоляцией Погру жение Пульве ризация БТ-99, ГФ- 92ХС ГФ-92ГС 110-120 6-24 3-10
Якорей и роторов с влагостойкой изоляцией Погру жение Пульве ризация 460, БТ-99 ГФ-92ГС 120-140 110-120 8 и более 4-12
Статоров машин переменного тока изоляцией класса Н Погру жение Пульве- ризация ПКЭ-15,ПРКЭ-13 ПКЭ-19илиПКЭ-14 120-180 — 8-12 – —

При капитальном ремонте, как правило, производится полная замена обмотки и изоляции машины[25]. Обмотки, изготовленные из круглого провода, и многовитковые обмотки, изготовленные из прямоугольного провода не­большого сечения, как правило, не восстанавливают, а изготовляют вновь. Обмотки, изготовленные из прямоугольного провода большого сечения, используют повторно, заменяя витковую и корпусную изоляцию. Во всех случаях ремонта обмотки подлежит замене вся изоляция. Обмотку из круглого провода укладывают вручную, так как механизация процесса сдерживается низким качеством сердечников после извлечения обмоток, большой номенклатурой и малыми количествами однотипных машин.

Неисправности электрических машин. Повреждения электрических машин бывают механические и электрические[22]. К механическим повреждениям относятся: выплавка баббита в подшипниках скольжения; разрушение сепаратора, кольца, шарика или ролика в подшипниках качения; деформация вала ротора (якоря); образование глубоких выработок (дорожек) на поверхности коллекторов; ослабление крепления полюсов или сердечника статора к станине, прессовки сердечника ротора (якоря); разрыв или сползание проволочных бандажей роторов (якорей) и др.

Электрическими повреждениями принято называть:пробойизоляции на корпус; обрыв проводников в обмотке; замыкание между витками обмотки; нарушение контактов и разрушение соединений, выполненных пайкой или сваркой; недопустимое снижение сопротивления изоляции вследствие ее старения, разрушения или увлажнения и др.

В число предремонтных операций по выявлению неисправностей электрических машин входят: измерение сопротивления изоляции обмоток (с целью определения степени ее увлажнения); испытание электрической прочности изоляции; проверка на холостом ходу машины целости подшипников, величины осевого разбега ротора (якоря), вибрации, правильности прилегания (притертости) щеток к коллектору и контактным кольцам; определение зазоров между вращающимися и неподвижными частями электрической машины, а также контроль состояния крепежных деталей, плотности посадки подшипниковых щитов на заточках станины и отсутствия повреждений (трещин, сколов и др.) у отдельных частей и деталей машины.

Работа по предремонтному выявлению неисправностей и по вреждений электрических машин называется дефектацией.

Дефектацию производят внешним осмотром и испытаниями при частичной или полной разборке электрической машины.

Однако такая дефектация не всегда позволяет выявить и точно определить характер и размеры ее повреждений, а вследствие этого нельзя определить и объем предстоящих ремонтных работ. Наиболее полное представление о состоянии и требуемом ремонте электрической машины дает дефектация, производимая после ее разборки.

Все обнаруженные после разборки электрической машины не- исправности и повреждения отмечают в дефектационной карте и на их основании составляют маршрутную карту ремонта с указанием работ, подлежащих выполнению по каждой ремонтной единице или по отдельным частям ремонтируемой машины.

В состав основных работ по ремонту электрических машин входят разборка, ремонт обмоток и механической части, сборка и испытания

Ремонт электрических машин

При текущем ремонте электрических машин выполняют следующие работы:проверку степени нагрева корпуса и подшипников, равномерности воздушного зазора между статором и ротором, отсутствия ненормальных шумов в работе электродвигателя;чистку и обдувку электродвигателя без его разборки, подтяжку контактных соединений у клеммных щитков и присоединении проводов, зачистку колец и коллекторов, регулирование и крепление траверсы щеткодержателя, восстановление изоляции у выводных концов, смену электрощеток;смену и долив масла в подшипники [24].При необходимости производят:полную разборку электродвигателя с устранением повреждений отдельных мест обмотки без ее замены;промывку узлов и деталей электродвигателя; замену неисправных пазовых клиньев и изоляционных втулок, мойку, пропитку и сушку обмотки электродвигателя, покрытие обмотки покрывным лаком, проверку крепления вентилятора и его ремонт, проточку шеек вала ротора и ремонт беличьей клетки (в случае необходимости), смену фланцевых прокладок; замену изношенных подшипников качения;промывку подшипников скольжения и при необходимости их перезаливки, при необходимости заварку и проточку крышек электродвигателя, частичную пропайку петушков; проточку и шлифование колец; ремонт щеточного механизма и коллектора; проточку коллектора и его продороживание; сборку и проверку работы электродвигателя на холостом ходу и под нагрузкой.

При капитальном ремонте производят следующие работы: полную или частичную замену обмотки; правку, протирку шеек или замену вала ротора; переборку колец или коллектора; балансировку ротора; замену вентилятора и фланцев; полную пропайку петушков; чистку, сборку и окраску электродвигателя и испытание его под нагрузкой.

Определение состояния деталей и назначение вида ремонта. Дефектацию производят до разборки, в процессе разборки и после разборки. Дефектационные операции, выполняемые до разборки: внешний осмотр; ознакомление с дефектами по документации; предремонтные испытания на режиме холостого хода, если это возможно.

До включения в сеть проверяют состояние вала, подшипниковых щитов, подшипников, отсутствие задевания ротора за статор, наличие смазки, целостность фаз; состояние выводных концов и клеммного щитка; сопротивление изоляции обмоток.

При удовлетворительных результатах испытаний включают электродвигатель на 30 мин под напряжение, замеряют пофазно силы тока холостого хода, проверяют шумы электродвигателя, работу коллектора, нагрев подшипников, величину вибрации и др.

В контрольно-дефектационные операции, проводимые в процессе разборки, входят: измерение величины воздушных зазоров между железом статора и ротора (якоря) в четырех точках, отстоящих друг от друга на 90°; измерение разбега вала в подшипниках скольжения; определение зазоров в подшипниках скольжения и качения; выявление неисправности других деталей.

В процессе разборки нельзя допускать повреждений или поломки разбираемых отдельных узлов и деталей или частей электрических машин. Детали, сопряженные между собой с натягом, снимают универсальными съемниками. Рабочие и посадочные поверхности узлов и деталей разбираемых электрических машин предохраняют от повреждений.

Снятые годные метизы, пружинные кольца, шпонки и другие мелкие детали сохраняют для повторного использования.Разобранные узлы и детали помещают в технологическую тару или на стеллажи.Рабочее место разборщика оснащают столом или верстаком и специальным инструментом и приспособлениями.Устройство для снятия подшипников с вала ротора размещают вблизи рабочих мест разборщиков.При разборке электродвигателей можно пользоваться специальной подставкой для ног. Стенд, оснащенный подъемником, поворотным столом и конвейером (пластинчатым, тележечным и т. п.), обеспечивает полную разборку электродвигателей высотой оси вращения более 100 мм.Для подъема изделий в сборе, узлов и деталей, масса которых превышает 20 кг, следует использовать подъемно-транспортные механизмы и приспособления.Захват узлов и деталей за рабочие поверхности не допускается.Подъемно-транспортное оборудование должно иметь плавную скорость подъема и опускания, а грузоподъемность должна быть не менее 1 т.

Приспособления, используемые для съема подшипников с вала ротора и для выема ротора из расточки статора, должны обеспечивать предохранение рабочих поверхностей от повреждений.

Используемый при разборке инструмент не должен иметь зазубрин, заусенцев и других дефектов на рабочей поверхности и соответствовать требованиям техники безопасности.Производственная тара должна вмещать все разобранные узлы и детали и соответствовать требованиям промышленной санитарии.Технологический процесс разборки состоит из следующих операций: подготовительных, непосредственно разборки и контроля.Выбор способа разборки зависит от технических и организационных возможностей производства.Операции технологического процесса производят в помещении с температурой 20 ± 5°С и относительной влажностью не более 80 %. При подготовительных операциях устанавливают контейнер с электродвигателями на подставку, а электродвигатель –на стол разборщика или передаточную тележку разборочного стенда.У двигателей закрытого исполнения отвертывают болты, крепя­щие кожух наружного вентилятора, и снимают его;отвертывают крепежные детали, крепящие вентилятор,и снимают его; в случае крепления вентилятора пружинным кольцом, предварительно снимают его специальным инструментом.У двигателей с фазным ротором:отсоединяют соединительные провода, освобождают крепления,снимают кожух контактных колец, вынимают щетки; в случае ремонта обмоток ротора отпаивают соединительные хомутики от выводных концов; снимают отвододержатель и съемником контактные кольца с вала ротора.

У электродвигателей, конструкция которых предусматривает расположение узла контактных колец внутри подшипникового щита, съем контактных колец производят после снятия подшипниковыхкрышек (наружной и внутренней), подшипникового щита и подшипника со стороны, противоположной рабочему концу вала.

У крановых и металлургических электродвигателей кроме того снимают крышки смотровых люков; открепляют капсулы от подшипниковых щитов и снимают наружные уплотняющие кольца; сливают масло из масляных камер (у подшипников скольжения).

Отвертывают болты, крепящие наружные крышки подшипников и снимают последние. При наличии между подшипниковой крышкой и подшипником пружинных колец, последние должны быть сохранены. Снимают пружинное кольцо, крепящее подшипник (при наличии). Отвертывают крепежные детали, крепящие подшипниковые щиты, крышку и панель (колодку) выводов, и снимают последние. Уплотнения, предусмотренные конструкцией в коробке выводов, сохраняют. При разборке электродвигателей на рабочем месте разборщика подготовительные операции производят здесь же.

Передний (со стороны рабочего конца вала) подшипниковый щит выводят из заточки станины с помощью рычага, вводимого в просвет между ушками подшипникового щита и станины, либо отжимных болтов. Отжим следует производить равномерно, пока щит полностью не выйдет из центрирующей заточки.

Допускается вывод подшипникового щита из заточки станины производить с помощью легких ударов молотка по выколотке из мягкого металла или пневмомолотка по торцам ушек подшипникового щита.

При выводе переднего подшипникового щита из заточки необходимо поддерживать вал вручную или подкладками, не допуская удара ротора о статор.Подшипниковый щит с вала снимают, поворачивая его на подшипнике, не допуская при этом перекосов.Задний (со стороны, противоположной рабочему концу вала) подшипниковый щит снимают аналогично переднему.Можно снимать задний подшипниковый щит после выемки ротора из статора. Выемку ротора производят специальным приспособлением, не допуская при этом задеваний ротора за расточку и обмотку статора.

На статоре, роторе и подшипниковых щитах укрепляют бирки с ремонтными номерами.Разобранные узлы и детали укладывают в производственную тару или на стеллажи и передают на последующую операцию.

При разборке на разборочном стенде электродвигатель устанавливают на передаточную тележку, фиксатором-толкателем посылают ее по конвейеру. Производят операции предварительной разборки и передают тележку на стол гидростенда.

Устанавливают электродвигатель так, чтобы центры штоков гидроцилиндров установки совпали с центрами вала разбираемого электродвигателя, и зажимают вал электродвигателя в центрах.Опускают стол вниз и выталкивают тележку на конвейер.

Поднимают стол до полной посадки на него электродвигателя, и зажимают лапы электродвигателя зажимами.

Подают шток левого цилиндра вправо до полного выхода под­шипникового щита из заточки статора. Снимают подшипниковый щит с подшипника. Устанавливают упор между подшипником и корпусом электродвигателя. Подачей штока правого цилиндра влево выпрессовывают правый подшипник с вала ротора. Аналогично поступают с левым подшипниковым щитом и подшипником. Производят разжим центров и отводят штоки цилиндров гидростенда от вала ротора электродвигателя. Поворачивают стол с электродвигателем на 60—90° и снимают подшипники и внутренние подшипниковые крышки.Выводят ротор из расточки статора цри помощи специального приспособления, не допуская при этом задевания ротора за расточку и обмотку статора.

Допустимые радиальные зазоры в подшипниках скольжения электрических машин.Таблица 3.14.

Диаметр вала, мм Допустимые зазоры мм,при частоте вращения, об/мин
750-1000 1000-1500 1500-3000
18-30 0,04-0,093 0,06-0,13 0,14-0,28
30-50 0,05-0,112 0,075-0,16 0,17-0,34
50-80 0,065-0,135 0,095-0,195 0,2-0,4
80-120 0,08-0,16 0,12-0,235 0,23-0,46

l.Bo время эксплуатации допускается удвоенная величина максимальных зазоров.

2.При отсутствии специальных указаний завода-изготовителя зазора между шейкой вала и верхним вкладышем следует назначать в следующих пределах; для подшипников с кольцевой смазкой (0,08÷0,10) Дш, для подшипников с принудительной смазкой (0,05÷0,08) Дш, где Дш –диаметр шейки вала.

3.Для создания более благоприятных условий образования масляного клина рекомендуют у разъемных подшипников делать боковые зазоры В = а. В этом случае подшипники растачивают на диаметр Д + 2а с применением прокладок толщиной а.

Допустимая разница воздушных зазоров электрических машин не должна превышать значений, указанных в заводских инструкциях, а если таких данных нет, то зазоры должны отличаться на величину не больше, чем указано ниже для машин: асинхронных –на 10 %; синхронных тихоходных –на 10 %; синхронных быстроходных –на 5 %; постоянного тока с петлевой обмоткой и зазором под главными полюсами более 3 мм –5 %; постоянного тока с волновой обмоткой и зазором под главными полюсами более

1 мм –на 10 %; а также якорем и дополнительными полюсами –на 5 %.

Разбег –осевая игра вала машины в подшипниках скольжения в одну сторону от центрального положения ротора не должен превышать 0,5 мм для машин напряжением до 10 кВт, 0,75 мм –для машин 10—20 кВт, 1,0 мм –для машин 30—70 кВт, 1,5 мм –для машин 70—100 кВт. Суммарный двусторонний разбег вала не должен превышать 2—3 мм.

Зазоры в подшипниках качения.Таблица 3.15.

Внутренний диаметр под­шипника, мм Осевая игра в однорядных шарикоподшипниках, мм, для серии Радиальный зазор, мм
в новых однорядных шарикоподшип­никах в новых роли­коподшип­никах наибольший допустимый при износе подшипников
20-30 30-50 50-80 80-100 10-120 — 0,12-0,22 0,14-0,32 0,25-0,43 0,26-0,46 — 0,13-0,23 0,17-0,38 0,29-0,50 0,32-0,56 0,01-0,02 0,01-0,02 0,01-0,02 0,02-0,03 0,02-0,01 0,02-0,05 0,02-0,06 0,02-0,06 0,04-0,08 0,05-0,09 0,1 0,2 0,2 0,3 0,3

В контрольно-дефектационные операции после разборки элек­тромашин входят: внешний осмотр и обмер всех изнашиваемых поверхностей деталей; окончательное заключение о состоянии деталей в результате осмотра, проверок и испытаний. Результаты дефектации записывают в ремонтную карту, на основании которой технолог или мастер заполняет операционную карту и назначает вид ремонта. Дефектные детали и узлы ремонтируют способами, указанными ниже.

Технология ремонта узлов и деталей электрических машин. Кон­струкция коллектора. Для большинства электрических машин при­меняют конструкцию коллектора, показанную на (рис.3.27, а где , 1 –стальной корпус; 2–изоляция; 3 –петушки; 4–пластина коллекторная; 5–шайба ко­нусная натяжная; 6 –винт стопорный; 7–прокладка миканитовая).

Коллектор машины должен быть очищен от грязи и смазки. Изоляция коллектора должна быть продорожена, с граней коллекторных пластин сняты фаски. Коллектор, имеющий неровности до 0,2 мм, должен быть отполирован, 0,2—0,5 мм –прошлифован, более 0,5 мм –проточен. Биение коллектора у машин (проверенное по индикатору) не должно превышать 0,02 мм для коллекторов диа­метром до 250 мм и 0,03—0,04 мм для коллекторов диаметром 300—600 мм.

Ремонт коллекторов. Сведения о возможных неисправностях, причинах их возникновения и способах ремонта коллекторов (рис. 3.27,б) приведены в табл. 69.

Рис. 3.27. Устройство коллектора.(а)Формовка коллектора на токарном станке(б)

Ремонт контактных колец. Комплект контактных колец показан на( рис.3.28.где, 1 –втулка; 2–электрокартон; 3 –кольцо контактное; 4 –изоляция шпилек; 5–шпильки контактные (выводы от колец))

Незначительные повреждения поверхности контактных колец (подгары, биение, неравномерная выработка) устраняют зачисткой и полировкой без демонтажа колец. При больших повреждениях поверхностей кольца снимают и протачивают с уменьшением их толщины не более чем на 20 %.

Пробой изоляции на корпус, а также предельный износ колец вызывают необходимость их замены. Замены целесообразно производить только в крупных ЭРЦ, где на каждый вид контактных колец составляют типовой технологический процесс разборки, изготовления, сборки и испытания с обеспечением соответствующими приспособлениями и оборудованием.

Ремонт сердечников. Сердечники (активная сталь) одновременно служат магнитопроводом и остовом для размещения и укрепления обмотки. При ремонте и замене обмотки необходимо проверить сердечники и устранить обнаруженные дефекты. Основные неисправности сердечников статора и ротора, их причины, а также способы устранения приведены в 3.16.

Неисправности коллектора.Таблица 3.16.

Неисправность Причина Ремонт
Обгорание поверхности Искрение. Круговой огонь Обточка, шлифование
Биение. Выступание пластин Плохая сборка. Некачественный миканит Нагрев. Подтягивание. Обточка
Выступание изоляции между пластинами Износ пластин. Ослабление коллектора Продороживание.Подягивание. Обточка
Выступание пластин на краю коллектора Предельная обточка. Слишком тонкие пластины Замена комплекта пластин и межламельной изоляции
Обломана часть петушков (в шлице) Неосторожная выбивка концов обмотки из шлица Разборка. Ремонт или замена пластин
Замыкание между пластинами Заусенцы на поверхности. Прогар миканитной изоляции из-за попадания масла и медно-угольной пылиЗамыканиевнутри коллектор Осмотр. Расчистка. Глубокая прочистка между пластинами. Промываниеспиртом. Замазывание пастой
Замыкание на корпус Пробой, прогар изоляционных конусов Разборка, ремонт или замена коллектора с формовой на станке (рис.3.27)

Неисправности сердечников статора и ротора.Таблица 3.17.

Неисправность Причина Ремонт
Ослабление прессовки Выпадение вентиляционных распорок.Ослабление стяжных болтов.Отлом и выпадение отдельных зубцов Ремон распорок.Подтянуть болты.Забить и укрепитьклинья
Распушение зубцов Слабые крайние листы или нажимные шайбы Подпрессовка.Усилие крайних листов
Нагрев сердечника Заусенцы. Зашлифованные места.Механические повреждения поверхности сердечников.Порча изоляции стяжных болтов Расчистка
Выгорание участков Пробой изоляции обмотки на сталь Замена изоляции.Расчистка.Пере шихтовка
Деформация стали Неправильная сборка или монтаж машины. Механические повреждения Правка

Рис.3.28. Кольца контактные в сборе.

Условия для безыскровой коммутации. Если плотность тока, приходящаяся на единицу поверхности соприкосновения щетки с коллектором в каком-либо месте становится слишком большой, щетки искрят. Искрение разрушает щетки и поверхность коллектора. Надежный контакт между щеткой и коллектором обеспечивает гладкая зеркальная поверхность коллектора (без выступов, вмятин, подгаров, без эксцентриситета или биения).

Механизм подъема щеток должен быть исправным. На одной машине нельзя применять щетки разных марок. Они должны быть установлены строго на нейтрали. Расстояние между щетками по окружности коллектора должны быть равными. Отклонения в расстояниях между сбегающими концами щеток не должны превышать

% для машин мощностью до 100 кВт. От обоймы до поверхности коллектора расстояние должно быть 2—4 мм. При наклонном расположении щеток острый угол щетки должен быть набегающим.

Допустимые отклонения обойм щеткодержателя от номиналь­ного размера в осевом направлении –0—0,15 мм; в тангенциальном направлении, при ширине щеток менее 16 мм —0—0,12 мм; при ширине щеток более 16 мм –0—0,14 мм.

Допустимые отклонения размеров щеток от номинальных раз­меров обоймы щеткодержателя могут быть только со знаком минус. Величины допустимых отклонений: в осевом направлении от –0,2 до –0,35 мм; в тангенциальном направлении (при ширине щеток до 16 мм) от –0,08 до –0,18 мм; в тангенциальном направлении (при ширине щеток более 15 мм) от –0,17 до –0,21 мм.

Зазор щеток в обойме не должен превышать в осевом направлении –0,2 ÷ 0,5 мм; в тангенциальном направлении (при ширине щеток до 16 мм) 0,06 ÷ 0,3 мм; в тангенциальном направлении (при ширине щеток более 16 мм) 0,07 ÷ –0,35 мм. Рабочая (контактная) поверхность щеток должна быть отшлифована до зеркального блеска. Удельное нажатие различных марок щеток должно находиться в пределах 0,15—4 МН/м2 и приниматься по каталогам.

Рис.3.29. Формы валов электромашины:а)машин постоянного тока;б), в)асинхронных двигателей.

Отклонение в величине удельного нажатия между отдельными щетками одного стержня допускается на±10 %. Для двигателей, подвергающихся толчкам и сотрясениям (крановые и др.), удельное нажатие допускается повышать на 50—75 % по сравнению с каталожными данными.

Ремонт деталей механической части. Ремонт вала. Формы валов электрических машин с указанием посадок и шероховатости показаны на рис. 20.9. Вал может иметь следующие повреждения: изгиб, трещины, задиры и царапины шеек, общую выработку, конусность и овальность шеек, развал шпоночных канавок, забоины и расклепывание торцов, смятие и износ резьбы на концах вала, потерюнапряженности посадки на валу сердечника и в редких случаях поломку вала.

Ремонт валов является ответственной работой и имеет специфические особенности, так как ремонтируемый вал очень сложно отделить от сопряженного с ним сердечника. Допустимая норма на обточку шеек вала составляет 5—6 % от его диаметра; допустимая конусность 0,003, овальность 0,002 от диаметра. Валы, имеющие трещины глубиной более 10—15 % размера диаметра и более 10 % длины вала или периметра, подлежат замене. Общее количество вмятин и углублений не должно превышать 10 % посадочной поверхности под шкив или муфту и 4 % под подшипник.

Ремонт станин и подшипниковых щитов.Основные повреждения станин и подшипниковых щитов:поломка лап крепления станины; повреждение резьбы в отверстиях станины; трещины и коробление подшипниковых щитов; износ посадочной поверхности отверстия щита под посадку подшипника.

Ремонт станины и подшипниковых щитов заключается в заварке трещин, приварке отбитых лап, восстановлении изношенных посадочных мест, разрушенной резьбы в отверстиях и удалении оставшихся оторванных стержней болтов. Биение центрирующей заточки относительно оси –радиальное и не более 0,05 % диаметра заточки.

Ремонт подшипников скольжения. Повреждения подшипников скольжения: износ по внутреннему диаметру и торцам, растрескивание, выкрашивание, отставание, подплавление заливки, затягивание канавок, износ втулки по наружному диаметру. Износ по внутреннему диаметру и торцам является наиболее частым повреждением.

Сроки службы (в годах) подшипников скольжения, залитых баббитом марки Б16, в зависимости от режима работы следующие:Легкий4—5;Тяжелый1,5—2;Нормальный2—3;Очень тяжелый1—1,5

Температуры нагрева подшипников перед заливкой и плавления баббитов приведены в табл. 71. Ремонт подшипников скольжения состоит из следующих операций: выплавки старой заливки, ремонта вкладыша, подготовки его и сплава к заливке, заливка и охлаждение.

Центробежную заливку подшипников производят на токарном станке при помощи специального приспособления (рис.3.28, где, 1 –планшайба; 2 –шпилька стяжная; 3 –вкладыш; 4–граница баббитовой заливки; 5 –воронка; б –ковш с баббитом). Частоту вращения патрона устанавливают по табл. 72 в зависимости от размера подшипника. Припуск на обработку дают 2—2,5 мм на сторону при внутреннем диаметре до 150 мм. Припуск по торцам 2—4 мм. Маслораспределительные и маслоулавливающие канавки для подшипников с диаметром шейки вала 50—150 мм делают шириной 3—6 мм и глубиной 1,5—3 мм.

Марка баббита Температура, °С
плавления * заливки нагрева подшипников
Б83 Б16 БН 241/364 240/410 245/397 400 ± 10 460 ± 10 450 ±10

* В числителе указана температура начала плавления, в знаменателе –конца плавления.

Рис.3.28. Заливка вкладыша центробежным способом

Основные требования к установке подшипников скольжения: рабочие части вкладышей подшипников должны быть пригнаны (шабрением по шейкам вала в средней их части по дуге от 60 до 120°);норма поверхности сопри­косновения (при проверке на краску) шейки вала и нижнего вкладыша –два пятна на 1 см 2 поверхности на дуге 60—90°; наличие плотных поясов по концам шейки вала и верхнего вкладыша –одно пятно на 1 см 2 .Повреждения и замена подшипников качения. Основным повреждением подшипников качения является износ рабочих поверхностей обоймы, сепаратора, кольца, шариков или роликов, а также наличие глубоких рисок и царапин, следов коррозии, появления цветов побежалости. Ремонт подшипников качения в ЭРЦ не производят, а заменяют новыми. У электромашин средней мощности срок службы подшипников качения составляет 2—5 лет в зависимости от размера двигателя и режима его работы.

Частота вращения патрона при заливке подшипников.Таблица 3.19.

Внутренний диаметр под­шипников, мм Частота вращения патронов, об/мин Внутренний диаметр под­шипников, мм Частота вращения патрона, об/мин
Б16, БН Б83 Б16, БН Б83

Основные требования к установке подшипников качения:внутренние кольца подшипников должны быть насажены на вал плотно;наружные кольца подшипников должны быть вставлены в расточки подшипниковых щитов свободно с зазором 0,05—0,1 мм по диаметру;осевой зазор (величина осевого перемещения одной обоймы относительно другой) не должен превышать 0,3 мм.

Ремонт уплотнений. Попадание смазки из подшипников внутрь электрических машин происходит из-за конструктивных недостатков, неправильного монтажа уплотнений и неправильного применения смазки. Кольцо с зубчиками, насаженное на вал дополнительно к обычному сальниковому уплотнению, не допускает попадания смазки внутрь машины. Для установки такого кольца необходимо укоротить вкладыш подшипника кольцевой смазки.

Для предотвращения сильной утечки смазки внутрь машины на вал насаживают маслоотражательное кольцо с наклонными отражателями отбрасывающими масло в подшипник. При сильной осевой вентиляции следует устанавливать дополнительные уплотнения лабиринтного типа. Ремонт уплотняющих устройств заключается в замене шпилек с поврежденной резьбой, сверления и нарезке резьбы в новых отверстиях уплотняющих колец.

Балансировка роторов. Для обеспечения работы электрической машины без биений и вибраций после ремонта ротор в сборе со всеми вращающимися частями (вентилятором, кольцами, муфтой, шкивом и т. п.) подвергают балансировке.

Различают статическую и динамическую балансировку. Первую рекомендуют для машин с частотой вращения до 1000 об/мин и коротким ротором, вторую дополнительно к первой –для машин с частотой вращения более 1000 об/мин и для специальных машин с удлиненным ротором. Статическую балансировку производят на двух призматических линейках, точно выверенных по горизонтали. Хорошо сбалансированный ротор остается неподвижным, находясь в любом положении относительно своей горизонтальной оси. Балансировку ротора проверяют для 6—8 положений ротора, поворачивая его вокруг оси на угол 45-60°. Свинцовые грузы забивают в специальные канавки, имеющие форму ласточкина хвоста.При динамической балансировке место расположения груза определяют по величине биения (вибрации) при вращении ротора. Динамическую балансировку производят на специальном балансировочном станке (рис.3.29, где1 –стойка; 2 –балансируемый ротор; 3 –индикатор стрелочный; 4 –муфта; 5–привод). Установленный для проверки вращающийся ротор (якорь) при неуравновешенности начинает вместе с подшипниками вибрировать.

Рис. 3.29. Станок для динамической балансировки роторов:

закрепляют сваркой или винтами.

Чтобы определить место неуравновешенности, один из подшипников закрепляют неподвижно, тогда второй при вращении продолжает вибрировать. К ротору подводят острие цветного карандаша или иглу индикатора, которые в месте наибольшего отклонения ротора оставляют на нем метку. При вращении ротора в обратном направлении с той же скоростью тем же способом наносят вторую метку. По среднему положению между двумя полученными метками определяют место наибольшей неуравновешенности ротора.

В диаметрально противоположной по отношению к месту наибольшей неуравновешенности точке закрепляют балансировочный груз или высверливают отверстие в точке наибольшей неуравновешенности. После этого аналогичным способом определяют неуравновешенность второй стороны ротора.

Сбалансированную машину устанавливают на гладкую горизонтальную плиту. При удовлетворительной балансировке машина, работающая с номинальной частотой вращения, не должна иметь качаний и перемещений по плите. Проверку производят на холостом ходу в режиме двигателя.

Технология ремонта обмоток электрических машин. Определение объема ремонта. Перед ремонтом обмоток необходимо точно определить характер неисправности. Часто направляют в ремонт исправные электродвигатели, ненормально работающие в результате повреждения питающей сети, приводного механизма или неправильной маркировки выводов.

Основой якорной обмотки машин постоянного тока служит секция, т. е. часть обмотки, заключенная между двумя коллекторными пластинами. Несколько секций обмотки обычно объединяют в катушку, которую укладывают в пазы сердечника.

Схемы однофазных обмоток составляют в основном по тем же правилам, что и схемы трехфазных обмоток, только у них рабочая фаза занимает 2/3 пазов, а пусковая 1/3. У конденсаторных двигателей половину пазов занимает главная фаза и половину –вспомогательная.

Назначая ремонт, следует помнить, что у электродвигателей мощностью до 5 кВт с двухслойной обмоткой при необходимости замены хотя бы одной катушки выгоднее перемотать статор полностью. У двигателей мощностью 10—100 кВт с обмоткой из круглого провода одну-две катушки можно заменить методом протяжки без подъема неповрежденных катушек.

Соединения выводных концов обмоток электрических машин переменного и постоянного тока. Обмотки машин трехфазного переменно10—668 го тока могут быть соединены в звезду или треугольник. Концы об* моток соединяют либо наглухо внутри машины, либо снаружи на доске зажимов. При внешнем соединении на доску зажимов выведена шесть концов трех обмоток (рис.3.30 а, б)где, а — синхронной или асинхронной машины с шестью выводами (обмотки соединены в звез« ДУ), б — синхронной или асинхронной машины с шестью выводами (обмотки соединены в треугольник), при внутреннем глухом соединении — три конца трех обмоток для присоединения внешней сети (рис. 197, в, г) где, в — синхронной или асинхронной машины с тремя выводами (обмотки соединены в звезду), г — синхронной или асинхронной машины с тремя выводами (обмотки соединены в треугольник)

Рис.3.30. Схемы соединения выводов обмоток машин трехфазного переменного тока.

Обозначения выводов обмоток . Таблица 3. 20.

Схема соединения обмоток статора Число выводов Наименование вывода Обозначение вывода
начало конец
Внешние соединение в звезду(см.рис197,а)и треугольник(см.рис.197,б) Первая фаза Вторая фаза Третья фаза С1 С2 С1 С4 С5 С5
Внутреннее соединение в звезду (см.рис.197,в) 3 или 4 Первая фаза Вторая фаза Третья фаза Нулевая точка С1 С2 С3 — — — —
Внутреннее соединение в треугольник(см.рис.197,г) Первая фаза Вторая фаза Третья фаза С1 С2 С3 — — —

Обозначения выводов обмоток машин постоянного тока. Таблица 3.21.

Обмотка Обозначение вывода
Начало Конец
Якоря Я1 Я2
Компенсационная К1 К2
Дополнительных полюсов Д1 Д2
Последовательная возбуждения(сериесная) С1 С2
Параллельная возбуждения(шунтовая) Ш1 Ш1
Пусковая П1 П2
Уравнительная У1 У2
Особого назначения 01,03 02,04

На рис.3.31 (а), показана схема выводов обмоток машин постоянного тока. Выводы обмотки якоря Я2 и обмотки дополнительных полюсов Д1 соединены внутри машины. На доску зажимов выведены и Д2. В некоторых случаях обмотка дополнительных полюсов состоит из двух половин и включается по обе стороны якоря (рис.3.31, где,б — с расположением частей обмотки дополнитель ных полюсов по обе стороны якоря.) Здесь на доску зажимов выведены оба конца обмотки дополнительных полюсов Д1 и Д2.

Рис.3.31. Схемы выводов обмоток машин постоянного тока

Ремонт статорных обмоток электрических машин. Для записи обмоточных данных при перемотке используют приведенную ниже форму обмоточной карточки.

Частота вращения, об/мин

Длина пакета статора, мм

Диаметр расточки статора, мм

Род обмотки (двухслойная, однослойная концентрическая, цепная, одослойная концентрическая внавал и т. д.)

Форма лобовых частей (для двухплоскостных и трехплоскостных однослойных обмоток)

Вылет лобовых частей (расстояние от торца пакета до наиболее удаленной точки лобовых частей обмотки):со стороны схемы, мм с противоположной стороны, мм

Число проводов в пазу:в верхнем слое,в нижнем слое,общее.

Число параллельных проводов

Обмоточный провод:марка ,диаметр, мм

Шаг обмотки (для концентрической обмотки указать шаги всех катушек катушечной группы или полугруппы)

Число параллельных ветвей

Средняя длина витка, мм

Эскиз паза с размерами, изоляцией и расположением проводов

Размеры, форма и материал пазовых клиньев

Технологический процесс изготовления статорной обмотки для ремонтируемой асинхронной машины состоит из основных этапов, приведенных в табл. 73. Приспособление для очистки пазов укладки катушек, кантователь, пайка изоляции соединений статорных обмоток показаны на (рис. 3.32 (а) где, 1–держатель; 2–справка; 3–дорн; 4–ротор;5–винт; 6–стойка. Ремонт роторных обмоток. Последовательность операций по ремонту обмоток роторов приведена в табл. 3.22.

Рис.3.32. (а) — приспособление для очистки пазов,(б) — укладка в пазы катушек всыпной обмотки.

Технологический процесс перемотки статора асинхронного ЭД.Таблица 3.22.

Операция Ремонтные работы Оборудование,инструмент, приспособление
Демонтаж обмотки статора Освобождают от крепления лобовые части катушек и соединительные провода после отжига статора; разрезают соединения между катушками и фазами; осаживают клинья вниз и выбивают их из пазов статора; удаляют обмотку из пазов; очищают пазы, продувают и протирают Приспособления для монтажа статорных обмоток и очистки пазов
Заготовка изоляции и гильзовка пазов статора электродвигателя Устанавливают статор на кантователь, замеряют длину и ширину паза; изготавливают шаблон, нарезают гильзы из прессшпана, пояски и другой изоляционный материал; устанавливают гильзы и укладывают пояски Контователь статоров
Намотка катушек статора на намоточном станке Распаковывают бухту, измеряют провода, устанавливают бухту на вертушку; закрепляют провода в поводке; определяют размер витка катушки. Устанавливают шаблон; наматывают катушечную группу, отрезают провод, перевязывают намотанную катушку в двух местах и снимают ее с шаблона Микрометр. Универсальный шаблон. Намоточный станок
Укладка катушек в статор Укладывают катушки в пазы статора. Устанавливают прокладки между катушками в пазах и лобовых частях. Уплотняют провода в пазах и оправляют лобовые части; закрепляют катушки в пазах клиньями, изолируют концы катушек лакотканью и киперной лентой. Инструмент обмотчика. Баночка для клея
Сборка схемы обмотки статора Зачищают концы катушек и соединяют их по схеме; сваривают электросваркой (паяют) места соединений, заготавливают и присоединяют выводные концы; изолируют места соединений; бандажируют схему соединения и выправляют лобовые вылеты; проверяют правильность соединений и изоляцию. Напильник, нож, лоскогубцы,молоток. лектродуговой паяльник, мегаомметр, контрольная лампа
Сушка и пропитка обмотки статора (ротора,якоря)лаком Загружают статор (ротор, якорь) в сушильную камеру при помощи подъемного механизма; выгружают из камеры после просушки обмотки; пропитывают обмотку статора в ванне, дают стечь после пропитки, снова загружают в камеру; сушат; вынимают из камеры и удаляют подтеки лака с активной части магнитопровода растворителем Сушильная камера
Покрытие лобовых частей обмотки электроэмалью Покрывают лобовые части обмотки статора (ротора, якоря) электроэмалью Кисть или пульверизатор

Последовательность операций ремонта стержневого ротора.Таблица 3.23.

Операция Ремонтные работы Оборудование,инструмент, приспособление
Демонтаж схемы обмотки стер­жневого ротора Устанавливают ротор на козлы, очищают от пыли и грязи, при помощи газовой горелки распаивают бандажи и снимают их, распаивают схему и вынимают выводные концы Приспособление для транспортировки
Выемка стержней из пазов Вынимают стержни из пазов ротора с помощью приспособления, очищают пазы и обмоткодержатели от старой изоляции Приспособление для демонтажа
Очистка и рих­товка шин Очищают шины от старой изоляции, выправляют, зачищают и облуживают концы шин Напильник
Изолированешин Наносят изоляцию на шины Кисть
Заготовка изо­ляции и установка гильз Изготавливают прокладки (в пазы ротора и дистанционные), изоляцию на обмоткодер жатель, подбандажную и для слоев шин. Накладывают изоляцию на обмоткодержатель, устанавливают прокладки в пазы и расправляют их с помощью оправки Ножницы, ин­струмент обмотчика
Укладка обмотки Укладывают нижний слой шин в пазы ротора, устанавливают дистанционные прокладки, изолируют лобовые части, укладывают верхний слой в пазы, обжимают лобовые части стяжными кольцами, устанавливают дистанционные прокладки и заклинивают пазы Шаблон для контроля
Сборка схемы Протягивают выводные концы в вал ротора, надевают петушки и устанавливают перемычки по схеме. Расклинивают петушки медными клиньями, собирают и заваривают электросваркой (пайкой) схему Напильник. Электропаяльник Гребешок для выбивки клиньев, специальный нож

Ремонт обмоток якорей.Целостность обмотки якоря можно проверять методом падения напряжения, позволяющим обнаружить междувитковые замыкания, обрыв, некачественные пайки, неправильное соединение обмоток с коллектором. Этот метод позволяет находить катушку, соединенную с корпусом якоря. Для этого один щуп от источника питания присоединяют к валу или пакету, а вторым поочередно касаются коллекторных пластин (рис. 3.33:а) качества паек в «петушках» и определения повреждений в обмотках; б) в) правильности чередования полюсов в двигателях и генераторах). Минимальное показание милливольметра будет при соприкосновении щупа с пластинамик которым присоединена катушка, замкнутая на корпус. Для этих же целей можно использовать трансформаторный метод (рис.3.33, г). Последовательность операций по ремонту обмоток якорей приведена в табл. 75.Ремонт полюсных катушек. Последовательность операций по перемотке обмоток полюсных катушек приведена в табл.3.24.

Рис.3.33. Схемы проверки электрических машин постоянного тока.

а) — качества паек в «петушках» и определения повреждений в обмотках;б,в–правильности чередования полюсов в двигателях и генераторах; г) — схема нахождения паза с короткозамкнутыми витками:Фu1 магнитный поток, создаваемый током импульсного генератора; Фи2–магнитный поток от тока, протекающего по короткозамкнутым виткам.

Технологический процесс ремонта якоря.Таблица 3.24.

Операция Ремонтные работы Оборудование, инструмент, приспособление
Осоединение обмотки от коллектора Изготавливают и устанавливают клинья между петушками, распаивают петушки, поднимают концы обмотки, зачищают от излишка олова Электродуговой паяльник
Демонтаж старой обмотки Снимают бандажи, осаживают клинья и выбивают их из пазов; удаляют обмотку и очищают пазы якоря; замеряют и изготавливают изоляцию, укладывают ее в пазы якоря Инструмент обмотчика
Изготовление новой обмотки Наматывают секции обмотки якоря на станке, укладывают в пазы, изолируют лобовые части обмотки, изготавливают клинья и устанавливают их в пазы. Намоточный шаблон
Пропитка обмотки Бандажирова ние Пропитывают обмотку якоря лаком в ванне, просушивают в сушильной камере (до и после пропитки); проверяют изоляцию обмотки на корпус, заготавливают и укладывают изоляцию под бандажи; накладывают шнуровые и проволочные бандажи и запаивают последние Сушильная ка­мера. Ручные ножницы, ком­бинированные кусачки
Присоедине­ние обмотки якоря к коллектору Выправляют петушки коллектора, лудят петушки и концы обмотки, разбирают концы согласно схеме и присоединяют их к петушкам, расклинивают петушки, пропаивают и зачищают Асбестовые по­лосы толщиной 0,3мм

Перемотка на другое напряжение и другую скорость вращения обмоток статоров асинхронных двигателей. При пересчете обмоток на другое напряжение число эффективных проводников в пазу изменяют прямо пропорционально фазному напряжению.Если при перемотке изменяется число параллельных ветвей обмотки, нужно полученное число эффективных проводников умножить на отношение нового числа параллельных ветвей к старому числу. Если старая обмотка имела три параллельные ветви, а новая будет выполнена с двумя, то множитель будет равен 2/3, если старая имела 2 ветви, а новая выполняется с тремя, то множитель 3/2.Для удобства пересчета при стандартных фазных напряжениях 220, 380, 500, 660 В используют рис.3.34, а. Число проводников по нему определяют так: на горизонтальной линии старого напряжения находят старое число проводников и от найденной точки проводят вертикальную линию до пересечения с линией нового напряжения. Точка пересечения дает новое число проводников.

Процесс перемотки обмотки полюсных катушек.Таблица 3.25.

Операция Проводимые работы Оборудование, инструмент, приспособление
Снятие полюсов с катушками Снимают изоляцию, распаивают соединения между катушками, отсоединяют выводы обмоток от клеммной панели и маркируют полюса; открепляют и снимают полюса с катушками; снимают катушки и изоляционные прокладки с сердечника Электропаяльник, плоскогубцы
Перемотка обмотки полюсных катушек Снимают изоляцию с катушки, разматывают катушку, наматывают новую катушку на станке; пропитывают катушку лаком в ванне, просушивают в сушильной камере, покрывают наружную поверхность эмалью вручную Намоточный шаблон, сушильная камера, пульверизатор, баночка для лака
Установка полюсов с катушками Очищают выводные концы катушек от лака, устанавливают изоляционные прокладки и катушки на сердечник. Устанавливают прокладки и полюса в станину и закрепляют; выверяют диаметральные расстояния между полюсами, запаивают и изолируют соединения между катушками. Выводят концы на клеммную панель и проверяют полярность катушек полюсов Масштабная линейка, баночка для клея, мегаомметр

Пример. При фазном напряжении 220 В число проводников в пазу равно 25. Определить, сколько должно быть проводников при фазных напряжениях 380, 500 и 660 В.

На горизонтали 220 В находим точку 25, проводим от нее вниз вертикальную линию и находим число проводников в пазу при других напряжениях: 43 –при 380 В; 57 –при 500 В и 75 –при 660 В.

При изменении числа параллельных ветвей полученное число эффективных проводников в пазу надо умножить на отношение нового числа параллельных ветвей к старому. Так, если старое число ветвей равно 3, а новое число ветвей 2, результат, полученный на рис.3.34, следует умножить на 2/3. Число эффективных проводников в пазу статора изменяют прямо пропорционально напряжению, а сечение провода –обратно пропорционально.

Новый диаметр провода по меди при сохранении числа параллельных ветвей и параллельных проводников находят как произведение старого диаметра на корень квадратный из отношения старого напряжения к новому. Для удобства перерасчета диаметра приведен рис.3.34, б.

Рис.3.34. Определение числа проводников в пазу при перемотке на другое напряжение.

Технологические процессы пропитки, сушки и лакировки обмоток.Пропитку обмоток производят в специальном котле, заполненном лаком, в котором создают и поддерживают давление до 0,8 МПа в течение 5 мин, затем давление снижают до нормального и снова поднимают на 5 мин; эту операцию повторяют до 5 раз. Сведения о пропи­точных лаках и рекомендуемых количествах пропиток приведены в табл. 3.26.Сушку обмоток после пропитки лаками разделяют на два этапа. На первом этапе (при 60-80°С) удаляют растворитель. На втором этапе происходит затвердевание лаковой основы при температуре 120-130°С в зависимости от лака и класса нагревостойкости изоляции. Если обмотки подвергают повторной пропитке, то их охлаждают на воздухе до 60-70°С и затем снова погружают в лак.

Пропиточные лаки и число пропиток.Таблица 3.26.

Вид обмотки Рекомендуемый лак Число пропиток
Обмотки всыпные статоров, якорей и роторов (пропитка в узле; провода ПБД, ПЭЛБО, ПЭЛШО): нормальное исполнение;влагостойкое исполнение БТ-988 321Т БТ-987 321Т 3-5 3-5
Обмотки шаблонные якорей, статоров и роторов (пропитка витковой изоляции):нормальное и влагостойкое исполнение (провод ПБД) БТ-988
Пропитка корпусной изоляции шаблонных обмоток:нормальное исполнение (провода ПБД, ПЭВП)влагостойкое исполнение (провод ПСД) БТ-988 БТ-987
Пропитка обмотанных статоров с шаблонной обмоткой:нормальное исполнение (провода ПБД, ПЭВП)влагостойкое исполнение (провода ПБД, ПЭВП) БТ-988 БТ-987
Пропитка обмотанных роторов со стержневой обмоткой:нормальное исполнение влагостойкое исполнение 321Т 321Т
Пропитка шунтовых катушек машин постоянного тока:нормальное исполнение (провода ПБД,ПЭЛБО, ПЭВ-2) влагостойкое исполнение (провода ПБД,ПЭЛБО, ПЭВ-2) БТ-987 321Т БТ-987 321Т 2-3

Примечания: 1. Способ пропитки для шунтовых катушек под вакуумом и давлением, для остальных –горячее погружение. 2. Класс изоляции для нормального и влагостойкого исполнения –А

Лакировку обмоток производят непосредственно за сушкой пропитанных обмоток после их укладки в пазы. Рекомендуемая температура обмотки при лакировке 50—60°С. Толщина пленки лака или эмали не более 0,05- 0,1 мм. Обмотки, покрытые лаком или эмалью воздушной сушки, охлаждают на воздухе до исчезновения липкости (обычно 12-18 ч). Для сокращения времени лаковое покрытие можно сушить в печи при 70-80°С в течение 3- 4 ч. Покровные лаки и эмали печной сушки сушат при 100—180°С в зависимости от вида эмали и класса нагревостойкости изоляции (табл.3.27).

Режимы лакировки и сушки обмоток.Таблица 3.27.

Обмотки Способ лакировки Тип покровного лака или эмали Температура сушки, °С Время сушки, ч
Статоров машин переменного тока нормального исполнения Пульве ризация БИ-99, ГФ- 92ХС, ГФ- 92ХК 15-25 6-24
Якорей и роторов нормального исполненя » БТ-99, ГФ- 92ГС 20; 80-110 4 и более
Статоров машин переменного тока с влагостойкой изоляцией Погру жение Пульве ризация БТ-99, ГФ- 92ХС ГФ-92ГС 110-120 6-24 3-10
Якорей и роторов с влагостойкой изоляцией Погру жение Пульве ризация 460, БТ-99 ГФ-92ГС 120-140 110-120 8 и более 4-12
Статоров машин переменного тока изоляцией класса Н Погру жение Пульве- ризация ПКЭ-15,ПРКЭ-13 ПКЭ-19илиПКЭ-14 120-180 — 8-12 – —

При капитальном ремонте, как правило, производится полная замена обмотки и изоляции машины[25]. Обмотки, изготовленные из круглого провода, и многовитковые обмотки, изготовленные из прямоугольного провода не­большого сечения, как правило, не восстанавливают, а изготовляют вновь. Обмотки, изготовленные из прямоугольного провода большого сечения, используют повторно, заменяя витковую и корпусную изоляцию. Во всех случаях ремонта обмотки подлежит замене вся изоляция. Обмотку из круглого провода укладывают вручную, так как механизация процесса сдерживается низким качеством сердечников после извлечения обмоток, большой номенклатурой и малыми количествами однотипных машин.

Неисправностиэлектрическихмашин. Повреждения электрических машин бывают механические и электрические[22]. К механическимповреждениям относятся:выплавкабаббитав подшипниках скольжения;разрушениесепаратора,кольца,шарика или роликавподшипниках качения;деформация валаротора(якоря); образованиеглубокихвыработок(дорожек)наповерхностиколлекторов; ослаблениекрепления полюсов илисердечникастаторак станине, прессовки сердечника ротора (якоря); разрыв или сползание проволочныхбандажейроторов(якорей) идр.

Электрическими повреждениями принято называть:пробойизоляциинакорпус;обрыв проводниковв обмотке;замыканиемежду витками обмотки;нарушениеконтактов и разрушениесоединений, выполненных пайкой илисваркой; недопустимоеснижениесопротивления изоляциивследствие еестарения,разрушения илиувлажненияидр.

Вчислопредремонтныхоперацийповыявлениюнеисправностей электрических машин входят: измерениесопротивления изоляции обмоток (с цельюопределениястепениее увлажнения);испытание электрической прочности изоляции;проверканахолостомходу машины целостиподшипников,величины осевогоразбегаротора (якоря),вибрации,правильностиприлегания (притертости)щеток к коллектору и контактнымкольцам; определениезазоров между вращающимися и неподвижными частямиэлектрическоймашины,а такжеконтроль состояния крепежных деталей, плотности посадки подшипниковых щитов назаточкахстаниныиотсутствия повреждений(трещин, сколов и др.)уотдельныхчастейидеталеймашины.

Работа по предремонтному выявлению неисправностей и по вреждений электрических машин называется дефектацией.

Дефектацию производят внешним осмотром и испытаниями при частичной или полной разборке электрической машины.

Однако такая дефектация не всегда позволяет выявить и точно определить характер и размеры ее повреждений, а вследствие этого нельзя определить и объем предстоящих ремонтных работ. Наиболее полное представление о состоянии и требуемом ремонте электрической машины дает дефектация, производимая после ее разборки.

Все обнаруженные после разборки электрической машины не- исправности и повреждения отмечают в дефектационной карте и на их основании составляют маршрутную карту ремонта с указанием работ, подлежащих выполнению по каждой ремонтной единице или по отдельным частям ремонтируемой машины.

В состав основных работ по ремонту электрических машин входят разборка, ремонт обмоток и механической части, сборка и испытания

Двигатели постоянного тока — Ремонт

Машины повреждаются чаще всего из-за недопустимо длительной работы без ремонта, плохого эксплуатационного обслуживания или нарушения режима работы, на который они рассчитаны. Повреждения электрических машин бывают механические и электрические.
К механическим повреждениям относят: выплавку баббита в подшипниках скольжения; разрушение сепаратора, кольца, шарика или ролика в подшипниках качения; деформацию или поломку вала ротора (якоря); образование глубоких выработок («дорожек») на поверхности коллекторов и контактных колец; ослабление крепления полюсов или сердечника статора к станине; разрыв или сползание проволочных бандажей роторов (якорей); ослабление прессовки сердечника ротора (якоря) и др.
К электрическим повреждениям относят пробой изоляции на корпус; обрыв проводников в обмотке; замыкание между витками обмотки; нарушение контактов и разрушение соединений, выполненных пайкой или сваркой; недопустимое снижение сопротивления изоляции вследствие ее старения, разрушения или увлажнения и др.
Электрослесарь по ремонту электрических машин должен хорошо знать характерные признаки, а также способы выявления и устранения различных повреждений и неисправностей, возникающих в этих машинах.
Наиболее распространенные неисправности и возможные причины их возникновения в электрических машинах приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Неисправности электрических машин и возможные причины их возникновения
Признак неисправности
Возможная причина
Искрение под всеми щетками на холостом ходу
Щетки установлены не на магнитной нейтрали или расстояния между отдельными бракетами неодинаковые; щетки неправильно установлены в щеткодержателях; сильно загрязнен коллектор
Искрение под частью щеток на холостом ходу
Неодинаковые расстояния между бракетами по окружности коллектора или отдельные бракеты слабо закреплены и вибрируют; отдельные щетки неплотно прилегают к коллектору или очень прижаты к нему; загрязнены или окислены контакты в токособирающих кольцах, между щеткодержателями и бракетами, щеткодержателями и щетками
Машина начинает искрить при частичной нагрузке, а на холостом ходу не искрит
Щетки находятся не на нейтрали; неправильно включена обмотка добавочных полюсов, что дает неправильное чередование главных и добавочных полюсов
Щетки равномерно искрят при нагрузке, а на холостом ходу машина не искрит
Большой или малый зазор между якорем и добавочными полюсами; отдельные добавочные полюса слабо прижаты или не поставлены прокладки между станиной и полюсами
Щетки искрят, генератор плохо возбуждается, а двигатель плохо разворачивается или работает с ненормальной скоростью, обмотка якоря местами сильно нагревается
Витковое замыкание в обмотке якоря, некоторые соседние пластины имеют задиры и между ними происходит замыкание; замыкание витков в катушке от оставшегося при пайке олова

Продолжение таблицы 1
Признак неисправности
Возможная причина
Щетки искрят, наблюдается почернение коллекторных пластин. После чистки чернеют одни и те же коллекторные пластины. Изоляция между коллекторными пластинами выгорела
Нарушение соединений между обмоткой якоря и коллектором; отпаялись уравнительные соединения

Якорь сильно нагревается даже в ненагруженной машине, а щетки одного полюса искрят сильнее щеток других полюсов

Неравномерный зазор в машине (плохая центровка при монтаже машины, износ подшипников)
При работе машины наблюдается легкое круговое искрение, по поверхности коллектора со щеток одного полюса на щетки другого полюса перескакивают отдельные искры
Коллектор сильно загрязнен в результате сильного износа щеток; неровная поверхность коллектора; несоответствующий тип щеток; плохой уход за машиной
Щетки дрожат; искрят, очень шумят; коллектор и щетки сильно нагреваются
Биение коллектора, вызванное его неровной поверхностью, между пластинами выступает изоляция; неправильная установка щеток
Круговой огонь по коллектору
Щетки установлены не на нейтрали; обмотка добавочных полюсов включена неправильно и поэтому главные и добавочные полюса неправильно чередуются
Вся машина равномерно перегрета
Перегрузка машины; вентиляционные пути и каналы забиты; не работает вентилятор
Генератор плохо возбуждается, а двигатель плохо разворачивается или разворачивается толчками
Витковое замыкание в обмотке якоря; замыкание отдельных коллекторных пластин
Перегрев обмотки возбуждения
Большой ток возбуждения; витковое замыкание в обмотке возбуждения; неправильно соединены катушки возбуждения

Продолжение таблицы 1
Признак неисправности
Возможная причина
Генератор не возбуждается
Генератор утратил остаточный магнетизм, неправильное направление вращения; оборвана цепь параллельной обмотки возбуждения или сопротивление цепи превышает критическое; короткое замыкание в обмотке якоря, между пластинами коллектора; обрыв обмотки якоря; неправильное положение щеток
Генератор возбуждается, но дает пониженное напряжение на холостом ходу
Недостаточная частота вращения; щетки находятся не на нейтрали; неправильное соединение катушек обмотки возбуждения
Генератор на холостом ходу дает номинальное напряжение, но при нагрузке оно резко снижается
В генераторе смешанного возбуждения последовательная обмотка включена встречно и размагничивает поток полюсов; обмотки добавочных полюсов включены неправильно
Двигатель при включении не вращается
Разрыв цепи тока якоря в результате перегорания предохранителей, обрыва цепи в реостате или в двигателе
Двигатель под нагрузкой не запускается, хотя в якоре есть ток
Неправильное включение обмотки возбуждения, которое приводит к резкому ослаблению магнитного потока; витковое замыкание в обмотке возбуждения
Скорость двигателя при номинальном напряжении выше или ниже номинальной
При скорости выше номинальной магнитный поток ослаблен за счет включенных в цепь возбуждения сопротивлений или щетки смещены с нейтрали против направления вращения
Отремонтированная электрическая машина должна удовлетворять требованиям, предъявляемым к ней стандартами или техническими условиями.
На ремонтных предприятиях проводят следующие виды испытаний: контрольные — для определения качества электрооборудования; приемосдаточные, проводимые при сдаче отремонтированного электрооборудования ремонтным предприятием и приеме заказчиком; типовые испытания, проводимые после внесения изменения в конструкцию электрооборудования или технологию его ремонта для оценки целесообразности внесенных изменений. В ремонтной практике чаще всего применяют контрольные и приемосдаточные испытания.
Каждая электрическая машина после ремонта вне зависимости от его объема подвергается приемосдаточным испытаниям. При испытаниях, выборе измерительных приборов, сборке схемы измерений, подготовке испытываемой электрической машины, установлении методики и норм испытаний, а также для оценки результатов испытаний используют соответствующие стандарты и инструкции.
Если при ремонте машины не изменена ее мощность или частота вращения, то после капитального ремонта машину подвергают контрольным испытаниям, а при изменении мощности или частоты вращения — типовым испытаниям.
В ремонтной практике встречаются главным образом следующие виды испытаний: до начала ремонта и в процессе его для уточнения характера неисправности; вновь изготовленных деталей машины; собранной после ремонта машины. Общие указания по программе и методике испытаний электрических машин приведены в ГОСТе.
Испытания и проверки собранной после ремонта машины проводят в такой последовательности:
– проверка сопротивления изоляции всех обмоток относительно корпуса и между ними;
– проверка правильности маркировки выводных концов;
– измерение сопротивления обмоток постоянному току;
– проверка коэффициента трансформации асинхронных двигателей с фазным ротором;
– проведение опыта холостого хода;
– испытание на повышенную частоту вращения;
– испытание межвитковой изоляции;
– испытание электрической прочности изоляции.
В зависимости от характера и объема произведенного ремонта иногда ограничиваются выполнением лишь части перечисленных испытаний. Если испытания проводят до ремонта с целью выявления дефекта, достаточно провести часть программы испытаний.
Основными показателями качества произведенного ремонта, определяющими надежность работы отремонтированной электрической машины, являются сопротивление ее изоляции и способность воспринимать номинальную нагрузку. Поэтому при должном соблюдении технологии выполнения ремонтных операций в ремонтной практике в ряде случаев ограничиваются только испытаниями изоляции и послеремонтной проверкой нагрузочной способности электрической машины.
Сопротивление изоляции испытывают мегомметром, а нагрузочную способность — электромагнитным тормозом. Испытания изоляции электрических машин напряжением до 1000В производят мегомметром Ml 101.
В процессе изготовления обмоток ремонтируемых машин выполняют мегомметром Ml 101 необходимые испытания при каждом переходе от одной технологической операции к другой. По мере выполнения операций изготовления обмотки и движения к завершающей стадии испытательные напряжения снижаются, приближаясь к наименьшим допустимым, предусмотренным соответствующими нормами. Это объясняется тем, что после выполнения очередных технологических операций сопротивление изоляции элементов обмотки может снижаться, и если на последующих стадиях ремонта не снижать испытательные напряжения, то возможен пробой изоляции в такой момент готовности обмотки, когда для устранения дефекта потребуется переделка всей ранее проделанной работы.
Испытательные напряжения должны быть такими, чтобы в процессе испытаний выявлялись дефектные участки, но в то же время не повреждалась исправная часть изоляции.
В перечень испытаний входит измерение сопротивления изоляции обмоток до и после пропитки и сушки. Кроме того, испытывают электрическую прочность изоляции обмоток приложением высокого напряжения.
Сопротивление изоляции обмоток электрических машин напряжением до 660 В, измеренное мегомметром на 1000 В после пропитки и сушки, должно быть не ниже: после полной перемотки обмоток — 3 МОм у статора, 2 МОм у ротора; после частичной перемотки обмоток — 1 МОм у статора; 0,5 МОм у ротора.
Указанные сопротивления изоляции обмоток не нормированы, а рекомендуются исходя из практики ремонта и эксплуатации отремонтированных электрических машин.

Что такое коллекторный двигатель постоянного тока и как он работает

Коллекторные электродвигатели довольно распространены в быту и на производстве. Они используются для привода различных механизмов, электроинструмента, в автомобилях. Отчасти популярность обусловлена простой регулировкой оборотов ротора, но есть и некоторые ограничения их применения и конечно же недостатки. Давайте разберемся что такое коллекторный двигатель постоянного тока (КДПТ), какие бывают разновидности данного вида электродвигателей и где они используются.

Определение и устройство

В справочниках и энциклопедиях приводят, такое определение:

«Коллекторным называется электродвигатель, у которого датчиком положения вала и переключателем обмоток является одно и то же устройство – коллектор. Такие двигатели могут работать либо только на постоянном токе, либо и на постоянном, и на переменном.»

Коллекторный электродвигатель, как и любой другой, состоит из ротора и статора. В этом случае ротор – является якорем. Напомним, что якорем называется та часть электрической машины, которая потребляет основной ток, и в которой индуцируется электродвижущая сила.

Для чего нужен и как устроен коллектор? Коллектор расположен на валу (роторе), и представляет собой набор продольно расположенных пластин, изолированных от вала и друг от друга. Их называют ламелями. К ламелям подключаются отводы секций обмоток якоря (устройство якорной обмотки КДПТ вы видите на группе рисунков ниже), а точнее к каждой из них подключен конец предыдущей и начало следующей секции обмотки.

Ток к обмоткам подаётся через щетки. Щётки образуют скользящий контакт и во время вращения вала соприкасаются то с одной, то с другой ламелью. Таким образом происходит переключение обмоток якоря, для этого и нужен коллектор.

Щеточный узел состоит из кронштейна с щеткодержателями, непосредственно в них и устанавливаются графитовые или металлографитовые щетки. Для обеспечения хорошего контакта щетки прижимаются к коллектору пружинами.

На статоре устанавливаются постоянные магниты или электромагниты (обмотка возбуждения), которые создают магнитное поле статора. В литературе по электрическим машинам вместо слова «статор» чаще используют термины «магнитная система» или «индуктор». На рисунке ниже изображена конструкция ДПТ в разных проекциях. Теперь же давайте разберемся как работает коллекторный двигатель постоянного тока!

Принцип действия

Когда ток протекает через обмотку якоря, возникает магнитное поле, направление которого можно определить с помощью правила буравчика. Постоянное магнитное поле статора взаимодействует с полем якоря, и он начинает вращаться благодаря тому, что одноименные полюса отталкиваются, притягиваясь к разноимённым. Что отлично иллюстрирует рисунок ниже.

При переходе щеток на другие ламели ток начинает протекать в обратную сторону (если рассматривать приведенный выше пример), магнитные полюса меняются местами и процесс повторяется.

В современных коллекторных машинах не используется двухполюсная конструкция из-за неравномерности вращения, в момент переключения направления тока силы, действующие на якорь, будут минимальны. А если включить двигатель, вал которого остановился в этом «переходном» положении — он может и не начать вращаться совсем. Поэтому на коллекторе современного двигателя постоянного тока расположено значительно больше полюсов и секций обмоток, уложенных в пазах шихтованного сердечника, таким образом достигаются оптимальные плавность движения и момент на валу.

Принцип работы коллекторного двигателя простым языком для чайников раскрыт в следующем видеоролике, убедительно рекомендуем ознакомиться.

Виды КДПТ и схемы соединения обмоток

По способу возбуждения коллекторные двигатели постоянного тока различают двух типов:

  1. С постоянными магнитами (маломощные двигатели мощностью десятки и сотни Ватт).
  2. С электромагнитами (мощные машины, например, на грузоподъёмных механизмах и станках).

Различают такие типы КДПТ по способу соединения обмоток:

  • Последовательного возбуждения (в старой отечественной литературе и от старых электриков можно услышать название «Сериесные», от англ. Serial). Здесь обмотка возбуждения подключена последовательно с обмоткой якоря. Высокий пусковой момент – преимущество такой схемы, а её недостаток – падение частоты вращения с увеличением нагрузки на валу (мягкая механическая характеристика), и то что двигатель идёт вразнос (неконтролируемый рост оборотов с последующим повреждением опорных подшипников и якоря) если работают на холостом ходу или с нагрузкой на валу в меньше 20-30% от номинальной.
  • Параллельного (также называют «шунтовые»). Соответственно обмотка возбуждения подключена параллельно обмотке якоря. На низких оборотах на валу высокий момент и стабилен в относительно широком диапазоне оборотов, а с увеличением оборотов он уменьшается. Преимущество — стабильные обороты в широком диапазоне нагрузки на валу (ограничивается его мощностью), а недостаток – при обрыве в цепи возбуждения может пойти вразнос.
  • Назависимого. Обмотки возбуждения и якоря питаются от разных источников. Такое решение позволяет точнее регулировать обороты вала. Особенности работы похожи на ДПТ с параллельным возбуждением.
  • Смешанного. Часть обмотки возбуждения подключена параллельно, а часть последовательно с якорем. Совмещают достоинства последовательного и параллельного типов.

Условное графическое обозначение на схеме вы видите ниже.

В иностранной и современной отечественной литературе, а также на схемах можно встретить и другое представление УГО для КДПТ, как было приведено на предыдущем рисунке в виде круга с двумя квадратами, где круг обозначает якорь, а два квадрата – щетки.

Схема подключения и реверс

Схема соединения обмоток статора и ротора определяется при изготовлении, и, в зависимости от того, где применяется конкретный двигатель, нужно выбирать соответствующее решение. В определенных режимах работы (тормозной режим, например) схемы включения обмоток могут изменяться или вводиться дополнительные элементы.

Включают маломощные коллекторные двигатели постоянного тока с помощью: полупроводниковых ключей (транзисторов), тумблеров или кнопок, специализированных микросхем-драйверов или с помощью маломощных реле. Крупные мощные машины подключаются к сети постоянного тока через двухполюсные контакторы.

Ниже вы видите реверсивную схему подключения двигателя постоянного тока к сети 220В. На практике, на производстве схема будет аналогичной, но диодного моста в ней не будет, поскольку все линии для подключения таких двигателей прокладываются от тяговых подстанций, где переменный ток выпрямляется.

Реверс осуществляется путем смены полярности на обмотке возбуждения или на якоре. Изменить полярность и там, и там нельзя, поскольку направление вращения вала не изменится, как это происходит с универсальными коллекторными двигателями при работе на переменном токе.

Для плавного пуска двигателя в цепь питания обмотки якоря или обмотки якоря и обмотки возбуждения (в зависимости от схемы их соединения) вводят регулировочное устройство, например, реостат, таким же образом регулируют и частоту вращения вала, но вместо реостата чаще используют набор постоянных резисторов, подключаемых с помощью набора контакторов.

В современных приложениях частота оборотов изменяется с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ) и полупроводникового ключа, именно так это и сделано в аккумуляторном электроинструменте (шуруповёрт, например). КПД такого способа значительно выше.

Сфера применения

Коллекторные двигатели постоянного тока применяются повсеместно как в быту, так и в промышленных устройствах и механизмах, давайте кратко рассмотрим их область применения:

  • В автомобилях используют 12В и 24В коллекторные ДПТ для привода щеток стеклоочистителей (дворников), в стеклоподъёмниках, для запуска двигателя (стартер — это коллекторный двигатель постоянного тока последовательного или смешанного возбуждения) и приводах другого назначения.
  • В грузоподъёмных механизмах (краны, лифты и пр.) используются КДПТ, которые работают от сети постоянного тока с напряжением 220В или любым другим доступным напряжением.
  • В детских игрушках и радиоуправляемых моделях малой мощности используются КДПТ с трёхполюсным ротором и постоянными магнитами на статоре.
  • В ручном аккумуляторном электроинструменте — разнообразные дрели, болгарки, электроотвертки и т.д.

Отметим, что в современный дорогой электроинструмент устанавливают не коллекторные, а бесколлекторные электродвигатели.

Достоинства и недостатки

Разберем плюсы и минусы коллекторного двигателя постоянного тока. Преимущества:

  1. Соотношение размеров к мощности (массогабаритные показатели).
  2. Простота регулировки оборотов и реализации плавного пуска.
  3. Пусковой момент.

Недостатки у КДПТ следующие:

  1. Износ щеток. Высоконагруженные двигатели, которые регулярно эксплуатируются, требуют регулярного осмотра, замены щеток и обслуживания коллекторного узла.
  2. Коллектор изнашивается из-за трения щеток.
  3. Возможно искрение щеток, что ограничивает применение в опасных местах (тогда используют КДПТ взрывозащищенного исполнения).
  4. Из-за постоянного переключения обмоток этот тип двигателей постоянного тока вносит помехи и искажения в питающие цепи или электросеть, что приводит к сбоям и проблемам в работе других элементов схемы (особенно актуально для электронных схем).
  5. У ДПТ на постоянных магнитах магнитные силы со временем ослабевают (размагничиваются) и эффективность двигателя снижается.

Вот мы и рассмотрели, что такое коллекторный двигатель постоянного тока, как он устроен и какой у него принцип действия. Если остались вопросы, задавайте их в комментариях под статьей!

Каждый электрик должен знать:  Лучшие модели и производители генераторов список
Добавить комментарий