В некоторых случаях возникает необходимость ремонта электрических машин своими силами. Зная обмоточные данные асинхронных двигателей, часто можно избежать их отправки на завод, где потребуют немалую сумму за свои услуги.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Устройство двигателя
Любой электродвигатель состоит из двух основных частей: статора, чаще всего неподвижного, и ротора. У двигателей с короткозамкнутым ротором подвижная часть – ротор – выполнен в виде замкнутых накоротко между собой пластин, имеющих нулевое активное сопротивление. Часто такая конструкция называется «беличьей клеткой» из-за очень похожего устройства. К примеру, двигатель типа АИР, широко применяемый в различных сферах из-за простоты в работе, собран именно таким образом.
Когда на трехфазную обмотку подается электрический ток, в ней образуется вращающееся магнитное поле. Частота вращения зависит от частоты питающего напряжения, числа пар полюсов и скольжения. Индуктивность и сопротивление на частоту не влияют.
Схемы соединения обмоток бывают разные: звездой, треугольником, двойной звездой. Делают также переключаемые звезда – треугольник: все зависит от марки аппарата, его расчетных данных, где и как он работает. Главное, определить начала и концы выводов. К примеру, двухскоростные электродвигатели имеют полюсно переключаемые обмотки, соединенные тройной звездой. Такое их расположение позволяет задавать аппаратам различные характеристики. Правильно будет сказать, что статор – это мощный магнит с определенным сдвигом фаз, задающий крутящий момент.
Устройство обмоток
Катушка обмотки из двух секций
Статорная обмотка улаживается в специальные пазы. Она состоит из катушек, которые соединяются друг с другом со сдвигом по фазам. Катушка, в свою очередь, – это отдельные витки изолированного провода, называемые секциями и намотанные согласно обмоточным данным. Если в паз производится укладка одной катушки, то это однослойная обмотка, а если двух, тогда двухслойная.
Расчет числа пазов на полюсное деление проводят по формуле: Q = Z/2p, где Z – это количество пазов в статоре, а 2р – число полюсов.
Можно также посчитать число пазов, которые приходят на фазу и на полюс трехфазной обмотки: q = Q/3 = z/(3*2p)
Также считаются все необходимые коэффициенты, а также сопротивление обмоток и значения индуктивности.
Общая схема однослойной трехфазной обмотки выглядит таким образом:
А двухслойной так:
Коэффициент заполнения паза обязательно стоит учитывать, ведь чем толще провод, тем сложнее намотка. Расчет этого коэффициента проводят по формуле:
Видно, что он прямо пропорционален сечению проводов вместе с изоляцией и обратно пропорционален площади самого паза.
Обмотка должна плотно входить в пазы, иначе будет появляться паразитная индуктивность, вызывающая лишний нагрев.
Находим выход проводов
В процессе ремонта электродвигателя возникает необходимость определения начала и конца его выводов. Представим ситуацию: есть шесть проводов от катушек, их необходимо правильно соединить между собой. Как это сделать, чтобы не попутать фазы?
Наши читатели рекомендуют! Для экономии на платежах за электроэнергию наши читатели советуют ‘Экономитель энергии Electricity Saving Box’. Ежемесячные платежи станут на 30-50% меньше, чем были до использования экономителя. Он убирает реактивную составляющую из сети, в результате чего снижается нагрузка и, как следствие, ток потребления. Электроприборы потребляют меньше электроэнергии, снижаются затраты на ее оплату.
Эта операция, состоящая из нескольких шагов, делается методом измерений при помощи комбинированного прибора. Сперва определяем, какие вывода к каким катушкам относятся. Просто меряем их сопротивление между собой, находим три катушки.
Теперь соединяем две катушки таким образом:
Можно подать не 220, а 100 вольт и посмотреть показания вольтметра. Если он покажет напряжение, значит, обмотки включены правильно, если ничего не покажет, или очень мало, то их вывода нужно переключить наоборот и проверить еще раз, чтобы убедиться в правильном фазном подключении. Аналогичным образом остается найти правильность соединения третьей катушки. Теперь начала и концы катушек найдены.
Намотка
Намотка электродвигателей производится как в специализированных цехах, так и специалистами – любителями. Для проведения подобного ремонта нужно ясно представлять себе, что потребуется делать в этой модели, ее данные, расположение статорных обмоток, их соединение. Такая работа требует знания обмоточных данных аппарата, а в некоторых случаях – проведения дополнительных расчетов, например, расчет сопротивлений и индуктивностей катушек.
Большинство информации можно получить в специальных таблицах, которые содержат обмоточные данные на те или иные модели. Вот расчеты по двигателю АИР:
Энергосберегающие двигатели
Очень хорошо, если на кожухе статора сохранилась маркировка двигателя. Тогда можно получить необходимые данные по конкретной модели и ремонт будет наиболее качественным.
Схема обмотки Славянка
В последнее время стали уделять больше внимания двигателям с совмещенными обмотками. Суть заключается в том, чтобы сдвиг фаз был не 120, а 90 градусов. Такая схема очень близка к модели четырехфазного электродвигателя и получила название «Славянка», тип РПЭДЯ. Преимущества «Славянки» перед обычной укладкой существенны: меньшие пусковые токи, больший коэффициент полезного действия, меньший нагрев. Коэффициент мощности выше. Однако необходимо все точно рассчитать, ведь обмоточные характеристики все равно не бывают идеальными.
Если обычный двигатель можно представить, как три однофазных аппарата, то асинхронный двигатель с совмещенными обмотками, или РПЭДЯ, как соединение трех двухфазных электродвигателей. При росте нагрузки у РПЭДЯ скорость замедляется, как и у обычных АД, но вот ток растет незначительно. Также при аварии в сети, когда напряжение падает, он работает в экономном режиме, а когда сеть восстанавливается, РПЭДЯ выходит на расчетные обороты.
Количество выводов, как и у обычных асинхронных двигателей, три.
Можно отметить, что на основе РПЭДЯ был построен электродвигатель для велосипедного колеса. Он имеет обмотку «Славянка» и абсолютно не имеет магнитов. Двигатель без магнитов – это, конечно, революция в области электротехники, главное, чтобы работа над этим новшеством не заглохла в самом начале.
Двигатель АВЕ
В случае с однофазным аве- 071-4с обмоточные характеристики несколько иные. Нужно найти пусковую и рабочую обмотки, их вывода, знать их схему включения. Также необходимо знать сопротивления катушек: так можно будет проконтролировать правильность их намотки и соединения, хотя, конечно, индуктивность зависит от многих других параметров.
Тип аве-071-4с имеет коэффициент полезного действия 60%, а коэффициент мощности не менее 0,9. Для маломощного аппарата этого достаточно. Обмоточные характеристики для аве-071-4с можно посмотреть на рисунке:
Обслуживание обмоток
В процессе эксплуатации все электрические машины нуждаются в мелком и не очень ремонте. Основные признаки неисправности: нестабильная работа, большой нагрев, сильный гул, вибрация. Обмотки в двигателях небольшой мощности, как правило, меняют. Если это двухслойная обмотка, можно заменить только одну катушку.
Стоит замерить сопротивление обмоток как между собой, так и на корпус, а также проверить легкость хода вала. В «Славянке» будут свои характеристики, поскольку для данного типа обмоток это только начало выхода на рынок, и качественных схем на РПЭДЯ пока немного, а значит ремонт может вызвать некоторые сложности.
Внимательно осмотреть статор. Иногда все, что нужно – пайка выводов, идущих в борно. При отсутствии одной из фаз двигатель сильно греется, но не всегда успевает сгореть.
Асинхронные двигатели, при всей своей кажущейся простоте, тем не менее являются сложными электрическими машинами, требующими профессионального подхода. По ним пишутся дипломные работы. Обмоточные схемы для неспециалиста, и даже для начинающего обмотчика, могут показаться сложными и запутанными. Это говорит о том, что лучше будет, если перемотку и ремонт двигателей будут делать специалисты.
