Как проверить якорь электродвигателя в домашних условиях

Содержание

1. Коллекторные синхронные двигатели
2. Асинхронные двигатели

Несмотря на надежность и долговечность, электродвигатели время от времени выходят из строя. Установить причину поломки и исправить ее можно самостоятельно – вам понадобится тестер, знания и немного терпения. Как проверить якорь электродвигателя в домашних условиях вы узнаете, прочитав эту статью. Мы рассмотрим два типа двигателей, чаще всего использующихся в быту и на производстве.

Коллекторные синхронные двигатели

Именно они применяются в бытовых устройствах (миксерах, стиральных машинах, электродрелях и т.п.), поэтому рассчитаны на работу от сети 220В. Их «сердце» — это якорь, состоящий из неподвижного статора и обмотки на валу. Если причина неполадок кроется в нем, начинать проверку следует с визуального осмотра.

При обнаружении:

• перегоревших или оборванных обмоток;
• запаха гари;
• активного искрения;
• оплавленных ламелей коллектора;
• выхода из строя подшипников;
• отсоединения проводков;

Если на первый взгляд дефекты не заметны, для более точного обследования придется вооружиться мультиметром. Проверка проходит поэтапно:

• Прозвоните попарные выводы обмоток статора к ламелям. Показания сопротивления на каждом должны совпадать.
• Проверьте сопротивление между корпусом якоря и ламелями – в идеале оно стремится к бесконечности.
• Прозвоните выводы, чтобы проверить целостность обмотки.
• Проверьте состояние цепи между выводами якорной обмотки и корпусом статора.

Наличие пробоя на корпус – знак, что двигатель требует замены сломанных деталей и полного ремонта. Подключать его к сети в этом случае запрещено.

Асинхронные двигатели

Асинхронные электродвигатели широко применяются не только в промышленности (на станках, в компрессорах, насосах), но и в быту (в холодильниках, стиральных машинах некоторых моделей). При их неисправности визуальный осмотр следует начинать с обмоток статора, играющих роль якоря.

Перед тем, как прозвонить якорь электродвигателя, необходимо проверить другие узлы и детали (так как причина может быть в их повреждении) – кабели подключения, магнитные пускатели, тепловое реле, конденсатор, а также проверить наличие напряжения. Если все в порядке, убедитесь в том, что электропитание отсутствует, и разберите двигатель.

Причины, по которым обмотки статора перестают работать, чаще всего следующие:

• обрыв витков;
• большая влажность;
• межвитковое замыкание.

Если при осмотре не выявлены неполадки, дальнейшая диагностика проводится с помощью мультиметра. В агрегатах на 380В, которые подключаются «треугольником» или «звездой», каждая обмотка проверяется по отдельности. Отклонение значения сопротивления на них должно быть не более 5%. Затем обмотки прозваниваются на корпус и друг с другом. Сопротивление должно стремиться к бесконечности, другие показания говорят о том, что присутствует пробой обмоток между собой или на корпус. Эта проблема решается путем полной перемотки.

В электродвигателях на 220В достаточно прозвонить рабочую и пусковую обмотки. Сопротивление у первой должно быть в полтора раза ниже, чем у второй.

Самый сложный этап проверки – поиск межвиткового замыкания, поскольку при визуальном осмотре выявить его не представляется возможным. Нужно воспользоваться специальным измерителем индуктивности. Если значение на всех обмотках одинаково – неполадки отсутствуют. Наиболее низкое значение на какой-либо из обмоток указывает на ее повреждение.

Сопротивление изоляции обмоток проверяется мегомметром на 1000В, который подключается к отдельному источнику питания. Один провод подсоединяется к корпусу агрегата в месте, которое не окрашено, другой – к каждому выводу обмотки поочередно. Значение должно быть больше 0.5 Мом, меньший показатель говорит о том, что двигатель необходимо просушить. При проведении измерений старайтесь не касаться проводов и будьте предельно внимательны. Во избежание несчастных случаев обесточьте двигатель и строго соблюдайте все меры предосторожности.

Теперь вы знаете, как проверить якорь электродвигателя тестером, и можете без привлечения специалиста выявить причину неполадок и устранить ее, сэкономив деньги и время.

Узнаем как проверить якорь электродвигателя в домашних условиях?

Якорь электродвигателя относится к вращающейся части, на которой собирается грязь, образуется нагар. При неисправностях можно провести диагностику в домашних условиях визуально и при помощи мультиметра. На трущихся поверхностях не должно быть сколов, царапин и трещин. При обнаружении таковых проводят меры по их устранению.

Типичные неисправности

Якорь электродвигателя при нормальных режимах работы не подвергается износу. Заменяют только щетки, замеряя допустимую длину. Но при длительных нагрузках обмотки статора начинают нагреваться, что приводит к образованию нагара.

Из-за механических воздействий якорь электродвигателя может перекоситься при повреждении подшипниковых узлов. Двигатель будет работать, но постепенный износ ламелей или пластин приведет к окончательному выходу его из строя. Но для спасения недешевого оборудования часто достаточно провести профилактический ремонт и прибором можно будет пользоваться длительное время.

Щетки электродвигателя: роль, выбор, замена

Щеточные электрические контакты, где их применяют. Какими бывают щетки электродвигателя. Как…

К негативным факторам, влияющим на якорь электродвигателя, относят попадание влаги на металлические поверхности. Критичным является длительное воздействие влажности и появление ржавчины. Из-за рыжих скоплений и грязи происходит повышение трения, это увеличивает токовую нагрузку. Контактные части греются, припой может отслаиваться, создавая периодическую искру.

В сервисном центре могут помочь, но это потребует определённых затрат. С поломкой можно справиться и самостоятельно, ознакомившись с вопросом: как проверить якорь электродвигателя в домашних условиях. Для диагностики понадобится прибор, замеряющий сопротивление и инструменты.

Как проводится диагностика неисправности?

Проверка якоря электродвигателя начинается с определения самой неисправности. Полный выход из строя этого узла происходит из-за рассыпавшихся щеток коллектора, разрушения слоя диэлектрика между пластинами, а также за счет короткого замыкания в электрической цепи. В случае искрения внутри прибора делают вывод об износе или повреждении токосъемников.

Электродвигатель постоянного тока: устройство, принцип…

Трудно даже представить, как выглядел бы современный мир без электродвигателя постоянного тока…

Искрение щеток начинается из-за появления зазора в месте контакта с коллектором. Этому предшествует падение прибора, высокая нагрузка на вал при заклинивании, а также нарушение целостности припоя на выводах обмоток.

Неисправность на работающем электродвигателе проявляется типичными состояниями:

• Искрение основной признак неисправности.
• Гул и трение при вращении якоря.
• Ощутимая вибрация при работе.
• Смена направления вращения при прохождении якорем траектории менее оборота.
• Появление запаха оплавляющейся пластмассы либо сильный нагрев корпуса.

Что делать при появлении перечисленных отклонений в работе?

Частота вращения якоря электродвигателя поддерживается постоянной. При холостых оборотах неисправность может не проявляться. Под нагрузкой трение компенсируется увеличением тока, протекающего через обмотки. Если стали заметны отклонения в работе болгарки, дрели, стартера, то нужно снять подачу напряжения.

Дальнейшая эксплуатация приборов может привести к пожару или к поражению человека электрическим током. Первым делом рекомендуется осмотреть корпус изделия, оценить проводку на целостность, отсутствие оплавленных частей и повреждения изоляции. На ощупь проверяют температуру всех частей прибора. Рукой пробуют вращать якорь, он должен перемещаться легко, без заеданий. Если механические части целые и нет загрязнений переходят к разборке.

Узнаем как проверить электродвигатель мультиметром:…

Проверить обмотки электродвигателя можно тестером. Но по одному сопротивлению сделать верные выводы…

Диагностика внутренних частей

Обмотка якоря электродвигателя не должна иметь нагара, тёмных пятен, похожих на последствия перегрева. Поверхность контактных частей и области зазора не должна быть зосоренной. Мелкие частицы снижают мощность двигателя и повышают ток. Не стоит производить разборку приборов с включенной в сеть вилкой в целях безопасности проведения работ.

Рекомендуется проводить съемку процесса разборки для исключения сложностей при обратном процессе. Либо можно записывать на листок каждый шаг своих действий. Допускается некоторый износ щеток, ламелей. Но при обнаружении царапин следует выяснить причину их происхождения. Возможно, этому поспособствовала трещина в корпусе, которую можно заметить только при нагрузке.

Работа омметром

Искренние могло происходить из-за пропадания электрического контакта в одной из ламелей. Для замера сопротивления рекомендуется ставить щупы со стороны токосъемников. Вращая вал двигателя, наблюдают за показаниями циферблата. На экране должны быть нулевые значения. Если проскакивают цифры даже в несколько Ом, то это говорит о нагаре. При появлении бесконечного значения судят об обрыве в цепи.

Независимо от результатов далее следует проверить сопротивление между каждыми соседними ламелями. Оно должно быть одинаковым для каждого замера. При отклонениях нужно осмотреть все соединения катушек и поверхность прилегания щёток. Сами щетки должны иметь равномерный износ. При сколах и трещинах они подлежат замене.

Катушки соединяются с сердечником проводкой, которая могла отслоиться. Припой часто не выдерживает ударов от падений. У стартера ток через контакты может достигать 50А, что приводит к прогоранию некачественных соединений. Внешним осмотром определяют места повреждений. Если не обнаружили неисправности, то проводят замер сопротивления между ламелью и самой катушкой.

Если нет омметра?

При отсутствии мультиметра потребуется источник питания 12 Вольт и лампочка на соответствующее напряжение. У любого автолюбителя с таким набором не возникнет проблем. На вилку электроприбора подключают плюсовую и минусовую клеммы. В разрыв ставится лампа накаливания. Результат наблюдают визуально.

Вал якоря вращают рукой, лампа горит без скачков яркости. Если наблюдается затухание судят о неисправном двигателе. Скорее всего, произошло межвитковое замыкание. Полное пропадание свечения свидетельствует об обрыве в цепи. Причинами могут быть неконтакт щеток, обрыв в обмотке или отсутствие сопротивления в одной из ламелей.

Как «оживить» неисправный прибор?

Ремонт якоря электродвигателя начинают только после полной уверенности в неисправности узла. Царапины и сколы на ламелях убирают круговой проточкой поверхности. Нагар и копоть можно снять чистящими средствами для контактных электрических соединений. Разбитые подшипники перепрессовывают и меняют на новые. Важно соблюсти балансировку вала при сборке.

Вращение должно быть лёгким и без шума. Поврежденную изоляцию восстанавливают, можно использовать обычную изоленту. Соединения, вызывающие подозрения, лучше пропаять заново. При проблемах с катушками якоря рекомендуется прибегнуть к перемотке, которую можно выполнить самостоятельно.

Восстановление катушек

Перемотать якорь электродвигателя можно в условиях гаража, только требуется быть осторожным при нанесении каждого витка. Медная проводка подбирается аналогичной намотанной. Сечение нельзя менять, это приведёт к нарушению скоростных режимов работы двигателя. Бумага диэлектрическая потребуется для отделения обмоток. Катушки в конце заливают лаком.

Потребуется паяльник и навыки его использования. Места соединений обрабатывают кислотой, для нанесения оловянно-свинцового припоя пользуются канифолью. При демонтировании старой обмотки подсчитывают количество витков и наносят аналогичное количество новой намотки.

Корпус должен быть очищен от старого лака и других включений. Для этого подходит напильник, наждачка или горелка. Для якоря изготавливают гильзы, материалом служит электротехнический картон. Полученные заготовки укладывают в пазы. Намотанные катушки следует делать правыми витками. Выводы со стороны коллектора перематывают капроновой нитью.

Каждый провод припаивается к соответствующей ламели. Сборка должна заканчиваться очередными замерами сопротивления контактных соединений. Если все в норме и нет коротких замыканий можно проверять работу электродвигателя под напряжением.

Электрические машины — Якорь машины постоянного тока

Якорь электрической машины — исторически сложившееся название обмотки, в которой индуцируется напряжение и происходит передача мощности между электрическими и механическими системами. Этот термин используется в машинах постоянного тока и синхронных машинах переменного тока. В машине постоянного тока якорь представляет собой вращающуюся цепь.

Коммутация

В машине постоянного тока, разработанной до эпохи силовой электроники, используется механическая система для переключения напряжения контура, генерируемого переменным током, и подачи напряжения постоянного тока на клеммы машины. Этот процесс называется коммутацией. Механическое переключение достигается с помощью устройства, называемого коммутатором с разъемным кольцом. Рассмотрим рисунок и иллюстрацию на рис. 1. Каждый проводник (или каждая сторона петли) соединен с цилиндрическим проводником, который разделен на две половины. При вращении ротора цилиндр находится в контакте с неподвижными щетками. (Первоначально использовались втулки из медной проволоки; в современных машинах используются подпружиненные графитовые блоки.)

При вращении ротора половинки коллектора с разрезным кольцом проходят мимо стационарных щеток. С течением времени клеммы x и y подключаются к чередующимся концам проводящего контура ротора

Рассматривая графики индуцированного (красный) и терминального (синий) напряжения во времени, становится ясно, что напряжение, индуцированное в проводящем контуре на роторе продолжает чередоваться между положительным и отрицательным. Однако из-за расположения щеток измеренное напряжение на клеммах x-y является однонаправленным.

Рис. 1. Иллюстрация работы коммутатора

Увеличенное количество полюсов и проводников

Реалистичные конструкции машин постоянного тока обычно имеют более двух полюсов. Увеличение количества полюсов для определенного потока на полюс увеличит наведенное напряжение при заданной скорости и увеличит крутящий момент, доступный на ампер. На рис. 1 показана схема статора с 4 полюсами. Каждый полюс будет
нести катушку, являющуюся частью обмотки возбуждения. Картина потока будет похожа на
Показаны линии потока, чередующие северный и южный полюса.

Рис. 2. Иллюстрация 4-полюсного поля постоянного тока

В общем случае с \(p\) полюсами картина поля будет повторяться каждые \(720/p\) градусов.

В рассматриваемой исходной базовой машине имеется только 2
проводников, или одна петля на роторе. Если количество витков (и разрезных колец
сегментов коммутатора) увеличивается, то щетки можно спроектировать так, чтобы они всегда были
в контакте с проводником, который находится под поверхностью полюса. Пример этой идеи с двумя катушками показан на рис. 3 9.0003 Рис. 3. Анимация двухполюсной системы с двумя перпендикулярными катушками обмотки якоря

Уравнения для общей машины

Среднее индуцированное напряжение каждого проводника на роторе машины определяется выражением

\[
e_{av}=rlB_{av}\omega_m
\]

\(e_{av}\) — среднее индуцированное напряжение и
\(B_{av}\) — величина средней плотности потока под полюсом.
Используя общее уравнение для площади поверхности полюса

\[
A_p=\frac{2\pi rl}{p}
\]

уравнение для среднего напряжения, индуцированного на проводнике под поверхностью полюса
можно найти через поток и скорость:

\[
e_{av}=\frac{p}{2\pi}\phi\omega_m
\]

Теперь, если вместо одного витка провода есть катушка с общей
Z проводников (\(Z/2\)витков) соединены
последовательно в любое время:

\[
e_{av}=\frac{Zp}{2\pi}\phi\omega_m
\]

Обмотка машины, в которой индуцируется напряжение, называется
обмотка якоря. В машине постоянного тока обмоткой якоря является
обмотка на роторе. Определение постоянной машины постоянного тока \(k\):

\[
k=\frac{ZP}{2\pi}
\]

приводит к уравнению напряжения якоря.

\[
E_A=к\фи\омега_м
\]

Аналогично общему расчету напряжения, крутящий момент на одном проводнике
можно записать как

\[
\tau_{av}=rlB_{av}я
\]

, что дает общий крутящий момент, заданный уравнением крутящего момента машины постоянного тока.

\[
\тау=к\фи I_A
\]

Обратите внимание, что, поскольку мы перешли к уравнениям с постоянными значениями постоянного тока, уравнение напряжения якоря записывается в верхнем регистре как \(E_A\), чтобы обозначить, что это постоянное напряжение, а уравнение крутящего момента использует \(I_A\ ), чтобы показать, что ток является постоянным значением постоянного тока.

Цепь якоря

Модель эквивалентной схемы якоря

Модель эквивалентной схемы для якоря
машина постоянного тока показана на рис. 1. Наведенное напряжение якоря,
\(E_A\) представлен источником напряжения,
подключен через 2 щетки к остальной части цепи. Арматура
сопротивление обмотки \(R_A\) и напряжение на клеммах \(V_T\). Уравнение цепи якоря:

\[
V_T = E_A + I_A R_A
\]

Рассматривая модель эквивалентной схемы, можно увидеть, что измеряемое напряжение машины, напряжение на клеммах \(V_T\) равно наведенному на якорь напряжению \(E_A\), когда ток якоря \(I_A\) равен нуль. Это происходит в двух случаях:

• без нагрузки: клеммы якоря подключены к источнику напряжения, но момент нагрузки отсутствует. В установившемся режиме момент двигателя и момент нагрузки равны и противоположны друг другу, то есть \(\tau=0\). Следовательно, ток якоря \(I_A\) равен нулю в соответствии с уравнением крутящего момента и \(E_A=V_T\)
• обрыв цепи: это тестовый случай, когда машина вращается внешней механической системой, а клеммы машины разомкнуты. Опять же, в этом случае \(I_A = 0 \) и \(E_A=V_T\)

Рис. 4. Эквивалентная схемная модель якоря двигателя постоянного тока

Резюме

На этой странице простые уравнения постоянного тока расширяются до случая с несколькими полюсами и проводниками. Получены два важных уравнения для машин постоянного тока:

• Уравнение напряжения якоря
• Уравнения крутящего момента машины постоянного тока

Якорь моделируется эквивалентной схемой, учитывающей влияние сопротивления обмотки якоря.

\(E_A\) — наведенное внутреннее напряжение якоря; \(V_T\) — напряжение на клеммах.

Как проверить якорь двигателя на наличие повреждений обмоток

Иногда мы получаем от наших клиентов вопрос: «Как я могу быстро проверить мой якорь, чтобы убедиться, что он в порядке?»

Если у вас есть доступ к вольтметру, вы можете выполнить три быстрые проверки, которые покажут вам, правильно ли работает якорь двигателя. Но сначала мы должны понять некоторые основы конструкции арматуры.

Базовая конструкция якоря

Якорь (на фото справа) имеет непрерывный ряд обмоток от каждого стержня на коллекторе, которые образуют петлю вокруг стальных зубцов и соединяются со следующим стержнем на коллекторе. Обмотка продолжает петлять по всему якорю таким же образом. Петли представляют собой либо одиночные, либо параллельные проводники (провода) и могут вращаться любое количество раз вокруг зубцов стека (называемых витками в катушке). Провод может иметь разное сечение в соответствии с конструкцией двигателя. Каждый провод изолирован эмалевым покрытием, изолирующим его от любого другого провода в контуре, и заканчивается только на шине коммутатора. Витки в каждой катушке обвиваются вокруг массива железа, образуя электромагнит. При подаче напряжения в якоре двигателя создается электромагнитное поле. Это электромагнитное поле взаимодействует с магнитными полями постоянных магнитов в двигателе (в случае двигателя с постоянными магнитами) или с электромагнитным полем, создаваемым статором (в случае универсального двигателя). Эти магнитные силы притягиваются друг к другу, создавая крутящий момент на валу якоря, заставляя его вращаться.

Если двигатель приводится в действие со слишком высокой нагрузкой для окружающей среды, а температура может подняться выше температурных пределов изоляции, изоляция на проводах может пробиться и замкнуться между собой или на корпус якоря. Если обмотки замкнуты вместе, электромагнитные поля не могут быть созданы для этой катушки, в результате чего двигатель будет работать хаотично или выйдет из строя все вместе.

Тест якоря #1

Для проверки состояния обмоток якоря, возможно, придется снять якорь с двигателя. Однако, если в конструкции мотора есть внешние щеткодержатели, можно открутить колпачки щеток и снять щетки. В зависимости от размера щетки это может обеспечить доступ к коллектору без снятия якоря с двигателя.

Первая проверка на предмет короткого замыкания обмотки якоря – это тест «Сопротивление 180°». Вольт/омметр можно использовать для проверки сопротивления последовательных обмоток, подключенных между двумя коллекторными стержнями каждой катушки. Настройте мультиметр на измерение сопротивления (Ом), а затем измерьте сопротивление двух коллекторных стержней, расположенных под углом 180° друг к другу. Поверните якорь и проверьте сопротивление между каждой парой стержней на коллекторе. На рис. 3 изображен коммутатор на 32 бара, поэтому эту проверку необходимо выполнить между каждой из 16 пар. Сопротивление, которое вы будете измерять, зависит от количества витков в каждой катушке и сечения используемого провода. Это также зависит от рабочего напряжения, на которое рассчитан двигатель. Например, 9Двигатель постоянного тока 0 В будет иметь меньшие проводники и больше витков на катушку для повышения сопротивления, тогда как двигатель постоянного тока 12 В будет иметь более крупные проводники и меньше витков на катушку для снижения сопротивления. Хотя вы, вероятно, не будете знать предполагаемое значение сопротивления якоря, каждое измерение должно показывать примерно одно и то же. Если сопротивление резко меняется, проблема может быть в обмотках. Падение сопротивления может указывать на короткое замыкание между проводами в катушке. Огромный всплеск сопротивления может указывать на то, что провод перегорел или разорвался, что привело к разрыву цепи.

Тест якоря #2

Вторая проверка — это тест «Сопротивление стержня к стержню» (на фото справа). Это проверит каждую катушку в якоре двигателя. Опять же, конкретное значение зависит от конструкции двигателя (проводов на петлю, количества витков на катушку и калибра провода). Как и в случае с первым тестом, важно отметить, что все измерения должны быть примерно одинаковыми. (Примечание: сопротивление, которое вы измерите в этом тесте, будет намного меньше, чем в первом тесте, потому что вы будете измерять только одну катушку. В первом тесте измеряется сопротивление всех катушек, последовательно соединенных между двумя баров.) Подобно тесту № 1, падение сопротивления будет указывать на короткое замыкание между проводами в этой катушке, а всплеск сопротивления может указывать на оборванный или сгоревший провод в катушке.