Пошаговая инструкция перемотки электродвигателей своими руками

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 R_К и U_ПИТ были описаны на рисунке 2. R – сопротивление потенциометра, – падение напряжения на измеряемой катушке (показывает вольтметр на схеме).

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

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

Особенности ремонта коллекторных приводов

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

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

Проверка обмотки якоря коллекторного электродвигателя

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

Обмоточные данные электродвигателей

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

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

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

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

Пример таблицы с намоточными данными

Пошаговая инструкция перемотки электродвигателя своими руками

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

Первый этап — демонтаж

Мы приводим алгоритм действий для асинхронных машин, он следующий:

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

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

Съемник для демонтажа

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

Этап второй — снятие обмотки

Очередность действий следующая:

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

Статор, освобожденный от обмотки

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

Перемотка статора (финальная фаза)

Процесс состоит из следующих действий:

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

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

Перемотка якоря

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

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

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

Источник

Текущий ремонт электродвигателей

Текущий ремонт выполняется для обеспечения и восстановления работоспособности электродвигателя. Он заключается в замене или восстановлении отдельных частей. Проводится на месте установки машины или в мастерской.

Периодичность выполнения текущего ремонта электродвигателей определяется системой ППР. Она зависит от места установки двигателя, типа станка или машины, в составе которой он используется, а также от продолжительности работы в сутки. Электродвигатели подвергаются текущему ремонту в основном 1 раз в 24 месяца.
При проведении текущего ремонта выполняются следующие операции: очистка, демонтаж, разборка и дефектация электродвигателя, замена подшипников, ремонт выводов, клеммной коробки, поврежденных участков лобовых частей обмотки, сборка электродвигателя, покраска, испытание на холостом ходу и под нагрузкой. У машин постоянного тока и электродвигателей с фазным ротором дополнительно выполняется ремонт щеточно-коллекторного механизма.

Таблица 1 Возможные неисправности электродвигателей и причины их вызывающие

Неисправность	Причины
Электродвигатель не запускается	Обрыв в питающей сети или в обмотках статора
Электродвигатель при пуске не проворачивается, гудит, нагревается	Отсутствует напряжение в одной из фаз, оборвана фаза, электродвигатель перегружен, оборваны стержни ротора
Пониженная частота вращения и гул	Износ подшипников, перекос подшипниковых щитов, изгиб вала
Электродвигатель останавливается при увеличении нагрузки	Пониженное напряжение сети, неправильное соединение обмоток, обрыв одной из фаз статора, межвитковое замыкание, перегрузка двигателя, обрыв обмотки ротора (у двигателя с фазным ротором)
При пуске электродвигатель сильно шумит	Погнут кожух вентилятора или в него попали посторонние предметы
Электродвигатель при работе перегревается, соединение обмоток правильное, шум равномерный	Повышенное или пониженное напряжение сети, электродвигатель перегружен, повышена температура окружающей среды, неисправен или засорен вентилятор, засорена поверхность двигателя
Работающий двигатель остановился	Перерыв в подаче электроэнергии, длительное понижение напряжения, заклинивание механизма
Пониженное сопротивление обмотки статора (ротора)	Загрязнена или отсырела обмотка
Чрезмерный нагрев подшипников электродвигателя	Нарушена центровка, неисправны подшипники
Повышенный перегрев обмотки статора	Оборвана фаза, повышено или понижено-питающее напряжение, машина перегружена, межвитковое замыкание, замыкание между фазами обмотки
При включении электродвигателя срабатывает защита	Неправильно соединены обмотки статора, замыкание обмоток на корпус или между собой

Текущий ремонт проводится в определенной технологической последовательности. До начала ремонта необходимо просмотреть документацию, определить наработку подшипников электродвигателя, установить наличие неустраненных дефектов. Для проведения работ назначается бригадир, готовятся необходимые инструменты, материалы, приспособления, в частности, подъемные механизмы.

Перед началом демонтажа электродвигатель отключается от сети, принимаются меры по исключению случайной подачи напряжения. Подлежащая ремонту машина очищается от пыли и грязи щетками, обдувается сжатым воздухом от компрессора. Отворачивают винты крепления крышки коробки выводов, снимают крышку и отсоединяют кабель (провода), подводящий питание к двигателю. Кабель отводят, соблюдая необходимый радиус изгиба, чтобы не повредить его. Болты и другие мелкие детали складывают в ящик, который входит в набор инструментов и приспособлений.

При демонтаже электродвигателя необходимо нанести керном метки, чтобы зафиксировать положение полумуфт относительно друг друга, а также отметить, в какое отверстие полумуфты входит палец. Прокладки под лапами следует связать и разметить, чтобы после ремонта каждую группу прокладок установить на свое место, это облегчит центровку электрической машины. Следует разметить также крышки, фланцы и другие детали. Несоблюдение этого правила может привести к необходимости повторной разборки.

Снимают электродвигатель с фундамента или рабочего места за рым-болты. Использовать для этой цели вал или подшипниковый щит запрещается. Для съема используются подъемные устройства.

Разборка электродвигателя выполняется с соблюдением определенных правил. Начинается она с удаления полумуфты с вала. При этом используются ручные и гидравлические съемники. Затем снимается кожух вентилятора и сам вентилятор, отвертываются болты крепления подшипниковых щитов, снимается задний подшипниковый щит легкими ударами молотка по надставке из дерева, меди, алюминия, вынимается ротор из статора, снимается передний подшипниковый щит, демонтируются подшипники.

После разборки выполняется очистка деталей сжатым воздухом с использованием волосяной щетки для обмоток и металлической для кожуха, подшипниковых щитов, станины. Засохшая грязь удаляется деревянной лопаточкой. Применять отвертку, нож и другие острые предметы запрещается. Дефектация электродвигателя предусматривает оценку его технического состояния и определение неисправных узлов и деталей.

При дефектации механической части проверяется: состояние крепежных деталей, отсутствие трещин корпуса и крышек, износ посадочных мест под подшипники и состояние самих подшипников. В машинах постоянного тока серьезным узлом, подлежащим всестороннему рассмотрению, является щеточно-коллекторный механизм.

Здесь наблюдаются повреждения щеткодержателя, трещины и сколы на щетках, износ щеток, царапины, и выбоины на поверхности коллектора, выступление миканитовых прокладок между пластинами. Большинство неисправностей щеточно-коллекторного механизма устраняется при текущем ремонте. В случае наличия серьезных повреждений этого механизма машина отправляется в капитальный ремонт.

Неисправности электрической части скрыты от глаза человека, обнаружить их труднее, нужна специальная аппаратура. Число повреждений обмотки статора при этом ограничено следующими дефектами: обрыв электрической цепи, замыкание отдельных цепей между собой или на корпус, витковые замыкания.

Обрыв обмотки и замыкание ее на корпус может быть обнаружено с использованием мегаомметра. Витковые замыкания определяются с помощью аппарата ЕЛ-15. Обрыв стержней короткозамкнутого ротора находят на специальной установке. Неисправности, устраняемые при проведении текущего ремонта (повреждение лобовых частей, обрыв или обгорание выводных концов), могут быть определены мегаомметром или визуально, в отдельных случаях требуется аппарат ЕЛ-15. При проведении дефектации измеряется сопротивление изоляции для установления необходимости сушки.

Непосредственно текущий ремонт электродвигателя заключается в следующем. При срыве резьбы нарезается новая (к дальнейшей эксплуатации допускается резьба, имеющая не более двух срезанных ниток), болты заменяются, крышка заваривается. Поврежденные выводы обмоток покрываются несколькими слоями изоляционной ленты или заменяются, если изоляция их по всей длине имеет трещины, отслоения или механические повреждения.

При нарушении лобовых частей обмотки статора на дефектный участок наносится лак воздушной сушки. Подшипники заменяются на новые, если есть трещины, сколы, вмятины, цвета побежалости и другие неисправности. Посадку подшипника на вал обычно осуществляют путем предварительного его нагрева до 80. 90°С в масляной ванне.

Установка подшипников осуществляется вручную с помощью специальных патронов и молотка или механизированным способом с использованием пневмогидравлического пресса.. Необходимо отметить, что в связи с внедрением единых серий электрических машин объем ремонта механической части резко сократился, т. к. уменьшилось число разновидностей подшипниковых щитов и крышек, появилась возможность заменять их новыми.

Порядок сборки электродвигателя зависит от его габарита и конструктивных особенностей. Для электродвигателей 1 — 4 габаритов после напрессовки подшипника устанавливается передний подшипниковый щит, вводится ротор в статор, надевается задний подшипниковый щит, надевается и крепится вентилятор и крышка, после этого устанавливается полумуфта. Далее согласно объему текущего ремонта проводятся прокрутка на холостом ходу, сочленение с рабочей машиной и испытание под нагрузкой.

Проверку работы электродвигателя на холостом ходу или с ненагруженным механизмом осуществляют следующим образом. После проверки действия защиты и сигнализации выполняют пробный пуск его с прослушиванием стука, шума, вибраций и последующим отключением. Затем электродвигатель запускают, проверяют разгон до номинальной частоты вращения и нагрев подшипников, измеряют ток холостого хода всех фаз.

Измеренные в отдельных фазах значения тока холостого хода не должны отличаться друг от друга более чем на ±5%. Разница между ними более 5 % указывает на неисправность обмотки статора или ротора, на изменение воздушного зазора между статором и ротором, на неисправность подшипников. Продолжительность проверки, как правило, не менее 1 часа. Работу электродвигателя под нагрузкой осуществляют при включении технологического оборудования.

Послеремонтные испытания электродвигателей согласно действующим Нормам должны включать две проверки — измерение сопротивления изоляции и работоспособность защиты. Для электродвигателей до 3 кВт измеряется сопротивление изоляции обмотки статора, а для двигателей более 3 кВт дополнительно измеряется коэффициент абсорбции. При этом у электродвигателей напряжением до 660 В в холодном состоянии сопротивление изоляции должно быть не менее 1 МОм, а при температуре 60 °С — 0,5 МОм. Измерения производят мегаомметром на 1000 В.

Проверка срабатывания защиты машин до 1000 В при системе питания с заземленной нейтралью осуществляется непосредственным измерением тока однофазного короткого замыкания на корпус с помощью специальных приборов или измерением полного сопротивления петли «фаза — нуль» с последующим определением тока однофазного короткого замыкания. Полученный ток сравнивается с номинальным током защитного аппарата с учетом коэффициентов ПУЭ. Он должен быть больше тока плавкой вставки ближайшего предохранителя или расцепителя автоматического выключателя.

В процессе выполнения текущего ремонта для повышения надежности электродвигателей старых модификаций рекомендуется проводить мероприятия по модернизации. Простейшая из них — трехкратная пропитка обмотки статора лаком с добавкой ингибитора. Ингибитор, диффундируя в лаковую пленку и заполняя ее, препятствует проникновению влаги. Можно также проводить капсулирование лобовых частей с помощью эпоксидных смол, но при этом электродвигатель может стать неремонтопригодным.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Источник