Ремонт электродвигателя. Обрыв обмотки, межвитковое замыкание, снижение сопротивления.
Поломки электрических машин подразделяется на 2 вида: механические и электрические. В этой статье описаны основные неисправности и способы их устранения в электрической части. А ниже небольшое видео с примером. Основные проблемы:
Электрические повреждения частично могут определяться при внешнем осмотре, а для точной диагностики производят проверку измерительными приборами : мегометром, мультиметром.
Устранение электрических неисправностей электродвигателя
Открыв коробку двигателя вы увидите начала и концы обмоток. Европейское обозначение обмоток V, U, W, единицы — начала, двойками концы. Советское и русское: С1-С4 первая обмотка, С2-С5 вторая, а С3-С6 третья. Некоторые обозначают буквами A, B, C, но это уже отклонение от стандарта.
Если же вы открыли коробку и увидели там провода без ярлыков, маркерных надписей, то вам придется самим выяснить это. Возможно наша статья вам поможет — Как найти начало и конец обмотки электродвигателя.
Перед тестами откручиваем перемычки! На фото выше подключено звездой. Если у вас будет подключено схемой треугольник, то будет 3 параллельных перемычки.
Итак. Берем мультиметр и ставим в режим прозвонки. Для начала поставим один щуп на болт заземления, а вторым проверим каждую обмотку на замыкание на корпус.
Если есть сомнения, то ставим максимальное значение на мультиметре для сопротивления (2000к) и проверяем. Если все исправно, то на приборе должна отображаться единица, означающая бесконечность и невозможность выдать точное значение.
Как проверить обрыв в обмотках
Чтобы быстро определить есть ли обрыв внутри обмоток, нужно поставить щупы мультиметра на начало и конец каждой из обмоток в режиме прозвонки диодов. Если звука нет — обрыв.
Для определения замыкания между обмотками нужно постав щупы на начала обмоток (V1-U1, V1-W1, U1-W1). И аналогично проверить между концами. Если нет проблем, то прозваниваться не должно.
Ещё следует измерить между концом первой обмотки и началом второй (V2-U1), и аналогично с концом второй и началом третей (U2-W1), концом третей и началом первой (W2-V1). Объясню для чего. Если в какой-то обмотке есть обрыв, то эту неисправность не увидите, просто проверив между началами обмоток.
Если у вас в коробке всего 3 вывода, то между ними должно прозваниваться, так как там подключенную схему звезда/треугольник нельзя менять перемычками в коробке и уже все подключено внутри. Только остается ещё проверка на корпус и разбор для визуальной оценки.
Также стоит проверить сопротивление в каждой обмотке, поставив переключатель мультиметра на минимальное значение (200 Ом). Оно должно быть на всех примерно равным. Так проверяем сопротивление уже между витками. О нём ниже.
Как найти межвитковое замыкание
Если вы заметили, что работающий двигатель нагревается неравномерно, то есть одна часть корпуса нагрета сильнее, то это может также свидетельствовать о межвитковом замыкании. Но это не стопроцентный способ.
Для поиска межвиткового замыкания воспользуемся мегаомметром или мультиметром, переводим переключатель на 200 Ом. Ставим поочередно на каждую из обмоток и проверяем сопротивление. Если различие свыше 10-15% лучше отдать на перемотку.
Ток идет по пути наименьшего сопротивления. Когда часть витков исключается из работы, то на той катушке/обмотке сопротивление будет ниже.
Далее можно разобрать и оценить визуально катушки. Возможно даже так определить подгоревшие, оплавленные провода. Придется перематывать двигатель всыпных катушек.
Также можно провести замер тока на работающем электродвигателе. Для начала проверить напряжение, а затем замерить ток. При равном напряжении значение силы тока не должно различаться более чем на 15%.
Видео по поиску неисправностей электродвигателя
Надеюсь данная статья ответила на ваши вопросы. У нас есть статья — Механические неисправности электродвигателя. Если вас интересует как разобрать электродвигатель и устранить механические неисправности.
Межвитковое замыкание якоря, статора, трансформатора. Как определить замыкание между витками.
Электродвигатели часто выходят из строя, и основной причиной для этого является межвитковое замыкание. Оно составляет около 40% всех поломок моторов. От чего возникает замыкание между витками? Для этого есть несколько причин.
Основная причина – излишняя нагрузка на электродвигатель, которая выше установленной нормы. Статорные обмотки нагреваются, разрушают изоляцию, происходит замыкание между витками обмоток. Неправильно эксплуатируя электрическую машину, работник создает чрезмерную нагрузку на электродвигатель.
Нормальную нагрузку можно узнать из паспорта на оборудование, либо на табличке мотора. Лишняя нагрузка может возникнуть из-за поломки механической части электромотора. Подшипники качения могут послужить этой причиной. Они могут заклинить от износа или отсутствия смазки, в результате этого возникнет замыкание витков катушки якоря.
Замыкание витков возникает и в процессе ремонта или изготовления двигателя, в результате брака, если двигатель изготавливали или ремонтировали в неприспособленной мастерской. Хранить и эксплуатировать электромотор необходимо по определенным правилам, иначе внутрь мотора может проникнуть влага, обмотки отсыреют, как следствие возникнет витковое замыкание.
С витковым замыканием электродвигатель работает неполноценно и недолго. Если вовремя не выявить межвитковое замыкание, то скоро придется покупать новый электродвигатель или полностью новую электрическую машину, например, электродрель.
При замыкании витков обмотки двигателя повышается ток возбуждения, обмотка перегревается, разрушает изоляцию, происходит замыкание других витков обмотки. Вследствие повышения тока может послужить причиной выхода из строя регулятора напряжения. Витковое замыкание выясняется сравнением обмоточного сопротивления с нормой по техусловиям. Если оно снизилось, обмотка подлежит перемотке, замене.
Как найти межвитковое замыкание
Замыкание витков легко определить, для этого есть несколько методов. Во время работы электродвигателя обратите внимание на неравномерный нагрев статора. Если одна его часть нагрелась больше, чем корпус двигателя, то необходимо остановить работу и провести точную диагностику мотора.
Существуют приборы для диагностики замыкания витков, можно проверить токовыми клещами. Нужно измерить нагрузку каждой фазы по очереди. При разнице нагрузок на фазах надо задуматься о наличии межвиткового замыкания. Можно перепутать витковое замыкание с перекосом фаз сети питания. Чтобы избежать неправильной диагностики, надо измерить приходящее напряжение питания.
Обмотки проверяют мультиметром путем прозвонки. Каждую обмотку проверяем прибором отдельно, сравниваем результаты. Если замкнуты оказались всего 2-3 витка, то разница будет незаметна, замыкание не выявится. С помощью мегомметра можно прозвонить электромотор, выявив наличие замыкания на корпус. Один контакт прибора соединяем с корпусом мотора, второй к выводам каждой обмотки.
Если нет уверенности в исправности двигателя, то необходимо произвести разборку мотора. При разборе нужно осмотреть обмотки ротора, статора, наверняка будет видно место замыкания.
Наиболее точным методом проверки замыкания между витками обмоток является проверка понижающим трансформатором на трех фазах с шариком подшипника. Подключаем на статор электромотора в разобранном виде три фазы от трансформатора с пониженным напряжением. Кидаем шарик подшипника внутрь статора. Шарик бегает по кругу – это нормально, а если он примагнитился к одному месту, то в этом месте замыкание.
Можно вместо шарика применить пластинку от сердечника трансформатора. Ее также проводим внутри статора. В месте замыкания витков, она будет дребезжать, а где замыкания нет, она просто притянется к железу. При таких проверках нельзя забывать про заземление корпуса двигателя, трансформатор должен быть низковольтным. Опыты с пластинкой и шариком при 380 вольт запрещаются, это опасно для жизни.
Самодельный прибор для определения виткового замыкания
Сделаем дроссель своими руками для проверки межвиткового замыкания в обмотке двигателя. Нам понадобится П-образное трансформаторное железо. Его можно взять, например, от старого вибрационного насоса «Ручеек», «Малыш». Разбираем его нижнюю часть, хорошо нагреваем ее. Там имеются катушки, залитые эпоксидной смолой.
Эпоксидку разогреваем и выбиваем катушки с сердечником. С помощью наждака или болгарки срезаем губки сердечника.
Намотаны эти катушки как раз на П-образном трансформаторном железе.
Не нужно соблюдать углы. Нужно сделать место, в которое легко ляжет маленький и большой якорь.
При обработке необходимо учесть, что железо слоеное. Нельзя обрабатывать его так, чтобы камень его задирал. Нужно обрабатывать в таком направлении, чтобы слои лежали друг к другу, чтобы не было задиров. После обработки снимите все фаски и заусенцы, так как придется работать с эмалированным проводом, нежелательно его поцарапать.
Теперь нам надо сделать две катушки для этого сердечника, которые разместим с обеих сторон. Замеряем толщину и ширину сердечника в самых широких местах, по заклепкам. Берем плотный картон, размечаем его по размерам сердечника. Учитываем размер паза в сердечнике между катушками. Проводим неострым краем ножниц по местам сгиба, чтобы удобнее было сгибать картон. Вырезаем заготовку для каркаса катушек. Сгибаем по линиям сгиба. Получается каркас катушки.
Теперь делаем четыре крышки для каждой стороны катушек. Получаем два картонных каркаса для катушек.
Рассчитываем количество витков катушек по формуле для трансформаторов.
13200 : 7,56 = 1746 витков на две катушки. Это число не обязательное, отклонение 10% в обе стороны никакой роли не сыграет. Округляем в большую сторону, 1800 : 2 = 900 витков нужно намотать на каждую катушку. У нас есть провод 0,16 мм, он вполне подойдет для наших катушек. Наматывать можно как угодно. По 900 витков можно намотать и вручную. Если ошибетесь на 20-30 витков, то ничего страшного не будет. Лучше намотать больше. Перед намоткой шилом делаем отверстия по краям каркаса для вывода провода катушек.
На конец провода надеваем термоусадочный кембрик. Конец провода вставляем в отверстие, загибаем, и начинаем намотку катушки.
Заполнение получилось малым, поэтому можно мотать и проводом толще. На второй конец припаиваем проводок с кембриком и вставляем в отверстие. Не заматываем катушку, пока не провели испытание.
Обе катушки намотаны. Надеваем их на сердечник таким образом, чтобы провода шли вниз и были с одной стороны. Катушки абсолютно одинаково намотаны, направление витков в одну сторону, концы выведены одинаково. Теперь необходимо один конец с одной катушки и один с другой соединить, а на оставшиеся два конца подать напряжение 220 вольт. Главное не запутаться и соединить правильные провода. Чтобы понять порядок соединения, нужно мысленно разогнуть наш П-образный сердечник в одну линию, чтобы витки в катушках располагались в одном направлении, переходили от одной катушки во вторую. Соединяем два начала катушек. На два конца подаем напряжение.
Сравним дроссель фабричный и самодельный.
Проверяем заводской дроссель металлической пластинкой на вибрацию места витковых замыканий якоря двигателя и отмечаем их маркером. Теперь то же самое делаем на нашем самодельном дросселе. Результаты получились идентичные. Наш новый дроссель работает нормально.
Снимаем наши катушки с сердечника, обмотки фиксируем изолентой. Пайку также изолируем лентой. Одеваем готовые катушки на сердечник, припаиваем к концам проводов питание 220 В. Дроссель готов к эксплуатации.
Межвитковое замыкание якоря
Для проверки якоря воспользуемся специальным прибором, который представляет трансформатор с вырезанным сердечником. Когда мы кладем якорь в этот зазор, его обмотка начинает работать как вторичная обмотка трансформатора. При этом, если на якоре имеется межвитковое замыкание, от местного перенасыщения железом металлическая пластинка, которая будет находиться сверху якоря, будет вибрировать, либо примагничиваться к корпусу якоря.
Включаем прибор. Для наглядности мы специально замкнули две ламели на коллекторе, чтобы показать каким образом производится диагностика. Помещаем пластинку на якорь и сразу видим результат. Наша пластинка примагнитилась и начала вибрировать. Поворачиваем якорь, витки смещаются, и пластинка перестает вибрировать.
Теперь удалим замыкание ламелей для проверки. Повторяем проверку и видим, что обмотка якоря исправна, пластинка не вибрирует ни в каких местах.
Способ №2 проверки якоря на витковое замыкание
Этот способ подходит для тех, кто не занимается профессиональным ремонтом электроинструмента. Для точной диагностики межвиткового замыкания требуется скоба с катушкой.
Мультиметром можно выяснить лишь обрыв катушки якоря. Лучше для этой цели применять аналоговый тестер. Между каждыми двумя ламелями замеряем сопротивление.
Сопротивление должно быть везде одинаковое. Бывают случаи, когда обмотки не сгорели, коллектор нормальный. Тогда замыкание витков определяют только с помощью прибора со скобой от трансформатора. Теперь устанавливаем мультиметр на 200 кОм, один щуп замыкаем на массу, а другим касаемся каждой ламели коллектора, при условии, что нет обрыва катушек.
Если якорь не прозванивается на массу, то он исправный, либо может быть межвитковое замыкание.
Межвитковое замыкание трансформатора
У трансформаторов есть распространенная неисправность – замыкание витков между собой. Мультиметром не всегда можно выявить этот дефект. Необходимо внимательно осмотреть трансформатор. Провод обмоток имеет лаковую изоляцию, при ее пробое между витками обмотки есть сопротивление, которое не равно нулю. Оно и приводит к разогреву обмотки.
При осмотре трансформатора на нем не должно быть гари, обуглившейся бумаги, вздутия заливки, почернений. Если известен тип и марка трансформатора, можно узнать, какое должно быть сопротивление обмоток. Мультиметр переключают в режим сопротивления. Сравнивают измеренное сопротивление со справочными данными. Если отличие составляет больше 50%, то обмотки неисправны. Если данные сопротивления не удалось найти в справочнике, то наверняка известно количество витков, тип и сечение провода, можно вычислить сопротивление по формулам.
Чтобы проверить трансформатор блока питания с выходом низкого напряжения, подключаем к первичной обмотке напряжение 220 В. Если появился дым, запах, то сразу отключаем, обмотка неисправна. Если таких признаков нет, то измеряем напряжение тестером на вторичной обмотке. При заниженном на 20% напряжении есть риск выхода из строя вторичной обмотки.
Если есть второй исправный трансформатор, то путем сравнения сопротивлений выясняют исправность обмоток. Чтобы проверить более подробно, применяют осциллограф и генератор.
Межвитковое замыкание статора
Часто на неисправном двигателе имеется межвитковое замыкание. Сначала проверяют обмотку статора на сопротивление. Это ненадежный метод, так как мультиметр не всегда может точно показать результат замера. Это зависит и от технологии перемотки двигателя, от старости железа.
Клещами тоже можно измерить сопротивление и ток. Иногда проверяют по звуку работающего мотора, при условии, что подшипники исправны, смазаны, редуктор привода исправен. Еще проверяют межвитковое замыкание осциллографом, но они имеют большую стоимость, не у каждого имеется этот прибор.
Внешне осматривают двигатель. Не должно быть следов масла, подтеков, запаха. Измеренный по фазам ток, должен быть одинаковый. Хорошим тестером проверяют обмотки на сопротивление. При разнице в замерах более 10% есть вероятность замыкания витков обмоток.
Как проверить ротор на межвитковое замыкание мультиметром
Электрические двигатели используются в огромном количестве бытовых и промышленных устройств, а также механизмов. Есть они в стиральных и швейным машинах, в болгарках и электродрелях, в столярных и токарных станках. Электрические силовые установки приводят в движение трамваи и троллейбусы. Независимо от размера и предназначения, практически все электродвигатели включают в свою конструкцию статор и ротор. Первый является неподвижной частью двигателя и представляет из себя проволочную обмотку, уложенную в корпус.
Ротор, который еще называют якорем, это подвижная, вращающаяся внутри статора часть. Существует несколько разновидностей роторов. Они бывают:
Конструкцию короткозамкнутого ротора составляют стальные листы, нанизанные на сердечник и образующие пазы-стержни. Свободное пространство пазов заполняется расплавленным алюминием или медью. С обеих сторон стержни замыкаются кольцами, которые называются короткозамыкающими. От этого и произошло название двигателя. Еще его называют «беличьей клеткой», сравнивая с колесом, куда помещают этих пушистых зверьков. Обычно такие роторы применяются в двигателях большой мощности.
Фазные роторы имеют обмотку, которая похожа на обмотку статора. Провода на концах такого якоря собирают в виде звезды, а концы соединяют с контактными кольцами. К кольцам подключают и токосъемные щетки. В статье речь пойдет о поиске межвиткового замыкания именно у фазного ротора.
Как правило, сам ротор не может сломаться или износиться. С течением времени лишь возникает необходимость замены токосъемных щеток. Но другая роторная неисправность, касающаяся работоспособности электродвигателя, действительно происходит довольно часто. Это межвитковое замыкание обмотки якоря, которое является причиной поломки почти половины электродвигателей.
Причины межвиткового замыкания у ротора
Есть несколько причин того, что проводка на витках ротора может замкнуть. Среди них:
Превышение нагрузки на электродвигатель и последующий перегрев с замыканием может произойти, вследствие неправильной эксплуатации оборудования оператором. Нельзя превышать нагрузку на механизм, которая указана в технической документации. Поэтому всегда нужно внимательно читать инструкцию электробытовых устройств. На промышленных предприятиях такое тоже случается, но там работники проходят обучение, перед тем как их допустят к работе со станками и другими механизмами на электрической тяге.
Другой причиной превышения нагрузки может стать повреждение подшипников якоря. Они могут заклинить из-за заводского брака, износа или отсутствия смазки. Это значительно затруднит вращение и приведет к критическим перегрузкам. Кроме этого, помешать вращению ротора может попавшая в корпус грязь или твердый мусор, например, металлическая стружка. А также осколки сломавшейся детали внутри двигателя. Они могут не только затормозить ротор, но и повредить изоляцию обмотки, что также приведет к межвитковому замыканию.
Попадание воды внутрь двигателя само по себе опасно, так как это отличный проводник, который может привести к замыканию. Но, даже если этого не произойдет, высокая влажность вызовет коррозию, которая будет препятствовать вращению ротора. А это, как разобрались выше, приводит к перегреву из-за повышенных нагрузок и замыканию проводов.
Понять, что произошло замыкание витков катушки ротора можно по неустойчивой работе двигателя, искрению щеток и неравномерному нагреву корпуса. Также наблюдается снижение мощности и резкие скачки напряжения при включении устройства с замкнутым ротором в сеть. Это можно понять по миганию света в лампочке. Возможно, что появится запах горелой изоляции.
Даже при малейших сомнениях необходимо проверить ротор на замыкание. Иначе, это может привести к более серьезной поломке и двигателя, и всего механизма или машины. Один замкнувший участок приведет к перегреву, нарушению изоляции соседних витков и к более обширному замыканию. Поэтому двигатель с межвитковым замыканием на роторе долго не проработает.
Выявление межвиткового замыкания
Понять, что, возможно, произошло замыкание витков ротора, можно не только по звуку и запаху работающего двигателя, искрению на щетках и его неравномерному нагреву. Есть и другие способы определения этой неисправности. Правда, делается это на отключенном от сети электромоторе. Вот эти способы.
О проверке ротора на межвитковое замыкание мультиметром и пойдет речь дальше. Но перед этим, коротко разберем устройство и принцип работы мультиметра.
Мультиметр
Мультиметр — это устройство, предназначенное для измерения силы тока, потребляемого электроприбором, сопротивления проводника и напряжения электричества в сети. То есть в нем соединены омметр, амперметр и вольтметр. Прибор включает в себя два провода со штекерами на одном конце и с щупами или зажимами, на другом. Эти провода окрашены в красный и черный цвет. Штекер черного провода всегда вставляется в минусовое гнездо, обозначенное на корпусе мультиметра буквами «COM» или значком минус «–». Провод красного цвета подсоединяется к одному из двух оставшихся гнезд, в зависимости от того, что необходимо измерить.
На корпусе с электронной начинкой расположен вращающийся переключатель. С его помощью выставляется режим работы прибора и измеряемый предел. Информация о результатах замеров выводится на дисплей или цифровую шкалу со стрелкой. В зависимости от этого, мультиметры делят на два вида: цифровые и аналоговые. Цифровые устройства более современные и точно фиксируют показания, которые удобно считывать. Аналоговые мультиметры, хотя сейчас менее распространены, все же имеют некоторые положительные качества, среди которых профессионалы выделяют большую чувствительность к изменениям характеристик электромагнитного поля.
Прежде, чем приступать к проверке на межвитковое замыкание, необходимо разобрать двигатель и подготовить якорь к проверке.
Особенности разборки электродвигателя
Еще перед тем, как начинать пытаться извлечь ротор из электромотора, можно попробовать заменить щетки. Конечно это стоит делать, только если их состояние дает понять, что элементы отслужили свой срок. Ведь чрезмерное искренние, потеря мощности и запах жженой проводки могут быть следствием износа токосъемных щеток. И только после того, как их замена не принесла результатов, нужно браться за ротор со статором.
Разбирать двигатель нужно очень аккуратно, чтоб не повредить узлы и исправную обмотку. Рекомендуется обратить внимание на подбор отвертки, так как инструмент неподходящего размера может повредить головки болтов и придется приложить немало усилий, чтобы их выкрутить. Начинающим электрикам советуют фотографировать все этапы разбирания электронного устройства, чтобы потом не было проблем со сборкой двигателя. Тем более, что электрические двигатели часто устанавливаются в технически сложных изделиях со множеством различных крепежных элементов.
Подготовка ротора к проверке мультиметром
Закончив с извлечением ротора из электродвигателя, нужно его тщательно очистить. Для это используют ветошь, слегка смоченную в спирте, которой протирают ламели. Даже если нет посторонней грязи и влаги, то все равно будет присутствовать графитная пыль от щеток.
Если не провести тщательную очистку, как от влаги, так и от графитового налета, — это может сказаться на точности результатов, показав замыкание там, где его нет. Иногда, при сильном нагаре, советуют воспользоваться наждачной бумагой. Этого делать не стоит. Грубый абразив поцарапает ламели и может изменить геометрию коллектора. Щетки к такой поверхности будут очень долго притираться и усиленно изнашиваться. Лучше воспользоваться школьным ластиком. Он ведь специально сделан, чтобы стирать след карандаша, который оставляет стержень из графита.
После очистки якоря необходимо внимательно его осмотреть. Сначала обращают внимание, чтобы не было сильного нагара на ламелях. Затем ищут видимые следы короткого замыкания или порывы в витках катушки. Анализ прочности контактов — следующий этап осмотра. Проверяются все соединения проводов обмотки к ламелям на коллекторе. Если будут обнаружены следы горения или слишком большой износ коллектора – якорь можно сдать в металлолом. Серьезные повреждения отремонтировать сложно и проще купить новую деталь. Если же якорь кажется исправным, то нужно переходить к непосредственной проверке на межвитковое замыкание с помощью мультиметра.
Проверка ротора мультиметром
Процедура проверки ротора на межвитковое замыкание включает две стадии:
Для установления самого факта наличия межвиткового замыкания, нужно установить мультиметр в режим прозвона. Для этого рукоятку переключателя устанавливают на символ динамика. Один щуп прикладывают к ламелям, а второй к корпусу обмотки якоря. Если раздастся звуковой сигнал, значит есть межвитковое замыкание. И нужно приступать к его поиску.
Чтобы найти конкретный участок обмотки, в котором произошло замыкание, мультиметр переводится в режим измерения сопротивления и выставляется предел в 200 Ом. Далее щупами измеряется сопротивление между обмотками, находящимися по соседству. Затем тестируются ламели. На исправном якоре все показания сопротивления должны быть одинаковыми. В замкнутой части обмотки сопротивление будет стремиться к нулю.
Ремонт или замена якоря
После того, как факт межвиткового замыкания установлен, нужно принять решение о ремонте или замене якоря. Можно отдать его на перемотку или сделать это самостоятельно. Но большинство предпочитают более простой вариант — покупают новый ротор. Независимо от того, какой вариант выбран, при установке якоря на штатное место, необходимо заменить щетки. Стоят они недорого, а после замены будет уверенность в их качестве.