Перемотка статора болгарки: ремонт своими руками

Причины поломок

408-105 Статор для УШМ Hitachi G18SE3 и HAMMER. Фото 220Вольт

Наиболее частой причиной выхода из строя статора болгарки является нарушение условий эксплуатации. Асинхронные двигатели обладают способностью сохранять обороты вне зависимости от величины действующей нагрузки. Это является одновременно и достоинством, и недостатком.

Возможность выполнить работу при больших нагрузках сопровождается перегревом инструмента, что способствует при длительной эксплуатации к возникновению неисправностей в обмотках ротора и статора. Под действием высокой температуры выгорает защитный слой изоляционного покрытия, что приводит к выходу электрических узлов из строя.

Устройства с фазным ротором

Фазный ротор состоит из вала с сердечником, оборудованным 3-мя обмотками. Часть концов, соединяясь, образуют звезду, а остальные крепятся к токосъёмным кольцам, которые подают электроток.

Наиболее широкая область использования у трёхфазных электродвигателей с короткозамкнутым ротором.

Как прозвонить

Для качественной диагностики статора болгарки, следует выполнить полную разборку электроинструмента с целью устранения всех других конструктивных элементов, включая ротор, чтобы обеспечить свободный доступ ко всем его частям. На первоначальном этапе необходимо выполнить визуальный осмотр. Для более полной картины обязательно следует выполнить проверку наличия дефектов с помощью электрических приборов. Какими приборами и как прозвонить статор болгарки, подробно описано по ссылке «Как прозвонить статор болгарки».

Схема обмотки, как подобрать толщину провода

Статоры болгарок имеют очень похожую конструкцию и отличаются размерами деталей, в которых формируется магнитный поток, количеством витков в обмотках и диаметром провода. Стандартная схема подключения болгарок показана на следующем рисунке.

Здесь L1 и L2 обозначают катушки статора.

Сгоревшую обмотку удаляют, при этом необходимо собрать информацию о старых катушках: определить количество витков, диаметр проволоки, начало, конец обмотки и требуемое направление при перемоточных работах. Количество витков определяется прямым счетом проволочек после разрезки вышедших из строя катушек.

Диаметр проволоки должен максимально близко соответствовать заменяемым обмоткам. Поэтому в качестве измерительного инструмента наиболее пригодным является микрометр с точностью измерения до 0,01 мм. Измерение проводить на зачищенной от изоляционного покрытия поверхности проволоки сгоревшей катушки.

Как перемотать в домашних условиях, этапы выполнения работ

Ремонт начинается с удаления вышедшей из строя старой обмотки. При помощи пассатижей (плоскогубцев, круглогубцев) от старой обмотки освобождаются пазы статора.

Далее выполняется перемотка катушек статора. Она может выполняться на специальном изготовленном шаблоне или непосредственно в пазы сердечника статора. Это зависит от глубины и ширины пространства для укладки провода.

Намотанная катушка устанавливается в статор с обязательным позиционированием начала и конца обмоточного провода, как было описано выше по тексту. Обмотка закрепляется в статоре с выдерживанием всех зазоров (варианты закрепления будут рассмотрены дальше в представленных ниже видео). Статор разогревается в печи примерно до 80°С – 110°С. С помощью кисточки наносится лак или предварительно подготовленная эпоксидная смола с отвердителем. При нанесении важно добиться максимально глубокого проникновения пропитки.

Практические советы по перемотке обмоток статора даются в следующих видеороликах.

Перемотка катушек с помощью шаблона

Автор следующего видео восстанавливает статор болгарки модели «Темп» с помощью предметов, которые можно легко найти в любом домашнем хозяйстве. Так базой (шаблоном) для намотки провода был взят баллончик от освежителя воздуха. Важно: диаметр баллончика должен соответствовать диаметру образца из проволоки, сформированного по габаритам пазов статора.

Перемотка обмоток непосредственно на сердечнике

В следующем видео подробно описывается технология ремонта статора болгарки. Автор показывает все этапы работ и аргументирует свой выбор перемотки обмотки непосредственно на «железе». В данной модели имеются широкие пазы, и готовую катушку будет сложно плотно в них установить. В качестве направляющего приспособления автор использует пластину, которую подгибает по высоте соответствующей крайней точки укладки обмотки в пазы. Поверхность пластины покрывается изолентой для сохранения от повреждений изоляции провода и фиксируется на сердечнике той же изолентой. Процесс такой перемотки достаточно трудоемкий. При большом количестве витков следует фиксировать свои действия, например, соответствующими записями на бумаге. Это поможет избежать ошибок.

После завершения намотки и снятия направляющей пластины катушка может за счет остаточных напряжений ослабить свою укладку, отдельные витки могут вывалиться из общей массы. В данном случае обвязка с помощью нити из натурального материала (синтетику применять нельзя) позволит сохранить плотность намотки. Плотно уложить катушку в пазы позволяет использование различных клиновых предметов. Однако автор не приветствует их применение, так как это отрицательно влияет на качество пропитки.

Не всегда удается подобрать правильный шаблон

В следующем видео автор предупреждает делающих перемотку своими руками о сложностях с подбором шаблона. Выбрать сразу правильный не всегда удается. Гарантированно качественную перемотку дает значительно более трудоемкий, но надежный способ непосредственно на «железе».

Технология ремонта с подробным описанием пропитки лаком после перемотки

Автор следующего видео описывает все этапы работ: от разборки, определения количества витков, подбору материала проволоки до перемотки с помощью шаблона и пропитки собранного статора лаком. Подробно показан процесс пропитки, который производится обычным лаком для внутренних работ. Лучший вариант, конечно, это применение шеллака, обладающего хорошими изоляционными свойствами. Однако с некоторых времен этот лак стал дефицитным материалом.

Источник

Возможные потери в двигателе асинхронной конструкции

Трехфазные асинхронные силовые агрегаты в процессе работы сталкиваются с такими типами мощностных потерь:

• стабильного или постоянного типа;
• переменные.

Давайте же рассмотрим вкратце каждый из этих типов.

Постоянные (стабильные) или фиксированные

Потерями постоянного наличия называются те потери, показатель которых остается на определенном уровне при традиционном рабочем режиме асинхронного силового агрегата. Их легко получить посредством проведения тестирования без нагрузок на трехфазный мотор. Данные мощностные потери классифицируются на 3 основные категории:

• потери «железа» или сердечника статора;
• механического типа;
• потери при трении щеток.

Урон железа и сердечника

Они в свою очередь классифицируются на гистерезисные виды и вихревого напряжения. В последнем случае происходит минимизация их уровня, посредством реализации защиты на сердечнике. В таком случае его область уменьшается, что в свою очередь способствует увеличению уровня сопротивления и одновременному уменьшению вихревых токов.

Гистерезисные же потери сводятся к минимуму, посредством высококачественной кремнистой стали. Этот показатель напрямую определяется частотами напряжения, которое поступает на намотку.

Статорная частота во всех ситуациях является частотой подающейся (f), а роторная – проскальзывающей. Последний показатель дополнительно умножается на подающуюся (sf), которая всегда имеет показатель меньше, чем статорная.

Статор с сердечником асинхронного двигателя

Уровень частоты на статоре – около 50 герц, на роторе же данный показатель достигает уровня в 1,5 герца. Это обусловливается тем, что при условии привычного эксплуатационного состояния, такое явление, как проскальзывание составляет около 3%. Эти обусловливаются и потери роторного сердечника, которые сравнительно очень малые, если совмещать их с уроном сердечника статорного. Как показывает практика, такие потери не являются существенными и их не берут во внимание при эксплуатации.

Механические и щеточные потери

Первое явление чаще всего встречается в подшипниках, а урон при трении щеток возникает только в силовых агрегатах асинхронного типа с ротором, включающим обмотки. Данные потери равняются нулю на старте. По ходу возрастания показателя скорости уровень потерь пропорционально увеличивается. В двигателях с тремя фазами показатель скорости в большинстве случаев остается на постоянном уровне. Исходя из этого, можно утверждать, что потери также останутся постоянными или будут иметь незначительные отличия.

Переменные

Их часто называют потерями меди, что обусловливается особенностями возникновения. Они возникают через электрический ток, который поступает по роторным и статорным обмоткам асинхронного двигателя. При смене уровня нагрузки, ток параллельно также меняется, благодаря чему потери меняют свои показатели. Исходя из этого, второе название таких потерь – переменные. Получить их достаточно просто – необходимо провести тест с неработающим ротором силового агрегата на 3 фазы.

Основное назначения двигателя асинхронной конструкции – преобразовывать электроэнергию в механическое действие. В процессе этого энергия преодолевает самые разные этапы. Она, при прохождении через разноплановые ступени, отображается на специальной диаграмме, для протекания энергии.

На подаче у асинхронного агрегата на 3 фазы имеется подача также трехфазная. Она напрямую поступает на статор силового агрегата. Для того, чтобы провести точный расчет входа электрической энергии на статический компонент, стоит применить такую формулу:

Pin = 3*VL*IL*cos

• Pin – результативная величина, указывающая на уровень электроэнергии, поступающей напрямую на статор;
• VL – показатель линейного электрического напряжения, которое подается на статор 3-х фазного мотора;
• IL – ток аналогичного типа;
• Cos – показатель коэффициента силы управляющего агрегата.

Определенная часть энергии вначале применятся с целью бесперебойной поддержки статора, в частности, на потери «железа» и меди. Та энергия, которая сохраняется (то есть электричество на входе – статорные потери) поступает далее на вращающийся ротор, также на его вход.

Уровень входа на роторе определяется по такой формуле – P2 = Pin – потери на статоре. В последнем случае это – также медные и железные убытки. В таком случае ротор должен осуществить преобразование данной подачи на энергию механического типа. Сам же вход нельзя преобразовывать в такой же выход, ведь он должен обеспечить поддержание роторных потерь.

Электрические потери в обмотке статора определяются их нагреванием в процессе работы. Это обусловливается токами, которые по ним проходят. Связь здесь прямая пропорциональная – чем больше нагрузка на двигателе, тем и больше урон.

Разноплановые потери, которые возникают в обмотках статора асинхронных двигателей важно учитывать, проводя расчет уровня номинального тока а трехфазных устройствах.

Упрощенный ремонт болгарки

В статье описаны технологические советы, уп­рощающие сложные и трудоемкие процессы на­мотки якорей и статоров электрифицированного инструмента. В статье кратко описаны конструкции электродвигателей ручного инструмента, приведе­ны схемы обмоток и их подключение, рисунки при­способления и подробное описание технологиче­ских процессов по их ремонту и монтажу.

Большинство ручного электрифицированного инструмента (в основном, это электродрели, пер­фораторы, «болгарки», циркульные пилы, шуруповерты, цепные пилы и т.п.) содержит сетевые кол­лекторные электродвигатели, которые, в основном, состоят из статора с двумя электромаг­нитными полюсами, якоря
(рис.1) и щеточного механизма с двумя графитными щетками. Основ­ными причинами отказов электродвигателей явля­ются нарушение технологии при производстве, механические перегрузки и превышение длитель­ности непрерывной работы. В результате чего пе­регревается обмоточный провод, который при этом расширяется, что разрушает его изоляцию и приводит к замыканию витков. Возможны также обрывы концов обмоток от ламелей коллектора, если они не имеют бандажа. Описанные в литера­туре методы ремонта обмоток якорей и статоров рекомендуют сложную технологию перемотки проводом того же диаметра, в результате чего не­обходимо намотать 1000-2000 витков тонкого провода с помощью специальных приспособлений [1]. А это требует соответствующего опыта, знаний и кропотливого труда.

Чаще всего выходят из строя якоря двигателей, которые имеют более сложную конструкцию и бо­лее плотную укладку обмоточного провода в пазах якоря. Наличие короткозамкнутых витков или об­рывов концов обмоток в якоре при исправных щет­ках и коллекторе проявляется в виде кругового ис­крения щеток, быстрого нагрева инструмента и потере мощности двигателя. Обрывы концов об­моток устраняются путем пайки концов к ламелям коллектора, наложением бандажа из ниток и рав­номерной пропиткой его эпоксидным клеем. Сложность перемотки якоря на порядок выше по сравнению с перемоткой статора, к тому же тре­бует его статической и динамической балансиров­ки, поэтому чаще всего авторы публикаций пред­лагают заменять их новыми, заводского изготовления. Это проще всего, но дорого.

Столкнувшись с аналогичной проблемой у мо­ей «болгарки» и определив, что ее механическая часть находится в хорошем состоянии, мне стало жалко ее выбрасывать, и было решено перемотать ее якорь, который имел обмотки с потемневшей изоляцией. О наличии короткозамкнутых витков я дополнительно убедился, измеряя индуктивность обмоток между соседними ламелями коллектора мультиметром типа MY6243 фирмы Mastech. Тестером это определить невозможно, так как доля сопротивления одного короткозамкнутого витка ничтожна по сравнению с сопротивлением целой обмотки, а вот на индуктивность обмотки коротко- замкнутый виток влияет существенно. Авторы публикаций в Интернете по ремонту электродви­гателей рекомендуют выжигать обмотки якорей, так как они пропитаны клеем или лаком — просто извлечь или размотать их невозможно. Процесс выжигания требует снятия шарикоподшипников и может привести к деформации вала, что рекомен­дуется устранять после путем высокоточной проточки якоря на токарном станке после его пере­мотки. Естественно, мной это было отвергнуто и использована другая технология.

Обхватив якорь полоской толстого мягкого картона, зажал его в тиски так, чтобы он плотно держался и не деформировался. Ножовкой по ме­таллу с мелкими зубьями вплотную к обоим тор­цам пазов рабочей части якоря обрезал обмотки, несколько раз проворачивая и переставляя якорь. Торцы обрезанных секций обмоток не должны вы­ступать из пазов якоря. После этого якорь слегка зажимается в тиски торцами рабочей части. Под­бирается стальной стержень с плоским торцом и диаметром, чуть меньшим ширины паза якоря. Этим стержнем и молотком выпрессовываются ча­сти обрезанных секций обмоток. При этом также выпрессовываются клинья, которыми крепятся обмотки в верхних частях пазов. Клинья необходи­мо сохранить. После этого якорь необходимо подготовить к намотке провода.

Для облегчения процесса намотки якоря было решено использовать более толстый, чем ис­пользованный в якоре, и имеющийся в наличии провод ПЭВ-2-0,5, в результате чего, с соответст­вующей перемоткой обмоток статора, двигатель станет низковольтным. Каким будет рабочее напряжение инструмента, не столь важно, и будет определено в процессе испытаний питанием его от ЛАТРа. Главное, чтобы инструмент работал. Учитывая, что двигатель будет низковольтным, было решено отказаться от изоляционных прокладок и создать изоляцию пазов и торцов якоря путем нанесением тонкого слоя эпоксидного клея. Все острые углы на стыках пазов и торцевой части якоря перед нанесением клея закругляются круглым надфилем. Желательно отполировать ламели коллектора нулевой наждачной шкуркой и прочистить зазоры между ними. Места подключения концов обмоток к ламелям необходимо зачистить и залудить. После нанесения и полимеризации клея якорь готов к намотке обмоток.

Данный якорь имеет 12 пазов и 24 коллектор­ные ламели. Щетки размещены перпендикулярно оси полюсов статора. Учитывая, что в якоре при­менена схема петлевой обмотки, в каждом пазу бу­дет размещено по четыре секции. Схема намотки для такого варианта двигателя показана на рис.2 [2]. Вверху показаны полюса якоря, а внизу — ла­мели коллектора. На схеме видно, что четыре сек­ции начинают появляться в пазу между полюсами 5 и 6, а заканчивают появляться в конце намотки между полюсами 4 и 5. Если щетки двигателя располагаются вдоль оси полюсов статора, то концы обмоток должны быть смещены на 90°, то есть кон­цы, подпаянные к ламели 1, должны быть подпа­яны к ламели 7 и т.д. Об этом важном моменте в литературе упоминается очень не внятно либо во­обще не упоминается [1].

Исходя из площади поперечного сечения паза, сечения нового обмоточного провода, и с учетом коэффициента заполнения, было определено, что в один паз помещается 40 витков. Количество вит­ков одной секции будет равно 10. Малое количество витков секции и повышенный диаметр провода до 0,5 мм позволяет производить намотку яко­ря вручную без специальных приспособлений и больших трудозатрат. Для намотки провода якорь аккуратно через мягкие прокладки зажимается в настольные тиски крыльчаткой вентилятора кол­лектором к себе. Катушка с проводом располага­ется внизу на горизонтальном стержне. Конец про­вода зачищается и припаивается к ламели 1.

В начале на­мотки провод возле коллек­тора левой ру­кой слегка прижимается в направлении вала, а правой рукой наматы­вается первый виток. Прогибы концов провода возле коллектора необходимы для намотки бандажа по окончанию намотки якоря и должны быть одинаковыми. В процессе намотки необходимо постоянно контролировать отсутствие замыканий наматываемого провода на корпус, чтобы потом не перематывать все заново. Для этого на коллектор и вал якоря наматывается по несколько витков оголенных проводов, к концам которых подключается омметр. Последующие витки продолжают наматываться правой рукой, а левой рукой провод равномерно укладывается на торцах якоря и придерживается для выравнивания и ук­ладки провода в пазы. Конец секции формуется под бандаж, зачищается, складывается вдвое, сжимается плоскогубцами, чтобы устранить пет­лю, припаивается к следующей ламели и являет­ся началом следующей секции.

По мере намотки якорь в тисках переставляет­ся на нужный угол, а провод в пазах уплотняется плоской деревянной палочкой. Конец последней секции припаивается к ламели 1. После намотки всех секций на провод возле коллектора наматы­вается бандаж из тонких ниток. После этого необ­ходимо обновить все пайки и сделать их по воз­можности одинаковыми. Это и последующая равномерная пропитка обмоток и бандажа необ­ходимы для сохранения статической и динамиче­ской балансировки якоря. В авторском варианте ремонта это удалось. Перед пропиткой можно якорь и эпоксидный клей нагреть примерно до 40°С на комнатной батарее или масляном радиа­торе. На коллектор, для защиты от попадания клея, намотать пару витков изоленты. Клей равномер­но наносится узким деревянным шпателем, сна­чала на бандаж затем на торцевые части секций со стороны коллектора. Якорь немного подержать вертикально вверх коллектором. После этого на­нести клей в пазы и вставить клинья. Далее закре­пить в тисках якорь вертикально коллектором вниз за шарикоподшипник через мягкий картон и нанести клей на торцевые части секций со сторо­ны крыльчатки вентилятора. Такое крепление даст возможность вращать якорь и следить за вытека­ющим клеем, чтобы своевременно убирать излиш­ки и выравнивать его поверхность.

Шпатель для этой цели необходимо пропитать машинным маслом. Процесс полимеризации эпоксидного клея происходит медленно и длится около 4 ч, поэтому после первых 30 мин следить за процессом можно реже и периодически пере­ворачивать якорь в вертикальном положении. По­сле полной полимеризации клея якорь готов к ус­тановке на свое место, но после перемотки обмоток статора.

Для перемотки статор необходимо извлечь из корпуса. В авторском варианте статор плотно вставлен в сформованное для него место в корпу­се, до упора задней части. Передняя его часть фиксируется пластмассовым цилиндром, кото­рый двумя высту­пами упирается в статор между об­мотками, а четырь­мя выступами — в съемный корпус редуктора. Для из­влечения статора необходимо отсо­единить четыре его вывода и вытя­нуть из корпуса.

Если статор не удается извлечь простым путем, то необходимо при­менить винтовой механизм, например, показан­ный на рис.З,

1 — верхняя опорная пластина;

4 — центрирующая шайба;

5 — нижняя опорная пластина.

Возможно, между верхней пластиной и корпу­сом будет необходимо подкладывать деревянные рейки по бокам статора.

Исходя из того, что обмотки статора включены последовательно со щетками якоря, а верхняя и нижняя части обмоток якоря подключаются к щет­кам параллельно, сечение провода статора долж­но быть в два раза больше провода якоря. Учиты­вая, что обмотки статора менее плотны и лучше охлаждаются, это соотношение может быть умень­шено до 1,8-1,9. Соотношение количества витков статора к количеству витков в пазу якоря в реальном двигателе равно 3,4. В этом варианте обе об­мотки статора должны иметь 40×3,4=136 витков. В результате обмотки статора были намотаны про­водом ПЭВ-2-0,62 по 70 витков.

Для намотки обмоток необходимо изготовить оправку. Для этого из фанеры толщиной равной ширине паза статора вырезается прямоугольник с закругленными торцами. Ширина прямоугольни­ка равна ширине узкой части полюса плюс 5 мм, длина его на 2 см больше длины статора. Из тон­кой фанеры или текстолита вырезается две щеч­ки, ширина и длина которых на 2 см больше пре­дыдущей детали. По углам одна щечка крепится симметрично к внутренней детали короткими шу­рупами (4 шт.), в которой возле внутренней дета­ли сверлится отверстие для закрепления провода начала катушки (рис.4).

Вторая щечка крепится гайкой при сборке. По центру оправки сверлится сквозное отверстие диаметром 8,2 мм. В это от­верстие вставляется болт или шпилька с резьбой М8 и с помощью гаек оправка зажимается, как по­казано на рис.5, где обозначены:

4 — внутренняя деталь;

Точно также наматывают вторую катушку. Выводы катушек должны быть направлены в сторону коллектора и иметь запас по длине на случай переполюсовки выводов по отношению к щеткам коллектора, если двигатель будет вращаться не в нужном направлении. Статор двигателя кладут на стол полюсом вниз. На нем монтируют первую катушку. В пазы полюсов вклеивают полоски бумаж­ной изоляции быстросохнущим клеем. Сначала вставляют одну сторону катушки, затем путем рас­тяжки ее по ширине вставляют вторую сторону ка­тушки. После этого ста­тор переворачивают и точно также монтируют вторую катушку. Очень важно, чтобы при монта­же катушек, когда они находятся внизу, их на­чала были с одной и той же стороны. А в собран­ном виде начала катушек будут диаметрально про­тивоположны. Выступающие торцевые части кату­шек формуют так, как показано на рис.6, и пропитывают эпоксидным клеем вместе с боковы­ми частями.

После полимеризации клея двигатель собирают, концы статорных обмоток подпаивают к контактам щеткодержателей по схеме рис.7, проверяют сопротивление изоляции, которое должно быть не менее 1 МОм.

Графитные щетки заменяют медно-графитны­ми, так как при той же мощности и меньшем напря­жении питания увеличится ток двигателя, при ко­тором графитные щетки будут перегреваться. В авторском варианте были использованы обрабо­танные на заточном станке по размеру графитных щеток сработанные щетки от стартера автомоби­ля. После этого двигатель подключают к ЛАТРу и плавным повышением напряжения запускают. Ес­ли направление вращения окажется обратным, то необходимо выводы статора, подключенные к щеткам, поменять местами. После этого инстру­мент собирают окончательно и испытывают на ра­ботоспособность и нагрев в условиях реальной резки металла в течение примерно 10 мин. При этом измеряют вольтметром то напряжение, при котором инструмент работает так же, как и ранее, исходя из опыта прежней его эксплуатации. В ав­торском варианте инструмент нормально работа­ет от напряжения 50 В. Для удобства эксплуатации изготовлен понижающий трансформатор с выво­дами вторичной обмотки 40 В, 50 В и 60 В на слу­чаи колебаний напряжения сети. К тому же транс­форматор осуществляет развязку сети 220 В от инструмента, что повышает электробезопасность работ. Если питать инструмент постоянным током, то его мощность увеличится при меньшем питаю­щем напряжении, а нагрев уменьшится за счет от­сутствия токов Фуко в статоре.

В заключение полезно отметить, что увеличе­ние диаметра обмоточного провода повышает процент меди в пазу по отношению к его изоляции, так как несколько тонких проводников с таким же суммарным сечением содержат внутреннюю изо­ляцию, которая занимает больше места, чем изо­ляция одного толстого проводника. Соблюдая из­ложенные выше рекомендации и соотношение витков обмоток статора и якоря, можно таким об­разом ремонтировать большинство из перечис­ленных выше электроинструмента, а также при ре­монте изготовить инструмент на напряжение 12 В и питать его от бортовой сети автомобиля в мес­тах, где нет промышленной сети 220 В / 50 Гц.

Литература

Автор: Анатолий Журенков, г. Запорожье

Источник: журнал Радиоаматор №9, 2015

Источник

Принцип работы асинхронного двигателя

При помощи трехфазной статорной обмотки создается поле магнитного типа, которое в процессе работы вращается с определенным показателем скорости. Определяется он так:

n1=60fp

Взаимодействие электромагнитного типа между статором (стационарным устройством) и ротором (подвижным) возникает только, когда скорости вращений обеих этих компонентов не будут равны. Это отношение выражается по такой формуле:

s= n1-nn1

Еще этот показатель называют скольжением, о котором мы уже писали в нашей статье. Сам статор работает в нескольких режимах, что обусловливает универсальность конструкции приспособления.

В асинхронных двигателях частота вращающегося поля, создаваемого в воздушном зазоре, и частота роторных оборотов не совпадают. Исходя из этого электродвигатели и называются асинхронными. Показатель частоты вращающегося поля в воздушном зазоре зависит от частоты питания двигателя и количества полюсов и не изменяется в зависимости от нагрузки двигателя, но частота роторных оборотов варьируется, ориентируясь на нагрузку. По мере того, как увеличивается нагрузка в области работы двигателя. Скорость вращения двигателя при этом уменьшается, а при снижении нагрузки скорость вращения двигателя увеличивается. Скорость вращения двигателя самая высокая в режиме холостого хода. Показатель скорости асинхронного электродвигателя в среде работы двигателя не может превышать скорость вращения вращающегося поля. Скорость вращения вращающегося поля рассчитывается при помощи такой формулы:

N = 120 xf/P

N – скорость движения магнитного поля, выражается в оборотах в минуту;

f – рабочая частота питания, измеряется в герцах;

P – число полюсов статорной обмотки.

Представляем график соотношения момента вращения и скорости асинхронного электрического двигателя на 3 фазы.

Пример графика крутящий момент-скорость трехфазного асинхронного двигателя (скорость и мощность)

Каждый электродвигатель асинхронного типа с роторными и статорными обмотками имеет такие особенности:

• может использоваться напрямую от питающей сети. В этом случае регулировка скорости невозможна;
• имеет возможность эксплуатироваться при подаче с драйвером, отвечающим за переменную скорость. Главная цель – регулирование скорости. Моторы отлично подходят для выполнения задач масштабирования и для осуществления векторного управления;
• один и тот же двигатель может использоваться в сетях как 50 Гц, так и 60 Гц;
• применяется для осуществления старта по схемам «звезда» и «треугольник», или же для плавного запуска с целью ограничения пусковых токов.

Режим двигателя

Схематически данный рабочий режим можно изобразить так:

Работа в режиме двигателя

Как можно видеть, на рисунке изображено статорное магнитное поле, которое вращается по направлению часовой стрелки. Когда n превышает n1, то линии поля статора двигаются по отношению к ротору, также по часовой стрелке, но уже со скоростью n1 – n. В физике применяется так называемое правило третьей руки, согласно которому электродвижущая сила в роторных проводниках под верхним (северным) полюсом направлена в нашем направлении, а южный полюс – от нас. Также направления есть у активных компонентов тока в проводниковых деталях. Силы электромагнитного типа для взаимодействия статорных и роторных магнитных полей в процессе создают момент вращения в прямом направлении с полем статора.

Показатель скорости n, который характеризует работу вращающегося двигателя, напрямую зависит от уровня применяемой нагрузки. При работе на холостых оборотах, показатель скорости практически достигает уровня n1, исходя из условия, что при n1 = 0 электродвижущая сила и роторные токи также достигает нулевого уровня. Это обусловливает исчезновение электромагнитного воздействия.

Исходя из этого, асинхронный силовой агрегат функционирует в режиме двигателя в пределах, начинающихся от n = 0 и достигающих n ≈ n1. То есть, когда скольжение имеет место в электрическом двигателе, оно варьируется в диапазоне от s+1 s ≈ 0. Электроэнергия, которая подводится к статору из сети питания, преобразовывается на валу в энергию механического типа.

Режим генератора

Для начала давайте представим, что к сети питания подсоединен статор, в процессе работы создающий магнитное поле вращающегося типа. Ротор же запускается и движется в том же направлении, скорость компонента при этом – n ˃ n1. Здесь скольжение будет на отрицательном уровне, а ЭДС (электродвижущая сила) и роторные токи меняют направления движения, если сравнивать с предыдущим рабочим режимом двигателя. Тем временем момент на валу выполняет функцию торможения, по отношению к крутящему моменту первичного электродвигателя. Асинхронный силовой агрегат выполняет роль генератора. Та механическая энергия, которая подается на вал, преобразовывается в энергию электрической природы и передается далее в электросеть. Благодаря такой схеме асинхронный мотор работает в режиме электрического генератора, параллельно с сетью питания в диапазоне от n= n1, до n, то есть когда скольжение варьируется в пределах от s = 0, до s = -∞.

Пример простой шаблонной обмотки когда 2р=2

Режим электромагнитного тормоза

Данная ситуация имеет место, когда ротор начинает вращаться в направлении, противоположном оборотам магнитного потока, выдаваемого статором. Здесь электрическая энергия подается сразу с двух сторон:

• от сети питания – электрическая;
• от первичного силового агрегата – механическая.

Данный рабочий режим и представляет собой функционал электромагнитного тормоза. Он имеет место в ситуациях, когда скольжение начинается от s = +1, до s = +∞.

Самый яркий пример практического применения данного рабочего режима – опускание грузов в подъемных кранах и транспортных устройствах.

Проведение перемотки статора шлифовальной машины

Перемотку статора болгарки в настоящее время можно сделать и самостоятельно. Для этого нужно запастись только необходимыми знаниями. При наличии у мастера необходимых инструментов, навыков проведения ремонтных работ и определенного объема знаний в области электротехники, вопрос о том, как своими руками устранить неисправность этого инструмента решается достаточно легко.

Схема обмотки статора.

Причины и признаки поломки статора

Ручные шлифовальные машины, называемые в народе «болгарками» могут выйти из строя по разным причинам. Самая частая проблема – обрывание витков статора, происходящая из-за чересчур сильной нагрузки на аппарат. Сейчас такую неисправность можно исправить самостоятельно – правильно перемотать статор.

Нередки случаи, когда причиной поломки становится выход из строя электрической части устройства. К этому приводят различные факторы:

Существует мнение, что перемотать статор самостоятельно невозможно. На самом деле, достаточно разобраться в конструкции устройства. Если есть опыт подобной работы и необходимые знания, ремонт трехфазного устройства запуска провести можно и дома. Учитывая подготовительные работы, процесс может занять несколько часов.

Схема намотки провода.

Нередко двигатель выходит из строя из-за обрыва магнитопровода, нарушения обмотки или якорного коллектора. При повышении напряжения отмечается скачкообразное увеличение силы искры. Обычно это наблюдается только на одной щетке. Такое явление приводит к разрушению изоляции проводов на статорной катушке. Если при включении диск очень быстро разгоняется и набирает обороты, это говорит о витковом коротком замыкании статора.

Искры, возникающие при работе коллектора, сигнализируют о возникновении нарушений в балансировке якоря. Проверку работы коллектора можно осуществить таким образом: при включении звук должен усиливаться постепенно с увеличением напряжения. При этом не должно возникать вибраций. Если наблюдается резонанс, электродвигатель болгарки требует ремонта.

Принцип работы УКД (коллекторных электродвигателей универсального применения)

УКД (двигатели универсального использования) применяются в маломощных устройствах и электроинструментах (бытовых, профессиональных) – везде, где требуется высокий момент вращения на хорошей скорости, плавная регулировка числа оборотов и небольшие пусковые токи. По конструкции УКД повторяют синхронные с последовательной схемой электродвигателя.
Принцип работы УКД:

• при подаче напряжения на статоре возникает магнитное поле;
• исполнение магнитного провода в УКД несколько отличается – здесь они сделаны не цельнолитыми, а сборными во избежание перемагничивания и нагрева токами Фуко;
• вспомогательная обмотка ротора (индуктивность) подключается к питанию последовательно, что позволяет настраивать одинаковую направленность магнитных полей статора и ротора в одной фазе;
• магнитные поля индуктора и якоря практически полностью синхронны – электродвигатель набирает скорость вращения при высоких нагрузках, что важно для работы многих инструментов (перфораторов, шуруповертов, пылесосов, точильных аппаратов и т. д.).

При включении в цепь электродвигателя регулируемого трансформатора добавляется еще и возможность плавной регулировки его скорости вращения. А вот изменять вектор магнитного поля, если это коллекторный двигатель переменного тока, невозможно ни при каких обстоятельствах.

Коллекторный электродвигатель общего назначение имеет много плюсов. Он выдает высокий крутящий/вращающий момент, способен развивать высокую вращательную скорость, при этом весит и места занимает немного. Есть и минусы: графитовые щетки имеют низкую износостойкость (быстро стираются на больших скоростях вращения), снижая ресурс всей сборки.

Устройство ручной шлифовальной машины

Инструмент для шлифовки состоит из трех важных компонентов:

Якорь представляет собой вращающийся элемент с обмоткой и создает крутящий момент электродвигателя. На статоре, разделенном на секторы, есть такая же обмотка. Ток через угольную щетку проходит по обмотке, поступает к якорю. Затем ток переходит на другие щетки до тех пор, пока все части статора не будут задействованы. При прохождении электрического тока по обмотке возникает постоянно взаимодействующее со статором магнитное поле. Таким образом, приводится в действие электродвигатель. Существует несколько характерных поломок устройства запуска «болгарки»:

Схема эксцентриковой орбитальной шлифовальной машинки.

Перематывать обмотку можно и своими руками, без обращения к специалисту. Нужно только предварительно разобрать устройство. Но если нет полной уверенности в своих силах, то обращение в специализированную мастерскую станет наиболее разумным шагом. В первую очередь смещается кожух. Для этого крепящий его винт откручивается. После этого можно будет увидеть все детали болгарки, за исключением скрытого под металлическим колпаком редуктора. Откручиваются винты, с помощью которых закрепляется металлическая пластина. Теперь все механические детали хорошо видны. Только после этого можно переходить к перемотке статора.

Лучше хорошо выполненного ремонта может быть только правильная эксплуатация, при которой вовсе не случится поломок. Для того чтобы «болгарка» работала дольше, нужно соблюдать следующие несложные правила:

Отремонтированный статор позволит шлифовальной машине нормально работать еще долгое время.

Конструкция электродвигателя

Центральный процесс функционирования электрического двигателя постоянного тока (коротко ДПТ) – нагнетание крутящего момента за счет напряжения, подаваемого на роторные катушки. Процесс становится возможным благодаря 4 конструктивным элементам:

• коллектору;
• щеточному механизму (2 щетки + 2 пластины/ламели);
• ротору электрического двигателя (якорь, в синхронном двигателе имеет 1 обмотку);
• статору, на котором устанавливаются магниты (в электродвигателях постоянного тока – постоянные).

Ротор

Ротор – подвижный элемент электрического двигателя, запускаемый магнитным полем, совершает вращательные движения вместе с валом. Имеет минимум 3 зуба, один из которых стабильно попадает в область подключения.

Коллектор электродвигателя

Ротор переключается автоматически. За эту функцию отвечает коллектор – конструкция из двух ламелей, закрепленных на роторном валу и двух щеток, выполняющих функцию токосъемных контактов (обеспечивают подачу постоянного тока на ламели). Принцип работы такой:

• ротор вращается, меняя направление тока;
• когда якорь совершает поворот на 180 градусов, ламели меняются местами;
• при смене позиций пластин меняется и направление тока, и (соответственно) полюсы магнита;
• одноименные полюсы, подчиняясь законам физики, взаимно отталкиваются – катушка вращается, ее полюсы притягиваются к противоположным полюсам на другой стороне магнита.

Статор электрического двигателя

Статор – стационарный или неподвижный блок электродвигателя. Другое название – индуктор. Он включает несколько обмоток со сменяемой полярностью (при прохождении переменного тока), что и обеспечивает образование магнитного поля. В большинстве случаев статор имеет 2 пары основных полюсов, но может включать и вспомогательные для лучшего переключения ротора на коллекторе.

Подготовка к проведению ремонта и необходимые инструменты

Для перемотки статора понадобятся специальные инструменты:

Первый и самый важный этап – очистка статора от загрязнений. Старая обмотка удаляется из пазов. Все это можно сделать с помощью стальной щетки. Очистка проводится вручную с помощью стальных щеток, электродрелей. Также необходимо убрать старую изоляцию. Чтобы облегчить задачу, можно использовать трансформаторное масло. Его необходимо немного согреть и опустить в него устройство запуска. Такая мера позволит размягчить поврежденную изоляцию и упростить ее удаление. Для очистки также применяется слабый раствор каустика (температура – 80ºС), смешанного со сжатым воздухом.

После обработки статор нужно хорошо промыть водой и высушить. Состояние статора и стальных пакетов нужно хорошо проверить. Затем подтягивают стягивающие сердечник шпильки, пазы зачищают от заусенцев. Сопротивление изоляции измеряется с помощью мегомметра. Части сердечника, нажимных шайб и пазы покрываются лаком. Шайбы и пазы необходимо изолировать.

Облегчить дальнейшую работу может сопроводительная записка, где отображаются основные данные:

Далее убирается оставшаяся лобовая обмотка и наматывается новая. Существует специальный шаблон для изготовления обмотки. Он закрепляется на оси, держащей 2 сделанные из металла пластины большого размера.

Необходимые инструменты

Слесарный цельнокованый молоток 500 гр. Inforce. Фото ВсеИнструменты.ру

Типовой набор инструмента для ремонта.

• Различные молотки: металлические, деревянные, нескольких типоразмеров.
• Для манипуляций с катушками применяются плоскогубцы, круглогубцы, пассатижи.
• Зачистка поверхностей статора от загрязнений и изоляции выполняется с помощью металлической щетки.
• Требуемую чистоту поверхности статора можно получить, используя электродрель с соответствующими насадками.
• Кроме микрометра для менее ответственных измерений применяются штангенциркуль и линейка.
• Контролировать электрические параметры катушек после перемотки можно мультиметром.
• Кембрики, изоляционный картон, киперная лента специальный лак для пропитки — вспомогательные материалы для технологии ремонта.