В бытовых приборах и оборудовании установлены различные типы электродвигателей. Эти различия зависят от условий эксплуатации, назначения и выполняемых ими функций. Например, в электродрелях, миксерах, кухонных комбайнах, пылесосах, и других устройствах с частым изменением скорости вращения вала применяются коллекторные двигатели.
Если требуется обеспечить долговременный стабильный режим работы, то в таком оборудовании используются уже асинхронные электродвигатели, наиболее подходящие для небольших самодельных станков. Тем не менее, во всех случаях часто приходится решать вопрос, как проверить якорь электродвигателя в домашних условиях. Современные сервисные услуги достаточно дороги, поэтому очень многие пытаются самостоятельно обнаружить неисправность и выполнить ремонт.
Коллекторные двигатели и основные неисправности якоря
Коллекторные электродвигатели рассчитаны на работу от бытовых сетей, напряжением 220В. Практически все они являются синхронными агрегатами. В отличие от асинхронных электродвигателей, коллекторные устройства состоят из неподвижного статора и вращающейся обмотки на валу - якоря. Напряжение на них подается с помощью щеточно-графитного устройства, которое и есть коллектор.
Основная причина, требующая проверки якоря и других деталей, состоит в появлении искр. Активное искрение свидетельствует об износе щеток и коллекторного узла или нарушении контактов. Кроме того, искры могут появиться в результате , то есть, замыкания обмоток в коллекторе. Появление таких нарушений требует качественной диагностики, начиная с визуального осмотра и заканчивая проверкой мультиметром.
Первоначальный осмотр позволяет выявить оборванные или выгоревшие обмотки, а также выгорание в точках их подключения. Поэтому, в первую очередь следует обращать внимание на состояние обмоток и целостность витков. Если обмотки почернели полностью или частично, это уже указывает на определенные проблемы с якорем. Иногда изоляцию достаточно просто понюхать, чтобы определить характерный запах гари.
Более точную информацию можно получить путем проверки якоря мультиметром. Прозвонка выполняется поэтапно, захватывая все элементы двигателя:
- Вначале прозваниваются попарные выводы обмоток статора к ламелям. Сопротивления на каждом из них должны иметь одинаковое значение.
- Далее проверяется сопротивление между ламелями и корпусом якоря. В норме оно должно быть бесконечным.
- Целостность обмотки проверяется путем прозвонки выводов.
- После этого проверяется состояние цепи между корпусом статора и выводами якорной обмотки. При наличии пробоя на корпус, бытовое устройство категорически запрещается подключать к напряжению. В этом случае требуется обязательный ремонт или полная замена неисправных деталей.
После ремонта коллекторного электродвигателя нужно соединить все элементы между собой и подключить устройство к питанию 220В. Если агрегат работает нормально, значит ремонт выполнен правильно.
Проверка асинхронного электродвигателя
Кроме коллекторных, в быту можно встретить и асинхронные двигатели, устанавливаемые в некоторых моделях стиральных машин или в компрессорах холодильников. Гораздо чаще они используются в компрессорах, насосах, различных станках и другом оборудовании. Несмотря на высокую надежность, данные электродвигатели также подвержены поломкам и неисправностям. В этих конструкциях роль якоря выполняют обмотки статора, поэтому визуальный осмотр нужно начинать именно с них.
Часто обмотки перестают работать, когда они отсырели или, произошел обрыв витков. Поэтому если двигатель очень долго не эксплуатировался, необходимо выполнить проверку сопротивления изоляции с помощью . При отсутствии мгаомметра, агрегат в целях профилактики рекомендуется разобрать и сушить обмотки статора в течение нескольких суток.
Вполне возможно, что причина неисправности кроется не в самом электродвигателе, а связана с какими-либо другими факторами. Поэтому, прежде чем начинать ремонтировать сам агрегат, следует убедиться в наличии напряжения, проверить магнитные пускатели, кабели подключения, тепловое реле. Если в схеме имеется конденсатор, его тоже нужно проверить. При исправности всех перечисленных элементов, можно приступать к разборке двигателя для первичного осмотра. Проверка должна проводиться при полном отсутствии электропитания. Необходимо предотвратить самопроизвольное или ошибочное включение агрегата.
В процессе осмотра, кроме других деталей, особенно тщательно проверяются обмотки статора. Они должны быть целыми, без торчащих или оторванных проводков. Особое внимание следует обращать на черные пятна, указывающие на возможное подгорание проводов. В исправном состоянии проводники имеют темно-красный цвет. Почернение наступает при выгорании электроизоляционного лака, наносимого на их поверхность. При осмотре может быть выявлено полное или частичное выгорание обмотки и межвитковое замыкание. При частичном выгорании двигатель будет работать и быстро нагреваться. Поэтому обмотка в любом случае перематывается полностью.
Если внешний осмотр не дал результатов, дальнейшую диагностику нужно проводить с помощью измерительных приборов. Чаще всего для этих целей используется мультиметр, позволяющий определить целостность обмотки, наличие или отсутствие пробоя на корпус.
В двигателях на 220В прозваниваются пусковая и рабочая обмотки. Сопротивление пусковой должно быть в 1,5 выше, чем у рабочей. В электродвигателях на 380В, подключаемых звездой или треугольником, схема разбирается, после чего поочередно прозванивается каждая обмотка. Сопротивление на каждой из них должно быть одинаковым, с отклонением не более чем на 5%. Также все обмотки обязательно прозваниваются между собой и на корпус. Если значение сопротивления не бесконечно, это свидетельствует о наличии пробоя обмоток на корпус или между собой. В этом случае требуется их полная перемотка.
Отдельно проверяется сопротивление изоляции обмоток двигателя. В этом случае мультиметр не поможет, потребуется мегомметр на 1000В, подключаемый к отдельному источнику питания. При выполнении измерений один провод прибора касается корпуса двигателя в неокрашенном месте, а другой провод поочередно соединяется с каждым выводом обмотки. Если сопротивление изоляции составляет менее 0,5 Мом, значит двигатель требует просушки. При выполнении измерений нужно соблюдать осторожность и не касаться измерительных проводов. Измеряемое оборудование должно быть обесточено, продолжительность измерений составляет не менее 2-3 минут.
Наибольшую сложность представляет поиск межвиткового замыкания. Его невозможно выявить при визуальном осмотре. Для применяются специальные измерители индуктивности, которые в норме показывают одинаковое значение на всех обмотках. При наличии повреждения, индуктивность у такой обмотки будет наиболее низкой.
При поломке электродвигателя, бывает недостаточно просто осмотреть его, чтобы понять причину неисправности.
Постараемся использовать наиболее простые технические способы и минимум оборудования.
Механическая часть
Механическая часть электродвигателя, грубо говоря, состоит всего из двух элементов:1. Ротор - подвижный, вращающий элемент, который приводит в движения вал двигателя.
2. Статор - корпус с обмотками в центре которого находится ротор.
Два этих элемента между собой не прикасаются и разделены только с помощью подшипников.
Проверка электродвигателя начинается с внешнего осмотра
Прежде всего двигатель осматривают на предмет любых заметных дефектов, это могут быть, например, сломанные монтажные отверстия и подставки, потемнение краски внутри электродвигателя что явно говорит о перегреве, наличие загрязнений или посторонних веществ попавших внутрь двигателя, любые сколы и трещины.
Проверка подшипников
Большинство неисправностей электродвигателей вызваны неисправностью его подшипников. Ротор должен свободно втащатся внутри статора, подшипники которые расположены с двух сторон вала, должны минимизировать трение.Есть несколько типов подшипников использующихся в электродвигателях. Два самых популярных типа: латунные подшипники скольжения и шарикоподшипники. Многие из них имеют фитинги для смазки, в другие смазка заложена при производстве и они как-бы "не обслуживаемые".
Для проверки подшипников, прежде всего, необходимо снять напряжение с электродвигателя и попробовать вручную прокрутить ротор (вал) двигателя.
Для этого поместите электродвигатель на твердую поверхность и положите одну руку на верхнюю часть двигателя, проверните вал другой рукой. Внимательно наблюдайте, старайтесь почувствовать и услышать трение, царапающие звуки, неравномерность вращения ротора. Ротор должен вращаться спокойно, свободно и равномерно.
После этого проверяют продольный люфт ротора, попробуйте потянуть-потолкать ротор в статоре. Характерный небольшой люфт допустим, но не более 3 мм, чем люфт меньше тем лучше. При большом люфте и неисправностях подшипников, двигатель "шумит" и быстро перегревается.
Часто проверить вращение ротора бывает проблематично из-за подключенного привода. Например, ротор двигателя исправного пылесоса довольно легко раскрутить одним пальцем. А чтоб провернуть ротор рабочего перфоратора, придется приложить усилие. Прокрутить вал двигателя, подключенного через червячный редуктор, вообще не получится из-за конструктивных особенностей этого механизма.
По этому проверять подшипники и легкость вращения ротора нужно только при отключенном приводе.
Причиной затрудненного движения ротора может быть отсутствие смазки в подшипнике, загустение солидола или попадание грязи в полость шариков, внутри самого подшипника.
Нездоровый шум во время работы электродвигателя создается неисправными, разбитыми подшипниками с повышенным люфтом. Для того чтоб убедится в этом достаточно пошатать ротор относительно стационарной части, создавая переменные нагрузки в вертикальной плоскости, и попробовать вставлять и вытаскивать его вдоль оси.
Электрическая часть электродвигателя
В зависимости от того, двигатель для постоянного или переменного тока, асинхронный или синхронный, отличается и его конструкция электрической части, но общие принципы работы, основанные на воздействии вращающегося электромагнитного поля статора на поле ротора который передает вращение (валу) приводу.В двигателях постоянного тока магнитное поле статора создается не постоянными магнитами, а двумя электромагнитами, собранными на специальных сердечниках — магнитопроводах, вокруг которых расположены катушки с обмотками, а магнитное поле ротора создается током, проходящим через щетки коллекторного узла по обмотке, уложенной в пазы якоря.
В асинхронных двигателях переменного тока ротор выполнен в виде короткозамкнутой обмотки в которую не подается ток.
В коллекторных электродвигателях используется схема передачи тока от стационарной части на вращающиеся детали с помощью щеткодержателя.
Поскольку магнитопровод изготавливается из пластин специальных сталей, собранных с высокой надежностью, то поломки таких элементов происходят очень редко и под воздействием агрессивных условий работы или запредельных механических нагрузок на корпус. Потому проверять их магнитные потоки не приходится и основное внимание прикладывается состоянию электрообмоток.
Проверка щеточного узла
Графитовые пластины щеток должны создавать минимальное переходное сопротивление для нормальной работы двигателя, они должны быть чистыми и хорошо прилегать к коллектору.Электродвигатель который много работал с серьезными нагрузками, как правило имеет загрязненные пластины на коллекторе с изрядно набитыми в пазах пластин, графитовыми стружками, что довольно сильно ухудшает изоляцию между пластинами.
Щетки усилием пружин прижимаются к пластинам коллекторного барабана. В процессе работы графит истирается а его стержень изнашивается по длине и прижимная сила пружин уменьшается, а это в свою очередь приводит к ослаблению контактного давления и увеличению переходного электрического сопротивление, что вызывает искрение в коллекторе. Начинается повышенный износ щеток и медных пластин коллектора.
Щеточный механизм осматривают на загрязненность, на выработку самых щеток, на прижимную силу пружин механизма, а также на предмет искрения в процессе работы.
Загрязнения убираются мягкой тряпочкой, смоченной спиртом. Зазоры (полости) между пластинами очищаются с помощью зубочистки. Щетки притирают мелкозернистой наждачной шкуркой.
Если на коллекторе имеются выбоины или выгоревшие участки, то его подвергают механической обработке и полировке до нужного уровня.
Проверка обмоток на обрыв или короткое замыкание
Большинство простых однофазных или трехфазных бытовых электродвигателей можно проверить обычным тестером в режиме омметра (в самом низком диапазоне). Хорошо если есть схема обмоток.Сопротивление как правило небольшое. Большое значение сопротивления указывает на серьезную проблему с обмотками электродвигателя, которые могут иметь разрыв.
Проверка на короткое замыкание на корпус
Проверка производится с помощью мультиметра в режиме сопротивления. Зацепив один щуп тестера на корпус, поочередно прикасаются вторым щупом к выводам обмоток электродвигателя. В исправном электродвигателе сопротивление должно быть бесконечным.
Проверка изоляции обмоток относительно корпуса
Для нахождения нарушений диэлектрических свойств изоляции относительно статора и ротора применяют специальный прибор — мегомметр. Большинство бытовых мультиметров прекрасно справляются с замером сопротивления до 200МОм и хорошо подойдут для етой цели, но недостатком мультиметров есть низкое напряжение замера сопротивления, оно как правило не больше 10 вольт, а напряжение эксплуатации обмоток намного больше.Но все же если не удалось найти "профессиональный прибор" замер сделаем тестером. Прибор выставляем в максимальное сопротивление (200МОм), один щуп фиксируем на корпусе двигателя или на заземляющем винте, обеспечив надежный контакт с металлом, а вторым поочередно, не прикасаясь руками, прижимаем щуп к контактам обмоток. Следует обеспечить надежную изоляцию щупов от рук и тела, так как измерения будут неверны.
Чем больше сопротивление тем лучше, иногда оно может составлять всего 100 МОм и ето может быть приемлемо.
Иногда в коллекторных двигателях графитовая пыль может "набиваться" между щеткодержателем и корпусом двигателя и можно будет увидеть куда меньшие показатели сопротивления, здесь следует обратить внимание не только на обмотки но и на потенциальные места "пробоя".
Проверка пускового конденсатора
Проверяют конденсатор тестером или же простым омметром.Прикоснитесь щупами к выводам конденсатора, сопротивление должно начинаться с низких показателей и постепенно увеличиваться, так как небольшое напряжение, подающееся от батареек омметра, постепенно заряжает конденсатор. Если конденсатор остается короткозамкнутым или сопротивление не растет, то, вероятно, проблема с конденсатором, его необходимо заменить.
Типы электродвигателей
Наиболее распространённые электродвигатели это;
Асинхронный трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором
— асинхронный трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором. Три обмотки двигателя уложены в пазы статора;
— асинхронный однофазный двигатель с короткозамкнутым ротором. В основном его применение находит в бытовой электротехнике в пылесосах, стиральных машинах, вытяжках, вентиляторах, кондиционерах;
— коллекторные двигатели постоянного тока установлены в электрооборудовании автомобиля (вентиляторы, стеклоподъемники, насосы);
— коллекторный двигатель переменного тока находит применение в электрических инструментах. К таким инструментам относятся электродрели, болгарки, перфораторы, мясорубки;
— асинхронный двигатель с фазным ротором имеет довольно мощный пусковой момент. Поэтому такие двигатели устанавливаются в приводах подъемников, кранах, лифтах.
Измерение сопротивления изоляции обмоток
Для проверки двигателя на сопротивление изоляции, электрики используют мегомметр с испытательным напряжением 500 В или 1000 В. Этим прибором измеряют сопротивление изоляции обмоток двигателей рассчитанных на рабочее напряжение 220 В или 380 В.
Для электродвигателей с номинальным напряжением 12В, 24в используют тестер, так как изоляция этих обмоток не рассчитана на испытание под высоким напряжением 500 В мегомметра. Обычно в паспорте на электродвигатель указывается испытательное напряжение при измерении сопротивлений изоляции катушек.
Сопротивление изоляции обычно проверяется мегомметром
Перед измерением сопротивления изоляции нужно ознакомиться со схемой подключения электродвигателя, так как некоторые соединения звездой обмоток бывают подключены средней точкой к корпусу двигателя. Если обмотки имеет одну или несколько точек соединений, “треугольник”, “звезда”, однофазный двигатель с пусковой и рабочей обмоткой, тогда изоляция проверяется между любой точкой соединения обмоток и корпусом.
Если сопротивление изоляции значительно меньше 20 Мом, обмотки разъединяют и проверяют каждую отдельно. Для целого двигателя сопротивление изоляции между катушками и металлическим корпусом должно быть не ниже 20 Мом. Если электродвигатель работал или хранился в сырых условиях, тогда сопротивление изоляции может быть ниже 20 Мом.
Тогда электродвигатель разбирают и просушивают несколько часов накальной лампой 60 Вт, помещенной в корпус статора. При измерении сопротивления изоляции мультиметром, выставляют предел измерений на максимальное сопротивление, на мегомы.
Как прозвонить электродвигатель на обрыв обмоток и межвитковое замыкание
Межвитковое замыкание в обмотках можно проверить мультиметром на омах. Если имеется три обмотки, тогда достаточно сравнить их сопротивление. Отличие в сопротивлении одной обмотки указывает на межвитковое замыкание. Межвитковое замыкание однофазных двигателей определить труднее, так как имеются только разные обмотки — это пусковая и рабочая обмотка, которая имеет меньшее сопротивление.
Сравнивать их нет возможности. Выявить межвитковое замыкание обмоток трехфазных и однофазных двигателей можно измерительными клещами, сравнивая токи обмоток с их паспортными данными. При межвитковом замыкании в обмотках, их номинальный ток возрастает, а величина пускового момента уменьшается, двигатель с трудом запускается или совсем не запускается, а только гудит.
Проверка электродвигателя на обрыв и межвитковое замыкание обмоток
Измерять сопротивление обмоток мощных электродвигателей мультиметром не получится, потому что сечение проводов велико и сопротивление обмоток находится в пределах десятых долей ома. Определить разницу сопротивлений, при таких значениях мультиметром, не представляется возможным. В этом случае исправность электродвигателя лучше проверять токоизмерительными клещами.
Если нет возможности подключить электродвигатель к сети, сопротивление обмоток можно найти косвенным методом. Собирают последовательную цепь из аккумулятора на напряжение 12В с реостатом на 20 ом. С помощью мультиметра (амперметра) выставляют реостатом ток 0,5 — 1 А. Собранное приспособление подключают к проверяемой обмотке и замеряют падение напряжения.
Прозвонка электродвигателя на обрыв и сопротивление изоляции
Меньшее падение напряжения на катушке укажет на межвитковое замыкание. Если требуется знать сопротивление обмотки, его рассчитывают по формуле R = U/I. Неисправность электродвигателя можно также определить визуально, на разобранном статоре или по запаху горелой изоляции. Если визуально обнаружено место обрыва, его можно устранить, припаять перемычку, хорошо изолировать и уложить.
Замер сопротивлений обмоток трехфазных двигателей проводят без снятия перемычек на схемах соединений обмоток “звезда” и “треугольник”. Сопротивление катушек коллекторных электродвигаталей постоянного и переменного напряжения также проверяют мультиметром. А при большой их мощности проверка ведется с помощью приспособления аккумулятор — реостат, как указано выше.
Сопротивление обмоток этих двигателей проверяют отдельно на статоре и роторе. На роторе лучше проверять сопротивление непосредственно на щетках, прокручивая ротор. В этом случае можно определить неплотное прилегание щеток к ламелям ротора. Устраняют нагар и неровности на ламелях коллектора, их шлифовкой на токарном станке.
Вручную эту операцию сделать трудно, можно не устранить эту неисправность, а искрение щеток только увеличится. Пазы между ламелями также прочищают. В обмотках электродвигателей может быть установлен плавкий предохранитель, тепловое реле. При наличии теплового реле проверяют его контакты и при необходимости чистят их.
В своей повседневной жизни мы постоянно сталкиваемся с различными электрическими приборами, значительно облегчающими нашу деятельность. Практически все они имеют в своей конструкции двигатель, питаемый электроэнергией для совершения определенной работы.
Иногда по разным причинам в нем возникают неисправности. Приходится определять его работоспособность, выявлять и устранять поломки.
Как устроен электродвигатель
Сразу оговоримся, что не будем прибегать к сложным техническим описаниям и формулам, а постараемся использовать упрощенные схемы и терминологию. Также учитываем, что работы с электродвигателями в электроустановках относятся к опасным. К ним допускается обученный, подготовленный персонал.
Внимание: Самостоятельный ремонт электродвигателя неквалифицированными работниками может закончиться трагически!
Кинематическая схема
По механической конструкции любой электрический двигатель можно представить состоящим всего из двух частей:
1. стационарно закрепленной, которая называется статором и крепится к корпусу станка, механизма или удерживается в руках, как на дрели, перфораторе и подобных устройствах;
2. подвижной — ротора, совершающего вращательное движение, передаваемое исполнительному приводу.
Обе эти половинки полностью разделены друг от друга, но соприкасаются через подшипники. Больше нигде и ни в каком месте они чисто механически не контактируют. Ротор вставлен внутрь статора и совершенно свободно вращается в нем.
Эту способность вращаться необходимо оценивать в первую очередь при анализе работоспособности любой электрической машины.
Для проверки вращения необходимо:
1. полностью снять напряжение со схемы питания;
2. попробовать вручную прокрутить ротор.
Первое действие является необходимым требованием правил безопасности, а второе — техническим тестом.
Часто оценить вращение бывает сложно из-за подключенного привода. Например, ротор двигателя исправного пылесоса довольно легко раскрутить движением руки. Чтобы повернуть вал рабочего перфоратора, придется приложить усилие. Прокрутить вал двигателя, подключенного через червячный редуктор, вообще не получится из-за конструктивных особенностей этого механизма.
По этим причинам оценку вращения ротора в статоре проводят при отключенном приводе и анализируют качество работы подшипников. Затруднять движение может:
износ контактных площадок скольжения;
отсутствие смазки в подшипниках или ее неправильное применение. Например, обычный солидол, которым часто заполняют шарикоподшипники, на морозе загустеет и может быть причиной плохого запуска двигателя;
попадание грязи или посторонних предметов между подвижной и стационарной частью.
Шум во время работы двигателя создается неисправными, разбитыми подшипниками с повышенным люфтом. Для его быстрой оценки достаточно пошатать ротор относительно стационарной части, создавая переменные нагрузки в вертикальной плоскости, и попробовать вдвигать и вытаскивать его вдоль оси. На многих моделях незначительные люфты считаются допустимыми.
Если ротор вращается свободно и подшипники хорошо работают, то надо искать неисправность в электромагнитных цепях.
Электрическая схема
Чтобы любой двигатель работал необходимо выполнить два условия:
1. на его обмотку (или обмотки у многофазных моделей) подвести номинальное напряжение;
2. электрическая и магнитная схемы должны быть исправными.
Где проверять напряжение питания двигателя
Рассмотрим первое положение на примере конструкции электрической дрели с .
Если у исправной дрели вставить вилку в розетку с подведенным напряжением, то этого недостаточно для запуска двигателя. Потребуется еще нажать на кнопку включения.
Только тогда электрический ток от вилки по шнуру через симисторный узел регулирования и контакты нажатой кнопки подойдет к щеточному узлу, расположенному на коллекторе, и через него сможет попасть на обмотку.
Подведем итог: делать вывод об исправности двигателя дрели можно только после проверки напряжения на щетках коллекторного узла, а не контактах вилки. Приведенный пример является частным случаем, но раскрывает общие принципы поиска неисправностей, характерные для большинства электрических устройств. К сожалению, этим положением часть электриков второпях пренебрегает.
Типы электрических схем электродвигателей
Электродвигатели создаются для работы от постоянного или переменного тока. Причем последние делятся на:
синхронные, когда частоты вращения частоты вращения ротора и электромагнитного поля статора совпадают;
асинхронные — с отстающей частотой.
Они имеют разные конструктивные особенности, но общие принципы работы, основанные на воздействии вращающегося электромагнитного поля статора на поле ротора, передающее вращение приводу.
Двигатели постоянного тока
Их изготавливают для использования в качестве кулеров компьютерных устройств, стартеров легковых автомобилей, мощных дизельных станций, зерноуборочных комбайнов, танков и решения других задач. Устройство одной из подобных простых моделей показано на картинке.
Магнитное поле статора у этой конструкции создается не постоянными магнитами, а двумя электромагнитами, собранными на специальных сердечниках — магнитопроводах, вокруг которых расположены катушки с обмотками.
Магнитное поле ротора создается током, проходящим через щетки коллекторного узла по обмотке, уложенной в пазы якоря.
Асинхронные двигатели переменного тока
Представленный на картинке разрез одной из моделей демонстрирует определенное подобие с ранее рассмотренным устройством. Конструктивные отличия заключаются в выполнении ротора формой короткозамкнутой обмотки (без прямой подачи в нее тока от электроустановки), получившей название «беличьего колеса» и принципах расположения витков на статоре.
Синхронные двигатели переменного тока
У них обмотки катушек статора расположены под одинаковым углом смещения между собой. За счет этого создается вращающееся с определенной скоростью электромагнитное поле.
Внутри этого поля помещен электромагнит ротора, который под воздействием приложенных магнитных сил тоже начинает двигаться с частотой, синхронной скорости вращения приложенной силы.
Таким образом, во всех рассмотренных схемах двигателей используются:
1. обмотки из проводов для усиления магнитных полей единичных витков;
2. магнитопроводы для создания путей протекания магнитных потоков;
3. электромагниты или постоянные магниты.
У отдельных конструкций двигателей, называемых коллекторными, используется схема передачи тока от стационарной части на вращающиеся детали через узел щеткодержателя.
Во всех этих технических устройствах и способны возникать различные неисправности, которые влияют на работу конкретного двигателя.
Поскольку магнитопровод создается на заводе из пластин специальных сталей, собранных с высокой надежностью, то поломки этих элементов происходят очень редко, да и то под воздействием агрессивной среды, не предусмотренной условиями эксплуатации или из-за непредвиденных запредельных механических нагрузок на корпус.
Поэтому проверка прохождения магнитных потоков практически не проводится, а все внимание при неисправностях электродвигателей после оценки механики обращается на состояние электрических характеристик обмоток.
Как проверить щеточный узел коллекторного двигателя
Каждая пластина коллектора является контактным соединением определенной части непрерывной обмотки якоря и через ее подключение к щетке проходит электрический ток.
У исправного двигателя в этом узле создается минимальное , не оказывающее практического влияния на качество работы и выходную мощность. Внешний вид пластин отличается чистотой, а промежутки между ними ничем не заполнены.
Двигатели, которые подвергались серьезным нагрузкам, имеют загрязненные коллекторные пластины со следами графитовой пыли, набившейся в пазы и ухудшающей изоляционные свойства.
Щетки двигателя усилием пружин прижимаются к пластинам. Графит при работе постепенно стирается. Его стержень изнашивается по длине, а сила прижатия пружины уменьшается. При ослаблении контактного давления увеличивается переходное электрическое сопротивление, что вызывает искрение в коллекторе.
В результате начинается повышенный износ щеток и медных пластин коллектора, который может быть причиной поломки двигателя.
Поэтому надо проверять щеточный механизм, осматривать чистоту поверхностей, качество выработки щеток, условия работы пружин, отсутствие искрения и появления кругового огня при работе.
Загрязнения убираются мягкой тряпочкой, смоченной раствором технического спирта. Промежутки между пластинами прочищают воронилами из твердых не смолистых пород дерева. Щетки притирают мелкозернистой наждачной шкуркой.
Если на коллекторных пластинах появились выбоины или выгоревшие участки, то коллектор подвергают механической обработке и полировке до уровня, при котором ликвидированы все неровности.
Хорошо подогнанный щеточный узел не должен создавать искр во время работы.
Как проверить состояние изоляции обмоток относительно корпуса
Для выявления нарушения диэлектрических свойств изоляции относительно статора и ротора необходимо использовать специально предназначенный для этих целей прибор — .
Он подбирается по величине выходной мощности и напряжению.
Первоначально измерительные концы подключаются на общую клемму выводов обмоток и болт заземления корпуса. У собранного двигателя электрический контакт корпусов статора и ротора создается через металлические подшипники.
Если замер показывает нормальную изоляцию, то этого вполне достаточно. В противном случае все обмотки рассоединяются и осуществляется поиск нарушения изоляции методом измерения и осмотра отдельных цепей.
Причины плохого состояния изоляции могут быть разными: от механического нарушения слоя лакокрасочного покрытия проводов до повышенной влажности внутри корпуса. Поэтому их надо точно определить. В одних случаях достаточно хорошо просушить обмотки, а в других необходимо искать места с царапинами или задирами для исключения токов утечек.
Большое число электроприборов на 220 В, которыми пользуется каждый, содержит электрические движки. Это и различные виды электроинструмента, и электроприборы, используемые на кухне и в квартире - стиральные и посудомоечные машины, пылесосы и т. д. и т. п. Все эти моторы выполняют механическую работу и этим существенно облегчают нашу жизнь. Поэтому их неисправности, что называется, как гром среди ясного неба.
Внезапно становится понятной значимость электромотора и его исправность. Чтобы не допустить подобную неприятность, движки бытовых электроприборов и электроинструмента рекомендуется периодически проверять. Причем проверки должны соответствовать эксплуатационной нагрузке - чем продолжительнее электроприбор используется, тем более частые проверки необходимы. В связи с этим расскажем далее нашим читателям, как проверить электродвигатель самостоятельно.
Что необходимо помнить при проверке
Не рекомендуем нашим читателям самостоятельно проверять электрические движки, да и любые другие электроприборы без определенного, пусть даже небольшого объема знаний в электрике. Хотя такая проверка и не требует детальных технических описаний и знания большого числа формул, всегда есть риск поражения электрическим током. По этой причине лучше всего поручать проверки и ремонты электрооборудования подготовленным кадрам. А без определенных знаний одно неверное прикосновение отверткой не там где надо может испортить либо движок, либо что-то еще.
Напомним нашим читателям, что работа каждого электродвигателя основана на взаимодействии статора и ротора.
- Статор, который статичен, т.е. неподвижен, является частью корпуса закрепленного или опирающегося на несущее основание.
- Ротор вращается и поэтому созвучен с английским словом rotate, что означает «вращать». В основном ротор располагается внутри статора. Но есть такие конструкции электродвигателей, в которых статор в значительной мере охвачен ротором. Такие движки применялись, например, в электропроигрывателях граммофонных пластинок. Их также можно встретить в некоторых моделях стиральных машин, вентиляторах и не только в них.
Проверяем подшипники
Перемещение ротора относительно статора возможно благодаря подшипникам. Они могут быть конструктивно выполнены на одном из принципов:
- скольжения,
- качения.
Легкость вращения вала и ротора электродвигателя - это первый пункт проверки любого движка. Чтобы его реализовать на практике, необходимо:
- отключить проверяемый двигатель от источника питания или электросети;
- взявшись рукой за вал, покачать туда-сюда или провернуть ротор.
Но поскольку часто движки являются частью электропривода с редуктором, необходимо точно знать то, что вал, за который берешься, - это часть ротора, а не редуктора. Некоторые шестеренчатые редукторы с определенным усилием все же позволяют провернуть свой вал, и таким образом можно сделать оценку состояния подшипников. Но многие глобоидные и червячные - нет. В таком случае надо попытаться получить доступ к валу двигателя внутри редуктора. А еще лучше - отсоединить по возможности редуктор от движка.
Если вращение затруднено, значит, подшипник неисправен по следующим причинам:
- его срок службы истек из-за износа рабочих элементов;
- смазки либо слишком мало, либо ее нет вовсе. Но может быть и так, что применена смазка, не соответствующая условиям эксплуатации. Например, некоторые ее разновидности при температурах ниже нуля становятся настолько густыми, что тормозят вращение. В таком случае подшипники промывают бензином и заменяют смазку другой, пригодной для этих условий.
- Зазоры между трущимися элементами подшипника забиты грязью. Возможно и попадание посторонних мелких предметов.
Проверяем двигатели визуально
Если подшипники в хорошем состоянии, взявшись рукой за вал и покачав его из стороны в сторону, не ощущаешь люфт. При этом в работающем движке не слышен шум, идущий от подшипника. И, наоборот, в изношенном подшипнике заметен и люфт, и значительный шум, особенно если это подшипник качения. Для асинхронного двигателя, независимо от того, трехфазный он или однофазный, отсутствие нормальной работоспособности чаще всего связано именно с подшипниками.
В таких движках это единственные детали, которые со временем механически изнашиваются. Исключение составляют асинхронные движки с кольцами. Их содержат также и синхронные электродвигатели. Кольца и скользящие по ним щетки подвержены износу и наряду с подшипниками осматриваются для проверки их нормальной работоспособности. Поверхности колец, пребывающих в хорошем и исправном состоянии, гладкие и без царапин. Щетки должны быть притерты к поверхности колец и надежно прижаты к ним.
Но для большинства читателей наиболее частыми будут проблемы, связанные с коллекторными движками. Они являются основными во всех электроприборах и электроинструментах. И в них также изнашивающимися деталями являются подшипники и щетки. Но скольжение щеток происходит не по кольцам, а по коллектору. Его поверхность неоднородна, что существенно ускоряет износ щеток, которые при этом превращаются в графитовую пыль.
Она оседает на всех поверхностях движка и корпуса электроприбора, создавая условия для появления электрических цепей. Поэтому при проверке таких электроприборов важно своевременно выявить критический уровень загрязнения графитовой пылью и выполнить качественную очистку от нее как самого двигателя, так и всех остальных поверхностей.
Как прозвонить электродвигатель мультиметром
Но осмотр рисковых элементов электродвигателей обычно недостаточен. Тем более что таким способом невозможно выявить неисправность в обмотках. Поэтому надо знать, как прозвонить электродвигатель мультиметром или тестером. Такая прозвонка обмоток электродвигателя трехфазного, однофазного и постоянного тока позволит разобраться в некоторых неисправностях и выявить необходимость перемотки поврежденной обмотки.
Измерять сопротивление обмотки обычно не имеет смысла, поскольку сопротивление обмоток большинства движков весьма мало по своей величине. Причем омическое сопротивление тем меньше, чем больше мощность и, соответственно ей, сечение обмоточных проводов. Кстати, это же характерно и для трансформаторов. Поэтому проверка обмоток при появлении характерных неисправностей в электродвигателях сводится к тому, чтобы прозванивать их тестером.
К сожалению, таким способом прозвонить обмотку с целью предотвращения неисправности не получится. Так можно только разобраться с уже возникшими неисправностями. А они в движках влияют на правильность вращения ротора. При этом скорость вращения уменьшается, корпус заметно сильнее нагревается, звук работающего двигателя ощутимо изменяется. Особенно это заметно на слух в коллекторных двигателях. Они работают с характерным жужжанием, которое связано с магнитострикционным эффектом.
Если обрывается соединение одной или нескольких обмоток, они не создают звуковых колебаний, и тональность звука понижается. Чтобы найти повреждение, нужен тестер, настроенный на измерение сопротивления в омах. На коллекторе расположены пары пластин одна напротив другой. Поэтому надо одним щупом прикоснуться к любой пластине коллектора и с диаметрально противоположной стороны другим щупом найти парную пластину.
На ней прибор покажет некоторое значение сопротивления. Оно должно быть по величине небольшим, причем, его величина уменьшается по мере увеличения мощности моторов. Если искомая пластина либо не находится, либо расположена в стороне от диаметральной линии, проходящей через первую пластину, и такое расположение больше не повторяется для других пластин, подобных первой, значит
- либо обрыв в цепи пластина – обмотка – пластина;
- либо внутри обмотки нарушена изоляция и появилась электрическая цепь через ее повреждение.
Потребуется ремонт ротора. В ходе проверки на обследованные пластины, например, лаком для ногтей наносится метка-точка. Но сначала надо протестировать лак. После высыхания и затвердевания он должен легко отделиться от поверхности. В коллекторных движках, работающих от сети 220 В, задействована обмотка статора. Проверить ее тестером сложнее, поскольку для сравнения измеряемых величин сопротивлений нужен еще один такой же двигатель. Но поскольку для двигателя должно быть указано значение тока холостого хода, его можно замерить тестером.
- Соблюдая технику безопасности, надо присоединить электрическую цепь к обесточенной розетке (например, сделав отключение на щитке). Движок при этом должен быть надежно закреплен для противодействия силе пуска. Затем подается напряжение, и на табло прибора смотрится сила тока и сравнивается с паспортными данными. При замыкании в обмотке статора сила тока будет больше указанной в техническом паспорте.
Похожие проблемы со статором бывают и в асинхронных движках. При замыканиях между витками или на корпус скорость вращения ротора всегда уменьшается. В таких случаях надо взять тестер и прозвонить асинхронный электродвигатель, используя таблицу сопротивлений изоляции (если она приведена в технической документации). В исправном двигателе каждая обмотка надежно изолирована как от других обмоток, так и от корпуса, что и покажет прибор при проверке.
Другие неисправности
Но кроме уже упомянутых проблем, которые в основном бывают при эксплуатации движков, встречаются и экзотические неисправности.
- Например, повреждения «беличьей клетки» в асинхронных моделях. При этой неисправности со статором получается полный порядок, но движок все равно не выдает полную мощность. Поскольку повреждение внутреннее, проще всего заменить ротор исправным.
- Намотанные обмотки применяются только при наличии колец в роторе. Если он вращается при разомкнутой цепи колец, значит, в нем появилось замыкание между витками. А движок «несанкционированно» превратился в асинхронную модель с короткозамкнутым ротором.
- Нехарактерные шумы. Причинами могут быть нарушения в структуре пластин сердечников. Также, если ротор задевает статор, это будет не только слышно, но возможен нагрев и задымление. Это всегда следствие износа или внезапной поломки подшипников.
Соблюдение рекомендуемых условий эксплуатации и плановых осмотров позволит максимально долго и без проблем использовать оборудование с двигателями. Следуйте инструкциям и получайте от своих электроприборов максимум пользы.