Ремонт электродвигателей постоянного тока

Текущий ремонт генераторов и двигателей постоянного тока сводится к следующему:

− изношенные щетки заменяют новыми и притирают по месту;

− проверяют и регулируют, траверсу щеткодержателя, устанавливая щетки в шахматном порядке;

− шлифуют и продороживают коллектор;

− проверяют изоляцию обмоток и восстанавливают ее в местах повреждения;

− подшипники разбирают, очищают, производят шабрение (подшипников скольжения) или заменяют (подшипники качения);

− подтягивают болты крепления деталей.

Работы, выполняемые при капитальном ремонте электродвигателей:

− ремонт коллектора с заменой пластин;

− ремонт или замена щеточного механизма;

− замена подшипниковых щитов;

− перезаливка подшипников скольжения;

− ремонт контактных колец и изолирующих их от вала прокладок;

− рихтовка листов активного железа;

− ремонт вала и балансировка ротора;

− заварка трещин корпуса;

− частичная или полная смена обмоток;

− пропитка обмотки лаками и сушка;

− переделка машин на другое напряжение и частоту вращения.

При периодических осмотрах и плановых ремонтах машин постоянного тока основное внимание обращают на состояние коллектора, щеток, щеткодержателя, подшипниковых узлов и изоляции обмоток.

На поверхности коллектора может появиться шероховатость вследствие попадания твердых частиц под щетки, нагар от искрения или окись после длительного хранения машины во влажных местах. Шероховатость коллектора устраняют шлифовкой мелкой стеклянной бумагой марки 000, прижимаемой деревянной колодкой с вырезом по форме коллектора. Применение наждачной бумаги нежелательно, так как крупинки наждака проводят электрический ток и могут замкнуть пластины коллектора. Не рекомендуется опиливать коллекторные пластины напильником или прижатием стеклянной бумаги рукой, так как получается неровная поверхность.

Неровную поверхность коллектора протачивают резцом, предварительно тщательно отцентрировав его.

После, проточки или длительной работы коллектор продороживают, так как миканитовые прокладки тверже медных пластин и при работе постепенно выступают над ними. Продороживание выполняют выпиливанием миканита специальной пилкой на глубину 0,5—1,0 мм вдоль приложенной к коллектору линейки без повреждения медных пластин. Можно продороживать коллектор и на токарном станке при неподвижном шпинделе и продольном движении суппорта с отрезным резцом, повернутым на 90° относительно своего нормального положения. Ширина режущей части резца равна ширине канавки между пластинами, а угол заточки равен 40°.

После продороживания все канавки между пластинами коллектора прочищают волосяной щеткой и шабером снимают фаски с краев коллекторных пластин, а затем коллектор шлифуют и продувают сжатым воздухом.

При выходе из строя подшипников качения пли при большом износе подшипников скольжения ротор может задевать за статор, что вызывает повреждение активной стали, а иногда и обмотки. Неисправные подшипники качения заменяют новыми, а загрязненные снимают, очищают от грязи, промывают в керосине, а затем набивают смазку и устанавливают на место.

Перегрев подшипников скольжения приводит к расплавлению заливки или задирам шейки вала. Он происходит из-за недостаточного поступления масла вследствие погнутости масляных колец, недостаточного уровня, загрязнения или, уменьшения зазора между шейкой вала и вкладышем из-за перекоса вкладыша.

При недостаточном количестве масла его добавляют, а при загрязнении или чрезмерной вязкости — сливают, тщательно промывают подшипник керосином и заливают свежее масло требуемого качества. Для подшипников качения применяют смазки типа УТ и солидолы, для подшипников скольжения — веретенное, машинное или турбинное масло. При перекосе вкладыша подшипник разбирают, устанавливают вкладыш правильно и фиксируют его для предупреждения повторного перекоса.

В процессе эксплуатации не допускают загрязнения электродвигателей: это способствует перегреву обмоток и может привести к короткому их замыканию. Пыль систематически удаляют пылеотсасывающим устройством или продувкой сжатым воздухом. В процессе работы происходит стирание изоляции, что может привести к межвитковому замыканию или пробою на корпус.

Это может произойти и вследствие механических повреждений или отсырения изоляции. Эти неисправности определяют внешним осмотром или измерением сопротивления изоляции обмоток, которое должно быть не ниже 1,0 МОм на 1000 В рабочего напряжения, а магнитным или другим методом уточняют место пробоя изоляции.

Приступая к частичной или полной перемотке якоря, маркируют пазы, составляют схему обмотки, эскизируют лобовые части обмотки, бандажи и другие узлы, а затем снимают старые бандажи, распаивают коллектор и снимают старые обмотки. Перед укладкой новой обмотки якорь тщательно очищают, пазы опиливают и красят их стенки. Коллектор проверяют на отсутствие замыканий между пластинами, обмоткодержатель изолируют.

В зависимости от формы паза, напряжения тока и мощности машины обмотки выполняют в виде жестких или мягких секций, а также протяжкой вручную обмоточного провода в закрытые или полузакрытые пазы. Большинство якорей имеет открытые пазы, в которые укладывают заранее отформованные секции. При закладке следят за длиной выступающих из паза прямолинейных участков секций, добиваясь равности их. В машинах мощностью до 5 кВт применен полузакрытый паз. В этом случае секции укладывают через прорез и обращают внимание на формовку лобовых частей, так как неправильная формовка приводит к невозможности укладки последних сторон секций. При намотке жестких секций пользуются металлическим шаблоном.

Катушки полюсов и стержни компенсационной обмотки наматывают на каркасах или деревянных разъемных оправках. Для малых машин применяют каркасы из электрокартона или бакализированной резины.

При нанесении изоляции секций следует обращать внимание на отсутствие сгустков лака, так как они обычно долго не высыхают и при вращении якоря лак будет разбрызгиваться.

После укладки всех секций проверяют соответствие их выводов коллекторным пластинам, испытывают на межвитковое замыкание и при положительных результатах производят запайку проводников в коллектор.

Ремонт и перемотка электродвигателей постоянного тока

Электрические двигатели являются сложными устройствами, обеспечивающими работу многих механизмов. Основной принцип их действия заключается в преобразовании электричества в механическую энергию. Время от времени такие двигатели выходят из строя. Для решения проблемы зачастую требуется перемотка и ремонт электродвигателей, который может быть проведён самостоятельно или с привлечением специалистов.

Виды электрических моторов

К категории электродвигателей относится большое количество разных приборов, переводящих энергию электричества в механическую. Все они обладают определёнными особенностями и характеристиками, в соответствии с которыми их объединяют в отдельные виды.

Двигатели постоянного тока применяются для создания регулируемых приводов, характеризующихся высокой равномерностью вращения и перегрузочной способностью. Ими оснащаются полимерные установки, буровые станки, вспомогательные элементы экскаваторов, красильно-отделочное и подъёмно-транспортное оборудование.

К подвиду устройств, работающих за счёт постоянного тока, относятся серводвигатели, использующие отрицательную обратную связь. Они очень мощные и способны набирать высокую скорость вращения вала, регулируемую за счёт программного обеспечения.

Более распространёнными являются моторы переменного тока, нашедшие применение как в промышленной, так и в бытовой сфере. Большинство домашней техники (стиральных машин, кухонных вытяжек, холодильников и пр.) функционирует благодаря таким двигателям. Не обходятся без них и крупные промышленные приборы — компрессоры, лебёдки, вентиляторы, насосы. Столь широкий спектр эксплуатации обусловлен надёжностью конструкции, простотой использования и экономической выгодой производства моторов.

Ещё одна распространённая разновидность электрических двигателей — шаровые. Получаемая в них механическая энергия носит дискретный характер. Они отличаются компактными размерами и высокой продуктивностью, поэтому хорошо подходят для электроники и оргтехники.

Особенностью агрегатов линейного типа является прямолинейное движение статора и ротора относительно друг друга. Их использование гарантирует механизмам экономичность и надёжность. Эти качества обеспечиваются благодаря практически полному исключению механической передачи.

Синхронные моторы отличаются постоянной скоростью работы, поэтому используются в вентиляторах, компрессорах и насосах. Частота вращения ротора и магнитного поля в них одинакова.

Двигатели, в которых эти величины различаются, называются асинхронными. При одинаковом устройстве статора они могут иметь различные обмотки и фазные либо короткозамкнутые роторы.

Количество фаз

Одним из важных свойств переменного тока является способность образовывать переменное магнитное поле и индуцировать ток. Благодаря этому были созданы двигатели переменного тока. Роль ротора в таком устройстве выполняет металлический цилиндр с пазами. Под углом к оси вращения в них зафиксированы проводящие ток жилы, объединённые кольцами на торцах цилиндра. В роторе возникает противоток и магнитное поле, отталкивающее его от статора.

Важным элементом электрических моторов переменного тока является обмотка статора. В зависимости от количества таких обмоток электродвигатели бывают:

• Однофазными. Вектор отталкивающей силы в них проходит через ось вращения, поэтому они не могут запускаться самостоятельно. Чтобы двигатель запустился, нужно обеспечить стартовый толчок или включить отдельную пусковую обмотку, которая создаст дополнительный момент силы, способный сместить суммарный вектор относительно оси якоря.
• Двухфазными. Содержат две обмотки, располагающиеся под определённым углом, равным углу смещения фаз. Благодаря этому спад напряжённости одной обмотки и нарастание в другой происходит синхронно. Двухфазный механизм запускается самостоятельно, используется в однофазных электросетях. Вторая фаза подключается через фазовращающий элемент, роль которого выполняет конденсатор.
• Трёхфазными. Они считаются самыми совершенными, поскольку в них легко осуществляется изменение очерёдности включения фазных обмоток, способствующее изменению направления движения магнитного поля и ротора. Такое явление называется реверсом электродвигателя.

Коллекторные устройства переменного тока подходят для тех случаев, когда необходимо получить высокочастотные вращения. Такие моторы отличаются низким пусковым током, поэтому при их запуске сеть не получает большой нагрузки. Обороты в них легко управляемы, пусковой крутящий момент зависит не от оборотов, а от тока.

Для обеспечения этих свойств синхронный двигатель требуется оснастить ротором с наборным сердечником, несколькими обмотками и коллектором со сложной балансировкой. Использование таких деталей существенно повышает стоимость готового изделия.

Распространённые неисправности

Электрические моторы, изготовленные на заводе, являются полностью исправными, их работоспособность проверена и подтверждена документально. Но иногда новый прибор при первом запуске отказывается работать. Причиной этому может стать поломка, возникшая в процессе погрузки, перевозки, хранения или установки. Резкие толчки, сильные удары и вибрации, которым подвергается оборудование в это время, часто приводят к его преждевременному выходу из строя.

Двигатели чаще всего хранятся в холодных помещениях либо на открытых площадках. Из-за этого элементы могут подвергнуться коррозии. Ржавчина проникает в обмотку двигателя и разрушает её изоляцию. Нарушение витковой изоляции приводит к коротким замыканиям, устройство перегревается, вращение ротора становится неравномерным, возникает дисбаланс сил натяжения ротора к статору. В таком случае требуется капитальный ремонт эл. двигателей.

В коллекторных моторах проблемы могут возникнуть из-за нарушения щёточно-коллекторного узла, проявляющегося в виде сильного искрения и кругового огня на коллекторе.

Существует множество неисправностей электродвигателей, вызванных разными причинами. Вот примеры некоторых из них:

1. При включении в сеть ротор остаётся неподвижным. Происходит это по причине отсутствия или недостаточности напряжения на входных клеммах. Требуется обеспечить его подачу, предварительно проверив питающую линию и устранив повреждения.
2. При подаче напряжения прибор сильно гудит и нагревается, а ротор не вращается. Поводом может стать разрушение подшипника, задевание ротора о статор, заклинивание вала. Следует отсоединить вал двигателя от вала механизма и включить мотор. Если он не начнёт вращаться — отдать в ремонт.
3. Работающий двигатель останавливается. Так случается, когда срабатывает защита либо не поступает напряжение. Необходимо устранить поломку питающей сети или определить, почему сработала защита.

Иногда работающий прибор может сильно нагреваться из-за перегрузки, нестабильного напряжения, слишком высокой температуры воздуха или нарушения вентиляции мотора. Чтобы исключить поломку, нужно понизить температуру окружающей среды, стабилизировать ток и очистить вентиляционные каналы подачи воздуха.

Процесс перемотки

Продолжительная эксплуатация электрического мотора приводит к износу имеющейся в нём обмотки. В такой ситуации проводят ремонт электродвигателей постоянного тока, подразумевающий их перемотку, к которой прибегают также и с целью изменения скорости вращения устройства или напряжения в нём.

В документации, прилагающейся к электродвигателю, указывается периодичность, с которой его требуется перематывать. Для низковольтных приборов она составляет порядка 6−7 лет, для высоковольтных — 25 лет. Однако бывают ситуации, когда нужно провести аварийную перемотку. Для этого придётся обратиться в ремонтную мастерскую, где квалифицированные специалисты:

1. Разберут мотор, отсоединят вентилятор и якорь.
2. Удалят старую обмотку, продуют статор.
3. Проведут замеры длины статора и ширины изоляции пазов.
4. Вырежут необходимые элементы, снимут катушечный шаблон.
5. Проведут намотку катушек с определённым числом равномерно распределённых витков.
6. Уложат катушки в пазы, проложив между ними изоляционный материал.
7. Выполнят лобовую обвязку.
8. Используя схему, соединят катушки, сварив или спаяв концы.
9. Выполнят трамбовку пазов и прозванивание статорной обмотки.
10. Проведут финальные испытания оборудования.

Сегодня существуют организации, предоставляющие услуги не только по замене фазной обмотки, но и по перемотке якоря. В ходе такого ремонта мастера осуществляют следующие действия:

1. Демонтируют обмотку, снимают и чистят коллектор.
2. Делают пазы в якоре для установки концов намотанной катушки.
3. В паз вставляют специальную картонную гильзу.
4. Выполняют обмотку. Витки наматывают против часовой стрелки до полного заполнения пазов.
5. Сверху укладывают хлопчатобумажную изоляцию, пропитанную эпоксидной смолой или лаком.
6. Проверяют якорь амперметром и протачивают его.
7. На специальном станке фрезеруют межламельное пространство.
8. Балансируют, чистят и шлифуют якорь.
9. Проводят повторную проверку на наличие обрывов или коротких замыканий.

После завершения ремонта электродвигатель собирают. Затем его обязательно тестируют на замыкание.

Некоторые компании предлагают своим клиентам дополнительные услуги по ремонту тахогенераторов, замене щёточных узлов, смазке подшипников и комплектации недостающими деталями. Это позволяет более долго и качественно эксплуатировать мотор после ремонта.

Ремонт своими руками

Услуги организаций, специализирующихся на ремонте и перемотке двигателей, стоят недёшево, поэтому многие решаются на починку своими руками. Чтобы самостоятельный ремонт прошёл успешно, необходимо обеспечить точное число витков, иначе это будет чревато их подгоранием из-за различия токов. Нужно избегать перехлёста проводников, стараясь соблюдать равное расстояние между витками. Это облегчит укладку последних в пазы статора.

Чтобы правильно разместить витки в пазах, стоит воспользоваться трамбовкой — приспособлением в виде лопатки, толщина которой совпадает с размерами пазов. Для укрытия статора необходимо использовать электрокартон, а стрелки изготовить из изолирующего материала.

Оставшиеся после укладки изоляции концы нужно собрать по схеме «звезда», обмотку соединить с помощью паяльника. Места спайки необходимо защитить изоляционными трубками.

Передние части обмоток требуется зафиксировать обвязочной проволокой либо кордовой нитью. Детали, выпирающие из корпуса пазов и статора, надо хорошо утрамбовать.

После завершения всех ремонтных работ необходимо правильно собрать электродвигатель. Делается это в обратном порядке по сравнению с разборкой.