Пошаговая инструкция перемотки электродвигателей своими руками

Во многих бытовых устройствах и самодельных конструкциях в качестве привода используются электрические машины небольшой мощности. Несмотря на высокую надежность электромоторов, их выход из строя по ряду причин — не редкость. Учитывая относительно высокую стоимость этих устройств, практичнее осуществлять их ремонт, а не замену. Предлагаем рассмотреть возможность перемотки электродвигателей в домашних условиях.

Виды электродвигателей и особенности их ремонта

Как правило, в быту используются коллекторные моторы постоянного тока и бесколлекторные асинхронные двигатели переменного тока. Именно ремонт этих приводов мы и будем рассматривать. Информацию о принципе действия и конструктивных особенностях асинхронных и коллекторных машин можно найти на нашем сайте.

Что касается синхронных приводов, то в быту они практически не используются, поэтому в данной публикации эта тема не затрагивается.

Особенности ремонта асинхронной машины

Проблемы с двигателем любого типа могут иметь механический или электрический характер. В первом случае свидетельствовать о неисправности может сильная вибрация и характерный шум, как правило, это говорит о проблемах с подшипником (обычно в торцевой крышке). Если вовремя не устранить неисправность, вал может заклинить, что неминуемо приведет к выходу из строя обмоток статора. При этом тепловая защита автоматического выключателя может не успеть сработать.

«Сгоревшие» провода обмотки статора

Исходя из практики, в 90% выход из строя асинхронных машин возникают проблемы с обмоткой статора (обрыв, межвитковое замыкание, КЗ на корпус). При этом короткозамкнутый якорь, как правило, остается в рабочем состоянии. Поэтому даже при механическом характере повреждений необходимо произвести проверку электрической части.

Проверка обмотки

В большинстве случаев проблема может быть обнаружена по внешнему виду и характерному запаху (см. рис. 1). Если эмпирическим путем неисправность установить не удается, переходим к диагностике, которая начинается с прозвонки на обрыв. Если таковая обнаруживается, выполняется разборка двигателя (этот процесс будет описан отдельно) и тщательный осмотр соединений. Когда дефект не обнаружен, можно констатировать обрыв в одной из катушек, что требует перемотки.

Если прозвонка не показала обрыва, следует переходить к измерению сопротивления обмоток, при этом учитывать следующие нюансы:

• сопротивление изоляции катушек на корпус должно стремиться к бесконечности;
• у трехфазного привода обмотки должны показывать одинаковое сопротивление;
• у однофазных машин сопротивление пусковых катушек превышает данные показания рабочих обмоток.

Помимо этого следует учитывать, что сопротивление статорных катушек довольно низкое, поэтому для его измерения бессмысленно использовать приборы с низким классом точности, к таковым относятся большинство мультиметров. Исправить ситуацию можно собрав несложную схему на потенциометре с добавлением дополнительного источника питания, например автомобильной аккумуляторной батареи.

Схема для измерения сопротивления обмоток

Методика измерений следующая:

1. Подключается катушка привода к схеме, представленной выше.
2. Потенциометром устанавливается ток 1 А.
3. Производится расчет сопротивления катушке по следующей формуле: , где R_К и U_ПИТ были описаны на рисунке 2. R – сопротивление потенциометра, – падение напряжения на измеряемой катушке (показывает вольтметр на схеме).

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

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

Особенности ремонта коллекторных приводов

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

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

Проверка обмотки якоря коллекторного электродвигателя

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

Обмоточные данные электродвигателей

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

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

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

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

Пример таблицы с намоточными данными

Пошаговая инструкция перемотки электродвигателя своими руками

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

Первый этап — демонтаж

Мы приводим алгоритм действий для асинхронных машин, он следующий:

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

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

Съемник для демонтажа

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

Этап второй — снятие обмотки

Очередность действий следующая:

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

Статор, освобожденный от обмотки

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

Перемотка статора (финальная фаза)

Процесс состоит из следующих действий:

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

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

Перемотка якоря

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

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

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

Обмотка электродвигателя славянка схема

Суть технологии «Славянка»

«Славянка» – это простой способ сделать асинхронный электродвигатель более энергоэффективным, высокомоментным и малошумным. Суть, запатентованной профессором Н. В. Яловега технологии, сводится к использованию дополнительных совмещенных обмоток статора.

Так, согласно технологии, для трехфазного асинхронного электродвигателя помимо основной обмотки необходимо использовать 3 дополнительных, соединенных между собой и расположенных особым образом – отсюда и название способа – совмещенная обмотка.

Виды совмещенной обмотки «Славянка»

Совмещенная обмотка «Славянка» может быть однослойной или двухслойной, а ее шаг укороченным или диаметральным. Сдвиг между самими обмотками — основной и дополнительной (совмещенной) – будет равен 30 электрическим градусам.

Так же принято различать две схемы соединения фаз совмещенной обмотки:

• параллельная, при которой основная обмотка это «звезда», а совмещенная «треугольник»;
• последовательная, предполагающая сохранение первоначальной схемы основной обмотки, с пересчетом совмещенной на «треугольник».

Что касается совмещенной обмотки «Славянка» со схемой последовательного соединения фаз, то она демонстрирует более высокие рабочие характеристики по сравнению с аналогичными параллельной.

Схема соединения обмоток электродвигателя

Обмотки электродвигателя могут подключаться к сети одним из двух способов – «звезда» и «треугольник». И выбирать подходящий стоит исходя не из удобства или простоты конструкции, а из величины питающего напряжения.

Для ЭД высокой мощности целесообразно использовать комбинированную систему «треугольник-звезда». Она снижает пусковые токи и делает старт более плавным.

Схема соединения обмоток электродвигателя «треугольником»

При использовании схемы «треугольник» обмотки ЭД подключаются последовательно, соединяясь концами и началами друг с другом. Точки их соединения также подключаются к фазам. Выглядит это следующим образом:

Главное достоинство схемы подключения «треугольник» – ЭД, присоединённый к сети таким образом, способен развивать полную мощность. То есть ту, которая указана в паспорте как номинальная.

Тем не менее, пусковые токи для подключённого электродвигателя очень высокие – они превышают номинальные примерно в 7 раз. И вследствие этого «плавность» работы машины также страдает. Это очень важно учесть при проектировании электропитания устройства и определении сферы практического использования.

Схема соединения обмоток электродвигателя «звезда»

Подключение по типу «звезда» подразумевает соединение концов обмоток статора в одной точке. Другими своими концами они подключаются к фазам электропитания. Выглядит это следующим образом:

Подключение по схеме «звезда» гарантирует плавность и «мягкость» работы электродвигателя. Кроме того, для старта машины не требуется относительно высоких пусковых токов. Но недостатком этой методики подключения является сниженная мощность работы устройства.

Тем не менее, важно учесть, что рассчитанные на рабочее напряжении 220/380 Вольт ЭД можно подключать к сети с линейным напряжением 380 В исключительно с использованием схемы «звезда».

Комбинированная схема запуска электродвигателя «звезда-треугольник»

Обе вышеприведённые схемы соединения обмоток асинхронных электродвигателей обладают как достоинствами, так и недостатками. «Треугольник» позволяет машине достичь полной мощности, но требует высоких значений пускового тока для старта. «Звезда» не нуждается в высоком пусковом токе и гарантирует плавную работу устройства, но не даёт ЭД достичь номинальной мощности.

Для решения этой проблемы применяется комбинированная схема подключения «звезда-треугольник». Она применяется в первую очередь для электродвигателей, имеющих высокую мощность (от 5 кВт). Комбинированная схема подразумевает оснащение мотора специальным реле, которое и переключает способ соединения обмоток прямо во время работы.

Так, при запуске ЭД с комбинированным подключением работает по схеме «звезда». Это снижает пусковые токи до их номинальных значений. Но как только ротор раскручивается до высоких оборотов, реле переключает схему соединения на «треугольник». Именно поэтому мотор может достигнуть своей номинальной мощности.

При переключении наблюдается резкий скачок тока. Из-за этого разогнавшийся ротор сначала теряет обороты, но затем постепенно ускоряется.

Стоит отметить, что комбинированное подключение поддерживают только электродвигатели со специальной маркировкой (Y/Δ).

Преимущества совмещенной обмотки «Славянка»

Перемотка электродвигателей на Славянку имеет свои преимущества, среди которых можно выделить следующие:

• сокращение потребляемой электроэнергии;
• снижение расходов на эксплуатацию;
• более высокий КПД;
• значительное увеличение крутящего и пускового момента;
• возможность работы сразу в двух режимах – S1 и S3;
• снижение нагрузок на электросеть за счет уменьшения пусковых токов;
• более низкий уровень шума;
• возможность выдерживать большие перегрузки;
• значительное снижение температуры нагрева обмотки, что сводит к минимуму риск ее перегорания в процессе эксплуатации;
• повышение надежности электродвигателя.

Таким образом, совмещенная обмотка Славянка – это эффективный способ модернизации асинхронных двигателей и экономии.

Перемотка двигателя на Славянку может осуществляться как в ходе планового ремонта, так и по желанию владельца. При этом состояние самого асинхронного преобразователя не имеет значения – он может быть, как в рабочем состоянии, так и «сгоревшим».

Уникальный электромобильный двигатель – Славянка

Свою разработку — элетромобильный двигатель «Славянка» — изобретатель Игорь Корхов из Белгородской области создал на основе обычного электродвигателя, снабдив его уникальной обмоткой. Авторский апгрейд увеличил мощность агрегата в 10 раз. Двигатель установили на автомобиль, который получил название «Таврия E-volution-AC». Его уже зарегистрировали в ГИБДД.

– Двигатель «Славянка» – наша разработка, российская. Весит он 29 кг, его очень легко поднять. И на машине он стоит – колеса буксуют с места и на 1-й, и на 2-й, и на 3-й передачах. Раньше показатели этого двигателя были 4–5 кВт, до 30 ньютонов. Сейчас у него 45–50 кВт в пике – это дала «перемотка», – рассказал изобретатель.

От исходного автомобиля «Таврия» у машины остались лишь кузов и ходовая. Все остальное удалено за ненадобностью. Автомобиль весом 700 килограммов «рвет» с места и на 3-й, и на 4-й передаче, при этом движется практически беззвучно.

Максимальная скорость «Таврии E-volution-AC» – 110 км/ч, дальность перемещения без подзарядки – около ста километров. И это только начало. В ближайших планах изобретателя – увеличение всех показателей автомобиля минимум на 30%. 4 года назад изобретатель уволился с работы и все свое время теперь посвящает любимому делу, систематически презентуя свои разработки за рубежом.

– Европейцы вокруг бегают, слюни пускают. Но наш разработчик очень жестко с ними работает – говорит, в первую очередь выпускать будем у нас в России. Правда, наши российские предприятия почему-то в это все не верят, говорят, что таких параметров, которые я отсылал, быть не может. Но я езжу на этом деле, и в Киеве машинки бегают, – заявил Корхов.

элетромобильный двигатель «Славянка»

Увлечение электродвигателями началось еще в детстве, рассказывает изобретатель, сейчас во дворе у него с десяток агрегатов, оснащенных электродвигателями собственной разработки: от электромопедов и электромотоблока до солнечных батарей. Все агрегаты в самом доме на автономном электропитании от солнечных батарей. «Славянка» с каждым годом будет мощнее и легче, уверяет конструктор, и в недалеком будущем, если появятся инвесторы, его «Таврия E-volution-AC» переплюнет всемирно известный электрокар «Тесла».

– Самый известный электрокар – «Тесла С» использует такой же тип асинхронных моторов, но не с обмоткой «Славянка». Так как «Славянка» дает большие преимущества, мы надеемся переплюнуть и «Теслу»: в том же габарите мотора получить большую мощность, больший момент и большую экономичность, – рассказывает Игорь Корхов.

Сферы применения «Славянки»

Инновационная технология «Славянка» применима везде, где предусмотрена эксплуатация трехфазных асинхронных электродвигателей.

• Станки.
• Подъемное оборудование.
• Редукторы.
• Вентиляторы.
• Насосное оборудование.
• Компрессоры и т.д.

При этом присоединительные размеры уже модернизированных электродвигателей полностью соответствуют установленным стандартам (ГОСТ Р 51689), а по желанию владельца учитываются уменьшенные габариты агрегатов.

Преимущества замены обычных электродвигателей на преобразователи с совмещенной обмоткой «Славянка» особо ощутимы в тяжелых эксплуатационных условиях, в которых они не только демонстрируют высокие рабочие показатели, но и быстро окупают свою себестоимость.

Тяжелые условия эксплуатации электродвигателей с перемоткой «Славянка»

Своевременный ремонт электродвигателей и их последующая перемотка на «Славянку», позволяют использовать агрегаты в следующих условиях:

• частый пуск;
• затяжной пуск;
• тяжелый пуск;
• большие перепады напряжения.

Как правило, асинхронные трехфазные двигатели с совмещенной обмоткой помогают решить проблему запуска при отсутствии частотных регуляторов, а при наличии таковых их рабочие характеристики превосходят аналогичные показатели других двигателей. При этом количество потребляемой электроэнергии снижается до 50%, не только в условиях перепадов напряжения, но и при меняющейся или неноминальной нагрузке.

Как правильно подсоединить электродвигатель

От правильности включения обмоток электродвигателя зависит как ток потребления, так и направление вращения. Ток потребления вырастает, если двигатель, у которого на данное напряжение сети обмотки должны быть соединены «звездой», переключить на «треугольник». Такой режим работы является аварийным и приведет к выходу из строя.

Из теории трехфазного тока известно, что направление вращения электрической машины можно изменить, поменяв любые две фазы из трех местами. На этом основана схема реверсирования трехфазных асинхронных электродвигателей.

Важно! Схема реверсирования должна обеспечивать невозможность переключения фаз до момента остановки двигателя (прекращения подачи питания). В противном случае произойдет короткое замыкание сети.

Как подключить с 3 или 6 проводами

В большинстве случаев соединение двигателя с питающей сетью производится при помощи трех проводов. Даже если на клеммную колодку выведено шесть проводов, что соответствует трем парам обмотки, то путем соединения в нужную схему для подключения к питанию используется три провода.

Для мощных устройств учитывается, что асинхронный двигатель в момент запуска потребляет в несколько раз больший ток, поэтому используется сложная схема запуска, в которой в момент пуска обмотки подключаются «звездой», а после того как ротор наберет необходимые минимальные обороты, обмотки переключаются в «треугольник».

Шестипроводная схема включения

Важно! Для таких схем включения нужно подсоединять все шесть проводов обмоток электрической машины.

Вам это будет интересно Электросчетчик Cо 505

Схема подключения асинхронного электродвигателя

Асинхронные двигатели бывают не только трехфазные. Разработаны конструкции, которые могут подключаться в бытовую однофазную сеть. Схема электродвигателя для подключения к однофазной сети состоит из двух обмоток — рабочей и пусковой. Пусковая обмотка предназначена для формирования внутри статора вращающегося магнитного сдвига в момент пуска. Это необходимо для обеспечения начала вращения ротора. Фазный сдвиг осуществляется за счет включения пусковой обмотки через конденсатор.

Подключение однофазного двигателя

После того как ротор наберет обороты, пусковая обмотка уже не нужна. Маломощный однофазный привод будет работать нормально в таком режиме, но мощность двигателя возрастет, если оставить в работе пусковую обмотку, включенную через рабочий конденсатор.

Обратите внимание! Емкость рабочего конденсатора меньше, чем у пускового, так как нет необходимости сильного сдвига фазы. При высокой емкости через пусковую обмотку будет проходить большой ток, что приведет к ее перегреву.

В трехфазную электрическую сеть электромоторы включаются согласно их характеристикам и напряжению сети. Здесь главное — правильно выполнить необходимые соединения обмоток в соответствии с напряжением питания.

Нестандартная схема подключения трехфазного асинхронного электродвигателя применяется при использовании промышленных устройств в быту.

Подсоединение производят по нескольким вариантам:

• с использованием частотного преобразователя;
• через конденсатор.

Электронный частотный преобразователь (инвертор) позволяет не только сохранить мощность, но и улучшить целый ряд характеристик, недостижимых при включении по стандартной схеме. Это:

1. Плавный пуск.
2. Регулирование мощности.
3. Регулирование оборотов.

Частотный преобразователь преобразует однофазное питание в полноценную трехфазную сеть, в которой можно менять частоту, амплитуду, выполнять стабилизацию тока и напряжения в фазных проводах.

Обратите внимание! Большой недостаток частотных инверторов — их высокая стоимость.

Схема с конденсатором разработана таким образом, чтобы получить на одной из трех обмоток сдвиг фазы, достаточный для работы двигателя. Конденсаторная электросхема работоспособна как для «треугольника», так и для «звезды». Включение электромотора через конденсатор является наиболее простым решением проблемы, но имеет несколько недостатков:

• максимальная мощность двигателя снижается до 50 %;
• емкость фазосдвигающего конденсатора сильно зависит от нагрузки на электродвигатель.

Вам это будет интересно Магнитный пускатель

То есть при работе на холостом ходу емкость должна быть минимальна и достигать максимума на полной мощности двигателя. Наиболее высокий ток потребления у асинхронного двигателя в момент запуска.

Подключение в однофазную сеть

Обратите внимание! На практике используют усредненное значение емкости для наиболее ожидаемого режима работы, поскольку малое значение не даст необходимую мощность, а высокое приведет к перегреву обмоток.

Правильный расчет емкости учитывает напряжение сети, схему включения обмоток и мощность двигателя. Конденсаторная схема включения должна предусматривать запуск двигателя через отдельный пусковой конденсатор, емкость которого должна быть выше рабочей в 2-3 раза.

Принципиальный момент — реверс обеспечивается подключение конденсатора к любой другой обмотке.

Однолинейная схема подключения электродвигателя

В энергетике часто применяются однолинейные схемы, в которых все линии питания вне зависимости от количества проводов и фаз обозначаются одной линией. Однолинейный чертеж не перегружен мелкими деталями, и это упрощает его чтение.

По однолинейной схеме удобно получать общее представление о работе и устройстве электроустановки. Трехфазные электродвигатели также обозначаются на однолинейных схемах. Важно учитывать при этом, что при разных способах коммутации фаз необходимо на чертеже указывать каждую фазу во избежание путаницы.

Чтобы подключать электрический двигатель к сети важно правильное определение назначения выводов обмоток и уже на основании имеющихся данных количество фаз, напряжение, мощность. Немаловажно выбрать наиболее подходящую схему включения.