Перемотка электромоторов: просто о сложном

Теория перемотки

В данном деле очень важно понимать сам принцип функционирования — так как тот, кто владеет теорией, сможет не только восстанавливать работоспособность агрегата, но еще и, к примеру, изменять скорость вращения или количество фаз питания. Вся теоретическая информация по проектированию асинхронных двигателей занимает несколько сотен страниц сложного текста и диаграмм. Но, для перемотки понадобится только припомнить часть школьного курса физики из раздела электричества и обрести некое пространственное представление о происходящих внутри процессах.

Начнем из элементарных правил, все знают, что: 

• одноименные полюсы магнитного поля отталкиваются, а разноименные — притягиваются;


• направление линий магнитного поля определяется по правилу буравчика или правой руки — четыре пальца указывают направление тока, а большой — направление магнитных силовых линий;


• силовые линии входят в катушку с одной стороны, а выходят из нее — с противоположной;


• там, где силовые линии выходят из катушки образуется северный полюс, где входят — южный;


• магнитный поток — величина векторная, то есть имеет направление;


• металлический сердечник, помещенный внутрь катушки, усиливает магнитное поле;

 

К слову, в моторах роль сердечника исполняет железо статора и ротора, при чем выходит так, что этот сердечник не только находится внутри катушек, а еще и опоясывает их по сторонам, проводя силовые линии в том числе и вне катушек — как на рисунке: 

Еще нужно вспомнить об индукции — там все так же, как и с магнитным потоком, только наоборот: 

• в момент помещения катушки в магнитное поле в ее витках образуется напряжение, а если катушку закоротить — возникнет ток, который в свою очередь создаст другое магнитное поле;


• сначала магнитное поле катушки будет равно по величине существующему магнитному полю, но при этом направлено в противоположную сторону — то есть полностью компенсировать первое;


• но вскоре, если внесенную катушку больше не двигать, напряжение и ток в ее витках исчезнут и останется только существующее магнитное поле;


• из сказанного можно сделать вывод, что если двигать замкнутую катушку поперек магнитного поля, то она все время будет реагировать на изменение его интенсивности, создавая компенсирующее поле: на появление северного полюса катушка «отвечает» северным, а на появление южного — южным;


• сила отталкивания одноименных полюсов и создаёт вращающий момент на валу двигателя.

 

Усвоив перечисленные закономерности переходим к практике...

Устройство двигателя

Для обеспечения вращения ротора, на статоре нужно создать вращающееся магнитное поле — поле, полюса которого вращаются по кругу вдоль внутренней плоскости. Делается это с помощью не одной, а нескольких катушек, напряжение к которым прикладывается попеременно: когда в одной катушке ток увеличивается, то в другой — исчезает. 

Проводники обычного короткозамкнутого ротора имеют такой вид: 

А если посмотреть сверху, то можно увидеть в них катушку с одним витком. 

Вращающееся магнитное поле статора наводит в проводниках ротора токи — как в случае с описанной выше катушкой. При этом ротор создаёт свое противонаправленное поле и отталкивается ним от вращающегося поля — то есть тоже вращается. 

Попеременное появление токов в разных катушечных группах статора обеспечивает трехфазная сеть. 

От чего зависит скорость вращения?

Скорость двигателей переменного тока зависит от двух факторов:

• Частоты питающего напряжения — стандартная величина как для однофазной, так и для трехфазной сети составляет 50 Гц, то есть 50 колебаний в секунду или 3000 в минуту.

• Геометрическом расположении катушечных групп. Катушечная группа — это совокупность секций обмотки, которые создают один и тот же полюс магнитного поля в определенном секторе статора. 

Так как частота постоянна, то скорость вращения зависит только от количества катушечных групп, подключенных к одной фазе:

• в двигателях на 3000 об/мин приходится по 1 катушечной группе на 1 фазу;
• на 1500 об/мин — по 2;
• на 1000 об/мин — по 3.

Как определить количество пар полюсов и, вообще, разбираться в схемах?

При изучении схемы удобно ориентироваться по электроизоляционным трубкам — в них помещают проводники, соединяющие отдельные катушечные группы. Также для того чтобы определить, к какой катушечной группе принадлежит отдельная секция, можно использовать правило «правой руки», предварительно задавшись направлением тока.

• В двигателях на 3000 об/мин за один период синусоиды питающего напряжения магнитное поле успевает совершить полный оборот в 360°:

Процессы, происходящие в двигателе на 3000 об/мин в первый момент времени.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

во второй...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в третий...

 

• В двигателях на 1500 об/мин за один период синусоиды питающего напряжения магнитное поле успевает совершить пол-оборота или 180°:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Процессы, происходящие в двигателе на 1500 об/мин в первый момент времени.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

во второй...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в третий...

• В двигателях на 1000 об/мин за один период синусоиды питающего напряжения магнитное поле успевает совершить только треть оборота или 120°:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Процессы, происходящие в двигателе на 1000 об/мин в первый момент времени.

 

 

 

 

во второй...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в третий...

  

Разборка двигателя

Для того чтобы удалить старую обмотку ударами стамески срезают торцевую часть:

Далее пробойником выбивают оставшиеся провода из пазов:

 

 

 

 

 

По одному из выбитых жгутов определяют количество витков в одной секции, а также диаметр проволоки:

Если витки склеены в один пучок, то подсчитать количество будет затруднительно, в таком случае разъединяют их путем сжигания изоляции.

 

 

 

 

 

 

Для того, чтобы старая обмотка легче выходила из пазов, статор нагревают на электрической плитке или любым другим подходящим способом. А после удаления проводов металлической щеткой зачищают внутреннюю поверхность от гари и остатков изоляции чтобы в результате получить вот такой вот блестящий и готовый до перемотки статор.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Первым делом из электроизоляционного картона вырезают гильзы и вставляют их в пазы. Они нужны для того, чтобы отделить провода от железа. По краям гильза должна выступать на 3-5 мм. Такие же гильзы, но меньшего размера вставляются и поверх обмотки, когда последняя будет уложена в пазы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Далее делают шаблон одного витка, по размерам которого наматывают секции.

 

Рассчитывать размер шаблона нужно очень точно — от этого зависит объем катушек, которые в итоге должны уместиться в пространстве под крышками.

Далее секции одну за одной вставляют в пазы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заранее желательно приготовить оправку, вроде такой:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Этот инструмент нужен для того, чтобы поправлять провода, когда те будут ложится не параллельно.

Еще одни вкладыши из электроизоляционного картона вставляют между секциями на торцах.

Дополнительную изоляцию в виде резиновой трубки надевают на концы соединяемых секций.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Далее собирают схему, в которой места скруток проваривают или пропаивают.

 

 

 

 

 

 

 

Все провода укладывают в один жгут и делают бандаж — укрепляют нестабильные места обмотки нитью.

 

 

 

 

 

 

На завершающем этапе обмотку пропитывают лаком, после чего собирают агрегат и проводят испытания.

Ремонт электромоторов, как и любые другие слесарные работы, требует внимания к деталям, аккуратности и настойчивости. Начинать учиться ремеслу перемотки лучше с маломощных и односкоростных моторов на 1500 или 3000 оборотов. А еще перед тем, как приступать к роботе, желательно, посмотреть видеоролик, в котором данной задачей занимаются опытные мастера.

---