Содержание

Как проверить и сделать коллекторный электродвигатель

В домашнем хозяйстве практически все электродвигатели коллекторные- это синхронные устройства. Как они устроены и работают читайте в нашей предыдущей статье.

Коллекторные электродвигатели стоят в стиральных машинах (но не во всех моделях), пылесосах, электроинструменте, детских игрушках и т. д. Главной отличительно их особенностью является наличие неподвижных обмоток статора и обмоток на валу (якорь), на которые подается напряжение при помощи коллектора и графитных щеток.

Если у Вас сломался или барахлит мотор в электроинструменте и других устройствах, то не спешите его выкидывать, потому что в большинстве случаев его можно быстро и недорого отремонтировать своими руками. Как определить и устранить неисправность Вы узнаете далее из этой статьи.

Перед тем как начать искать причину в электродвигателях, сначала проверьте исправность шнура питания, кнопок включения и при наличии пуск-регулировочных устройств.

Как проверить коллекторный электродвигатель- наиболее частые поломки

Для определения и устранения неисправностей придется разбирать сам электроинструмент или электродвигатель других бытовых устройств по этой инструкции. Только перед тем как приступить к разборке, обратите внимание на искрение в контактно-щеточном механизме.  Если оно будет повышенным (как на рисунке у нижней щетки), то это может свидетельствовать об износе или плохом контакте щеток, реже о межвитковом замыкании в коллекторе.

В большинстве случаев причиной поломок коллекторных двигателей является износ щеток и почернение коллектора. Изношенные щетки необходимо заменить новыми одинаковыми по форме и размерам, лучше конечно оригинальными. Меняются они очень просто- либо нужно  снять или сдвинуть фиксатор или открутить болт. В некоторых моделях меняются не сами щетки, а в сборе с щеткодержателем. Не забываем подключить к контакту медный поводок. Если же щетки целы, тогда растяните прижимающие их пружины.

Если контактная часть коллектора потемнела, тогда ее необходимо обязательно почистить мелкой наждачной бумагой (нулевкой).

Иногда вместе контакта щеток с коллектором образовывается канавка. Ее необходимо проточить на станке.

На втором месте по количеству неисправностей стоит износ подшипников. О необходимости их замены в электроинструменте свидетельствует биение патрона и повышенная вибрация корпуса при работе. Как проверить и заменить подшипники подробно рассказано в этой статье. В самых запущенных случаях начинают при вращении касаться якорь и статор- придется как минимум менять якорь.

Как проверить коллекторный электродвигатель- редкие поломки

Гораздо реже происходит обрыв или выгорание в обмотках или в местах их подключения, оплавление или замыкание графитовой пылью ламелей коллектора.

В большинстве случаев это удается определить внешним осмотром. При этом обращайте внимание на:

  • Целостность обмоток.
  • Почернение обмоток либо всей, либо ее части.
  • Надежность контактов выводов проводов с ламелями коллектора. При необходимости перепаяйте.
  • Забита ли графитовой пылью пространство между ламелями. Если да то почистите.
  • Наличие характерного запаха горения изоляции проводов.

Если обнаружено визуально повреждение обмотки стартера или якоря, то их потребуется заменить на новые или сдать в перемотку.

Но не всегда визуально возможно определить повреждение обмоток, поэтому следует воспользоваться мультиметром для этих целей.

Как прозвонить электродвигатель мультиметром

Включите мультиметр в режим прозвонки или омметра с пределом измерения 50-100 Ом. Как это сделать читаем а этой инструкции.

  1. Прозвоните попарные выводы обмоток
    на ламели коллектора. Все значения сопротивления должны быть равны.
  2. Затем проверьте сопротивление между ламелями и корпусом якоря, как показано на правой картинке. Оно должно быть бесконечным.
  3. Проверить целостность обмотки статора можно при помощи прозвонки ее выводов, как показано на левой картинке.
  4. Проверьте цепь между корпусом статора и выводами обмоток. При пробое на корпус, эксплуатировать электроинструмент или мотор запрещено.

Иногда возникает межвитковое замыкание в обмотке, тогда определить его возможно только при помощи специального устройства- прибора проверки якорей.

Ремонт коллекторного двигателя

Большая часть бытовых электродвигателей – коллекторного типа. Они занимают небольшой объем и скорость вращения можно регулировать без потери мощности. Сфера их использования – электроинструмент, пылесосы, миксеры и так далее.

Отличительная особенность коллекторных электродвигателей – наличие ротора с коллектором, напряжение на который подается через щеточный аппарат через последовательно соединенную обмотку статора.

Повреждения шнура питания коллекторного двигателя

Слабое место у электроинструмента – шнур питания. В процессе эксплуатации его часто сматывают и разматывают. При этом он чаще всего перегибается в одном и том же месте – у входа в корпус. Несмотря на то, что шнур в этом месте защищен резиновой вставкой, со временем гибкие провода в нем переламываются.

Иногда неисправность заявляет о себе заранее: инструмент периодически останавливается и вновь запускается в работу. Лучше не ждать полного обрыва провода, а сразу разобрать инструмент, подтянуть в него часть шнура так, чтобы вырезать место обрыва и подключит его снова.

Если инструмент перестал работать – первым делом проверяйте шнур на целостность мультиметром. Если он не прозванивается, то место повреждения, скорее всего, у корпуса.

Как пользоваться мультиметром читайте статью: «Как пользоваться мультиметром?».

Проверка шнура питания

Неисправности регуляторов скорости вращения

В электродрелях и шуруповертах скорость вращения регулируется устройством, представляющим единый узел с кнопкой управления. В нее иногда встраивается устройство реверса. Поэтому все неисправности, связанные с резкими изменениями скорости при регулировке и проблемами с реверсом, решаются заменой этого узла. Но основная его неисправность – отсутствие контакта, в результате которой инструмент не вращается. Проверить исправность кнопки включения можно мультиметром в режиме измерения напряжения. Для аккумуляторного инструмента измеряется постоянное напряжение после кнопки, с питанием от сети – переменное.

Регулятор скорости вращения

Поскольку для проверки инструмент придется разобрать, заранее предотвратите случайное включение инструмента. Исправность его может восстановиться, и вы получите травму. Для исключения такого варианта снимите с выключателя выходные клеммы с проводами (те, на которых предполагается провести измерения).

Пример схемы регулятора скорости вращения

Для миксеров и им подобной техники, имеющей механическое переключение ответвлений обмоток статора, лучше воспользоваться мультиметром в режиме измерения сопротивлений. Проверьте исправность переключателя и целостность коммутируемых им обмоток.

Неисправности щеточного аппарата

Щетки – слабое место коллекторного электродвигателя. В процессе работы они стираются, а графитовая пыль оседает на коллекторе и окружающих предметах. Пружины, которыми осуществляется прижим, либо объединены в один узел со щеткой и ее контактным поводком, либо входят в состав держателя. По мере стирания щеток пружины растягиваются и прижимают их слабее, контакт ухудшается. Этому еще способствует угольная пыль, попадающая в направляющие пазы. Возникают ситуации, когда пыль блокирует щетку, а силы пружины не достаточно, чтобы протолкнуть ее через это препятствие. Щетка «подвисает», и двигатель останавливается. При небольшом сотрясении контакт возобновляется, и двигатель работает снова.

Стертые щетки нужно заменить на новые. Желательно купить те, которые предназначены для данного устройства, но такое не всегда возможно. Поэтому приобретаются щетки большего размера и подгоняются под нужный. Для этого используется мелкая наждачная бумага, расстеленная на ровной поверхности. Щетка плотно прижимается к ней и стирается до нужного размера, желательно — поточнее.

Старые и новые щетки

После замены щетки притирают к коллектору, подкладывая под них наждачную бумагу и прокручивая туда-сюда коллектор вместе с ней. В результате рабочая поверхность щетки должна полностью повторять форму коллектора. Но для большинства бытовых приборов и электроинструмента такая операция не потребуется, притирка произойдет сама на начальном этапе эксплуатации.

Неисправности коллектора

При интенсивной эксплуатации щетки под собой вырабатывают на коллекторе кольцевую впадину. Она негативно влияет на их работу. У мощных двигателей приходится снимать якорь, устанавливать его в токарный станок и протачивать коллектор, выравнивая его. Но для бытовых электроприборов такая операция экономически не оправдана – проще купить новую технику. К тому же износ коллектора скажется через несколько лет, когда электроприбор морально устареет, и новое устройство будет более функциональным.

Коллектор со стертыми ламелями

В бытовых условиях коллектор можно только почистить. Для этого используется очень мелкая наждачная бумага. Она оборачивается вокруг коллектора, плотно прижимается рукой. Чистка производится проворачиванием коллектора в разные стороны, с периодической сменой положения.

Неисправности якоря и подшипников

Витковое замыкание или нарушение изоляции обмотки якоря приводит к искрению щеток. При серьезных повреждениях возникает эффект «кругового огня», когда искры «замыкаются», переходя с одной щетки на другую.

Искрение будет и при выходе из строя подшипников, поэтому сначала проверяются они. Если подшипники целы, то измеряют сопротивление изоляции якоря мегаомметром на 500 В. Если изоляция в норме, измеряют сопротивление обмоток якоря.

Про ремонт подшипников читайте: «Подшипник качения: замена в двигателе».

Между двумя соседними ламелями исправного якоря сопротивление одинаковое. При витковом замыкании в одной обмотке на одной паре ламелей будет меньшее сопротивление. При обрыве обмотки сопротивление многократно вырастет, так как прибор покажет суммарное сопротивление всех остальных обмоток.

Ни мультиметром, ни тестером нельзя определить витковое замыкание в якоре. Сопротивление одной обмотки – единицы Ом, а отсутствие одного витка прибор не заметит. Для проверки якорей в мастерских по ремонту двигателей пользуются способом косвенных измерений. К обмоткам подключают небольшое напряжение от регулируемого источника через амперметр. Величина напряжения выставляется на первой обмотке такой, чтобы амперметр показывал целое число ампер, это облегчает проверку. Не изменяя выходного напряжения, переключают щупы от устройства на соседнюю пару ламелей, и далее – пока не пройдут по всем. Резкое увеличение показаний амперметра свидетельствует о витковом замыкании, а уменьшение – об обрыве.

Неисправный якорь перематывают. Но стоимость работ соизмерима со стоимостью нового электроприбора.

Оцените качество статьи:

Проверка и ремонт якоря болгарки: tvin270584 — LiveJournal

Что хочет увидеть рачительный хозяин дома в своём «багаже» электроинструментов? На этот вопрос каждый, ни на секунду не задумываясь, ответит —

дрель. И сразу же добавит — и, конечно, болгарку! Ведь именно она поможет разрезать металл, керамику, кирпич, бетон, асфальт, камень или дерево; выполнить работы по обустройству ниш, арочных и дверных проёмов. При помощи этого электроинструмента можно зачистить поверхности от ржавчины, паечных брызг и наплывов; избавиться от сварных швов или просто отполировать металл до блеска. Болгарка станет незаменимым помощником и в других видах домашнего ремонта.

Какая бы не была у болгарки (УШМ) надежная конструкция, во время эксплуатации некоторые узлы и детали выходят из строя. Поломка якоря, работающего в достаточно жестких условиях, часто является причиной отсутствия нормального функционирования электропривода. В статье мастер сантехник рассмотрит, способы ремонта или замены якоря болгарки.

Устройство якоря болгарки

Якорь двигателя болгарки представляет собой токопроводящую обмотку и магнитопровод, в который запрессован вал вращения. Он имеет на одном конце ведущую шестерню, на другом коллектор с ламелями. Магнитопровод состоит из пазов и мягких пластин, покрытых лаком для изоляции друг от друга.

В пазы по специальной схеме уложены по два проводника якорной обмотки. Каждый проводник составляет половинку витка, концы которого попарно соединяются на ламелях. Начало первого витка и конец последнего находятся в одном пазу, поэтому они замкнуты на одну ламель.

Причины поломок

Приобретая электроинструмент, мало кто задумывается о том, что когда-нибудь он выйдет из строя. Поломки случаются с любым электрическим инструментом вне зависимости от цены и фирмы производителя.

Виды неисправностей якоря:

  • Обрыв токопроводников.
  • Межвитковое замыкание.
  • Пробой изоляции на массу — это замыкание обмотки на металлический корпус ротора. Происходит из-за разрушения изоляции.
  • Распайка коллекторных выводов.
  • Неравномерный износ коллектора.

Основными причинами поломок болгарок, в том числе и их якорей, можно считать:

  • Механический износ — чаще всего страдают щётки.
  • Несоблюдение эксплуатационного «паспортного» режима работы — якорь и статор.
  • Перегрузки и скачки напряжения в электросети — статор и ротор.
  • Выход из строя небольших деталей — подшипники, фиксаторы, гайки, шайбы и др.
  • Падение, удары и другое неосторожное отношение к УШМ — поломка корпуса.
  • Отсутствие профилактической чистки — неисправности редуктора или поломка кнопки вкл./выкл.

Если якорь неисправен, происходит перегрев двигателя, оплавляется изоляция обмотки, витки коротко замыкаются. Отпаиваются контакты, соединяющие обмотку якоря с пластинами коллектора. Прекращается подача тока и двигатель перестаёт работать.

Как проверить ротор на исправность

Объем ремонтных работ позволяет определить грамотная диагностика повреждений ротора. Специфика образования дефектов, которые больше всего появляются при перегреве болгарки при длительной работе на повышенных нагрузках, позволяет определить их визуально.

Правила визуального осмотра

Стандартная диагностика предполагает зрительный анализ устройства. Нужно проанализировать целостность провода и подачу тока на коллектор мотора. При нормальной подаче питания следует осмотреть болгарку изнутри. Разобрать устройство не составит большого труда. Лучше всего при разборе сфотографировать расположение основных модулей устройства. После разборки провести зрительную проверку якоря на такие свойства:

  • Ход якоря должен быть свободным;
  • Отсутствие черных пятен и запаха, которые могут говорить об оплавлении обмотки, изоляционный лак которой оставляет следы;
  • Отсутствие скомканных витков и остатков припоя, что приводит к короткому замыканию;
  • На контактах ламели не должно быть выгорания, иначе следует проверить связывание петушка ламели и шинки обмотки;
  • Отсутствие изношенных или выгоревших пластинок;
  • Пространство между ламелями не должно содержать графитовые остатки от щеток.

Если при зрительном осмотре не выявлены недостатки, то необходимо провести проверку приборами. Якорь на болгарке можно проверить как при помощи тестера, так и воспользовавшись обычной лампочкой.

Как проверить с помощью мультиметра

Мультиметр выставляется в положение омметра. Задается сопротивление 200 Ом. Щупы подсоединяются к ламелям, находящимся рядом друг с другом. Если значение на приборе меньше 1 Ом, то присутствует короткое замыкание. При значении больше среднего возможно наличие обрыва витков. При высоком значении сопротивления или отсутствии какого-либо значения (в случае применения цифрового прибора) также можно судить об обрыве.

Бывают ситуации, когда обрыв не обнаруживается. Тогда делается пробой на массу. При максимальном сопротивлении один из щупов ставится на вал, а другой перемещается по пластинкам. Если значение нулевое, то повреждения нет. Потом мультиметром таким же образом проверяется ротор. Щуп в этом случае перемещается по ламелям. При невозможности выполнить проверку тестером применяется лампочка.

Видео

В сюжете – Как проверить якорь болгарки

В сюжете – Проверка якоря коллекторного двигателя Омметром

Контроль при помощи лампочки

При отсутствии под рукой прибора многих интересует вопрос, как проверить болгарку на возможные поломки якоря. Подающий питание провод разрывается, и в место разрыва одного провода помещается лампочка. Затем вращается вал. По смене яркости лампочки можно судить о замыкании между витками. В случае отсутствия горения, возможны такие выводы:

  • Расположение щеток не соответствует работающему положению, вследствие срабатывания подпорной пружины;
  • Разрыв питающего контура;
  • Замыкание либо разрыв в обмотке статора.

Можно прозвонить индикатором коротко замкнутых витков и прибором проверки якорей. Это может сделать опытный человек.

Видео

В сюжете – Проверяем якорь и статор лампочкой

Возможен ли ремонт якоря

Ремонт якоря болгарки не может быть выполнен, если имеется вибрация, так как нарушается баланс. Такая ситуация требует провести замену. Возможно устранение короткого замыкания и замена обмотки.

Сначала нужно разобрать двигатель и вынуть ротор. Но перед этим отключить клеммы питания и снять щетки. Ротор болгарки достается вместе с опорным подшипником и крыльчаткой для охлаждения.

Перемотка якоря

Якоря для болгарок (УШМ) поддаются перемотке в домашних условиях. Для этого нужно иметь определенные умения при работе с паяльником. Чтобы осуществить перемотку якоря своими руками, потребуется:

  • Провод с медной жилой, которая соответствует предыдущему проводнику;
  • Диэлектрическая бумага, чтобы изолировать обмотку;
  • Лак для заливки катушек;
  • Паяльник.

Важно перед началом намотки якоря подсчитать число витков в старой намотке и выполнить столько же на новой катушке.

Схема перемотки:

  • Убирание предыдущих обмоток – стараться не испортить поверхность корпуса. При появлении повреждений произвести шлифовку наждаком или напильником;
  • Осмотр коллектора – значение сопротивления контактов ламели в сравнении с оболочкой не должно превышать 0,25 Мом;
  • Подчищение коллектора от старых проводов – разработка пазов для вставки концов новых проводов;
  • Постановка гильз – они изготавливаются из материала, не проводящего ток, например, электротехнический картон. Размер их равен 0,3 мм;
  • Перемотка катушек – окончание нового провода присоединяется к концу ламели. Перематываем по направлению против часовой стрелки. Вблизи коллектора закрепить провода хлопчатобумажной ниткой;
  • Контроль на отсутствие замыканий – замерить сопротивление тестером;
  • Нанесение лака или эпоксидки для закрепления намотки – произвести сушку в духовке или использовать средства, которые быстро высыхают.

Если выполнить подобные действия не удается, то можно произвести замену якоря болгарки.

Видео

В сюжете – Перемотка якоря болгарки

В сюжете – Починка якоря без перемотки

Замена якоря

Замена якоря на болгарке осуществляется одновременно с заменой опорных подшипников и крыльчатки охлаждения мотора. Для выполнения потребуются такие приспособления:

  • Новый якорь для болгарки, подходящий именно вашему устройству;
  • Отвертка и ключ;
  • Щетка с мягкими щетинами и салфетка для протирания элементов.

Этапы разборки:

  • Извлечение щеток;
  • Выкручивание редуктора;
  • Снятие крышки редуктора;
  • Снятие кольца, которое фиксирует маленькую шестеренку на якоре;
  • Извлечение якоря совместно с шестеренкой и подшипником;
  • Снятие подшипника специальным съемным приспособлением;
  • Снятие шестерни и диска закрепления;
  • Протирание основных элементов салфеткой.

Постановка новой детали для шлифовальной машины осуществляется в обратном порядке:

  • Установка закрепляющего диска на вал;
  • Напрессовка подшипника;
  • Установка маленькой шестерни и ее крепление при помощи стопорного кольца;
  • Помещение якоря в редуктор со стыковкой отверстий;
  • Закрепление редуктора в корпусе болгарки;
  • Установка щеток;
  • Проверка устройства.

Таким образом, ремонт якоря своими руками можно выполнить быстро и легко. Но чтобы не допускать таких случаев, пользоваться устройством нужно бережно и не подвергать длительным высоким нагрузкам. Содержание инструмента в сухом месте и необходимый уход продлят срок его эксплуатации.

Видео

В сюжете – Как снять якорь с болгарки ничего не ломая

В сюжете – Замена якоря на болгарке Интерскол 125/900

В продолжение темы посмотрите также наш обзор Смазка для редуктора болгарки — выбор и нанесение смазки

Источник

https://santekhnik-moskva.blogspot.com/2021/10/Proverka-i-remont-yakorya-bolgarki.html

Устройство и принцип работы электроинструмента

Содержание:

  1. 1. Коллекторный электродвигатель постоянного тока
    1. 1.1. Принцип действия
    2. 1.2. Недостатки
  2. 2. Бесколлекторный двигатель
  3. 3. Редуктор
    1. 3.1. Особенности редукторов
  4. 4. Устройства управления
  5. 5. Для безопасной работы

Двигатель, редуктор, устройства управления и детали для безопасной работы — вот основные узлы каждого электроинструмента. Для ручной машины важно, что бы она была как можно легче и меньше. Кроме того, от нее требуется высокая скорость, которую можно регулировать. Этим условиям отвечают двигатели постоянного тока. Они подразделяются на коллекторные и вентильные.

Коллекторный электродвигатель постоянного тока

Что бы понять, как электрическая энергия превращается в механическую, познакомимся с устройством двигателя. Его основные узлы: статор (индуктор), ротор (якорь) и примыкающий к нему щеточноколлекторный узел.

Статор — неподвижная стальная деталь, к которой прикрепляются главные и добавочные полюсы. Обмотка главных полюсов создает магнитное поле, а добавочная улучшает работу коллектора.

Вращающийся ротор устанавливается на валу. Он состоит из сердечника и обмотки. Ее концы соединяются с пластинами коллектора, к которому, в свою очередь, примыкают щетки – через них обмотка якоря соединяется с внешней цепью. Щетки занимают определенное положение по отношению к полюсам двигателя. В некоторых электроинструментах имеется поворотный щеткодержатель-траверса, благодаря ему положение щеток можно изменять. Это позволяет сохранить мощность при работе в режиме реверса. В остальных случаях вращение в обратном режиме включают электронные магнитные пускатели.

Принцип действия

Двигатель работает за счет электромагнитной индукции. При подаче напряжения на графитовые щетки, они замыкаются с ротором. По его обмотке проходит электрический ток. Так как ротор находится внутри магнитного поля статора, на него начинают действовать силы Ампера. На концах якоря они направлены в противоположные стороны, что создает крутящий момент. Ротор поворачивается на 180°. В этот момент крутящий момент становится равным нулю. Что бы вращение продолжалось необходимо переключить направление тока — провести коммутацию. По коллектору, который начал вращаться вместе с ротором, скользят щетки, в нужный момент они переходят с одной пластины на другую, меняя направление тока в обмотках ротора.

Частота вращения двигателя регулируется за счет изменения магнитного поля статора, которое в свою очередь генерируется током возбуждения двигателя. На этот ток можно повлиять реостатом, транзистором, т. е. любым устройством с активным сопротивлением. Таким образом, осуществляется электронная регулировка скорости.

Недостатки

Слабое место коллекторного двигателя — графитовые щетки, в процессе эксплуатации они истираются. При интенсивной нагрузке их приходится часто заменять. Кроме того, такой двигатель шумит и вибрирует во время работы, особенно на больших скоростях. Бороться с этими недостатками помогает использование в конструкциях качественных деталей и внешних антивибрационных элементов.

Бесколлекторный двигатель

Существует вид двигателей постоянного тока, в которых отсутствует щеточно-коллекторный узел. Ток в них изменяется с помощью электронных переключателей, что избавляет конструкцию от наличия щеток. Такие моторы называют вентильными. Принцип их работы аналогичен описанному выше. От коллекторных их отличает конструкция: магниты размещены на роторе, а обмотка на статоре.

Датчик углового положения ротора указывает электронному блоку, когда нужно менять направление тока. Единственный недостаток вентильного двигателя — дорогостоящие детали. По этой причине в ручных электроинструментах в основном используются коллекторные двигатели, с вентильным — лишь единичные модели: компании Makita и Hitachi предлагают аккумуляторные ударные шуруповерты, называя их инструментами будущего.

Редуктор

Механическую энергию, которую вырабатывает двигатель, нужно передать на рабочий орган машины (шпиндель). Эту функцию выполняет редуктор. Часто его называют понижающим. Скорость вращения входного вала высокая, механическая передача (одна или несколько) преобразует ее так, что на выходном валу получается меньшее число оборотов, но высокий крутящий момент.

В ручных машинах применяют разнообразные виды механических передач: зубчатая, ременная, цепная, планетарная. В большинстве случаев на выходе получается вращение. Но есть инструменты, в которых этот вид движения преобразуется в другой.

Ударный механизм перфоратора работает следующим образом. На валу установлен «пьяный» подшипник — качающийся привод, которой преобразует вращательное движение от двигателя в поступательное – цилиндра. В пространстве между цилиндром, поршнем и бойком, находится воздух. Он сжимается и заставляет поршень перемещаться сначала вперед к бойку, а затем возвращает его в исходное положение.

Редуктор электролобзика преобразует вращение вала двигателя в возвратно-поступательное движение ползуна. Расположенный вертикально ползун перемещает пилку вниз и вверх. Пилка опирается на опорный ролик. Наличие функции маятникового хода означает, что опорный ролик и вилка, на которой он держится, могут отклоняться назад. В результате пилка, кроме основного, совершает движение вперед и назад. Это увеличивает скорость прямолинейного реза. Ступени маятникового хода задаются степенью отклонения ролика.

В вибрационных шлифмашинах эксцентрик, установленный на валу, так преобразует вращательное движение, что подошва всего лишь колеблется с маленькой амплитудой. В эксцентриковых шлифовальных машинах вращательное движение рабочего органа сохраняется, но эксцентрик добавляет ему колебания. Такие преобразования позволяют выполнять с помощью этих инструментов тонкую шлифовку.

Особенности редукторов

Для пользователя имеет значение, из каких деталей изготовлен редуктор, от этого зависит его надежность и срок службы всего электроинструмента. В моделях бытового класса часто используются шестерни из пластмассы, в профессиональных — редуктор полностью металлический. Преимуществом считается, если и корпус то же выполнен из металла. В этом случае инструмент лучше выдерживает большие нагрузки и удары.

Важной функцией, которую может выполнять редуктор, является ступенчатое изменение частоты вращения выходного вала. Она доступна на отдельных моделях дрелей, шуруповертов. Механическое переключение скоростей позволяет работать с меньшей скоростью и большим крутящим моментом на первой передаче и с более высоким числом оборотов – на второй. Если сравнить технические характеристики в цифрах, то можно сразу заметить, что инструменты с двухскоростным (трехскоростные встречаются редко) редуктором отличаются большим числом оборотов по сравнению с обычными моделями, в которых обороты регулируются только электроникой. Эта особенность обеспечивает высокую производительность и оптимальный подбор режима работы.

Устройства управления

Для питания двигателя в электроинструментах используются различные схемы, в том числе микропроцессорные электроприводы. Обязательным элементом любой системы является выпрямитель. Он преобразует переменный ток сети в постоянный, который подается на электродвигатель. В аккумуляторных инструментах, которые питаются от батарей, выпрямитель не требуется.

Скорость вращения регулирует преобразователь частоты. Самый простой его вариант — это несколько реле, с помощью которых число оборотов можно установить вручную. В систему так же могут входить магнитные пускатели с кнопкой для изменения направления вращения двигателя (функция реверса). Устройство управления двигателем размещают под рукояткой или вблизи нее, где на корпус выводятся курок-выключатель, колесико регулировки скорости, кнопка реверса.

Для безопасной работы

К ручным инструментам предъявляются особые требования, связанные с безопасностью работы. Электропроводящие детали покрывают специальным материалом для защиты пользователя от поражения током. Многие производители, кроме основной изоляции, на случай ее повреждения, применяют дополнительную, получая, таким образом, двойную. Остальные защитные устройства, такие как муфты, фиксаторы применяются в зависимости от вида инструмента.

Как проверить якорь двигателя на предмет повреждения обмоток

Иногда мы получаем этот вопрос от наших клиентов: «Как я могу быстро проверить мою арматуру, чтобы убедиться, что она в порядке?»

Если у вас есть доступ к вольт / омметру, вы можете выполнить три быстрые проверки, которые покажут вам, правильно ли работает якорь двигателя. Но сначала мы должны понять некоторые основы конструкции арматуры.

Базовая конструкция якоря

Якорь (на фото справа) имеет непрерывную серию обмоток от каждого стержня на коммутаторе, которые обвивают зубцы железной стопки и соединяются со следующим стержнем на коммутаторе.Обмотка продолжает таким же образом обматывать якорь. Петли представляют собой одиночные или параллельные проводники (провода), которые могут проходить любое количество раз вокруг зубцов стопки (называемых витками в катушке). Диаметр провода может быть разным, в зависимости от конструкции двигателя. Каждый провод изолирован эмалевым покрытием, изолирующим его от всех остальных проводов в контуре, и заканчивается только на шине коммутатора. Витки в каждой катушке наматываются на железную стопку, создавая электромагнит.При подаче напряжения в якоре двигателя создается электромагнитное поле. Это электромагнитное поле взаимодействует с магнитными полями постоянных магнитов в двигателе (в случае двигателя с постоянными магнитами) или с электромагнитным полем, создаваемым статором (в случае универсального двигателя). Эти магнитные силы притягивают друг друга, создавая крутящий момент на валу якоря, заставляя его вращаться.

Если двигатель приводится в движение слишком сильно для окружающей среды, и температурам может быть позволено подняться за пределы тепловых пределов изоляции, возможно, что изоляция на проводах сломается и закорочится вместе, или замкнет блок якоря.Если обмотки закорочены вместе, электромагнитные поля не могут быть созданы для этой катушки, что приведет к хаотической работе двигателя или отказу всего двигателя.

Испытание якоря № 1

Для проверки состояния обмоток якоря, вероятно, придется снять якорь с двигателя. Однако, если конструкция двигателя имеет внешние держатели щеток, вы можете отвинтить колпачки щеток и снять щетки. В зависимости от размера щетки это может обеспечить доступ к коммутатору без снятия якоря с двигателя.

Первая проверка, чтобы увидеть, не закорочены ли обмотки якоря, – это тест «Сопротивление 180 °». С помощью вольт / омметра можно проверить сопротивление последовательных обмоток, соединенных между двумя шинами коммутатора каждой катушки. Установите измеритель на измерение сопротивления (Ом), а затем измерьте сопротивление на двух переключающих планках на 180 ° друг от друга. Поверните якорь и проверьте сопротивление между каждой парой стержней на коммутаторе. На рисунке 3 изображен коммутатор на 32 бара, поэтому эту проверку необходимо проводить между каждой из 16 пар.Сопротивление, которое вы будете измерять, зависит от количества витков в каждой катушке и калибра используемого провода. Это также зависит от рабочего напряжения, на которое рассчитан двигатель. Например, двигатель на 90 В постоянного тока будет иметь меньшие проводники и большее количество витков на катушку для повышения сопротивления, тогда как двигатель на 12 В постоянного тока будет иметь более крупные проводники и меньшее количество витков на катушку для снижения сопротивления. Хотя вы, вероятно, не знаете предполагаемое значение сопротивления якоря, каждое измерение должно показывать примерно одно и то же.Если сопротивление резко меняется, проблема может быть в

.

обмоток. Падение сопротивления может указывать на короткое замыкание между проводами в катушке. Огромный всплеск сопротивления может указывать на то, что провод перегоревший или обрыв, прерывая цепь.

Испытание якоря № 2

Вторая проверка – это тест «Сопротивление от бара до бара» (на фото справа). Это проверит каждую катушку в якоре двигателя. Опять же, конкретное значение зависит от конструкции двигателя (количество проводов на петлю, количество витков на катушку и калибр проводов).Как и в случае с первым тестом, важно отметить, что каждое измерение должно быть примерно одинаковым. (Примечание: сопротивление, которое вы будете измерять в этом тесте, будет намного меньше, чем в первом тесте, потому что вы будете измерять только одну катушку. В первом тесте измеряется сопротивление всех катушек, последовательно соединенных между собой. баров.) Как и в тесте № 1, падение сопротивления будет указывать на короткое замыкание между проводами в этой катушке, а скачок сопротивления может указывать на сломанный или сгоревший провод в катушке.

Испытание якоря № 3

Третье и последнее испытание заключается в измерении сопротивления каждого стержня коммутатора железному блоку якоря. Если пакет якоря двигателя прижат непосредственно к валу якоря, вы можете использовать вал якоря для измерения. Однако в некоторых случаях даже вал якоря изолирован от якоря. В этом случае вам придется проводить измерения непосредственно от каждой стержневой коммутатора до стека якоря. В любом случае стержни коммутатора никогда не должны иметь электрического соединения с блоком якоря и / или валом якоря.

Если какое-либо из этих измерений не удалось, можно предположить, что якорь поврежден.

Не уверены, какой тип двигателя подходит для вашего применения? Попробуйте наш простой инструмент поиска двигателей.

технических советов | Моторные испытания

Анализ цепи двигателя (MCA ™) использует три уникальных теста IND, Dynamic (DYN) и Z-Fi для проверки как изоляции обмотки, так и сопротивления изоляции относительно земли. Коэффициент рассеяния (DF), емкость (C) относительно земли и сопротивление изоляции относительно земли (INS) используются для проверки изоляции заземленной стены.Емкость – это способность тела, системы, цепи или устройства накапливать электрический заряд. DF – это отношение между потерями резистивной мощности и потерями реактивной мощности изоляционного материала. Это используется для обнаружения загрязненных или перегретых обмоток. Основная причина теста INS – безопасность. INS выполняется путем подачи высокого постоянного напряжения между обесточенными токоведущими проводниками (обмотками) и корпусом машины или землей.

Режим проверки IND используется для проверки трехфазных асинхронных двигателей переменного тока с короткозамкнутым ротором с номинальным напряжением менее 1000 В.В этом режиме тестирования выполняются статические и опциональные тесты DYN изоляции обмотки и сопротивления изоляции относительно земли. Используйте тест IND во время планового технического обслуживания по состоянию (CBM) на оборудовании, имеющем ранее сохраненное эталонное значение Test Value Static ™ (TVS ™). Контрольные значения TVS ™ – это быстрый и простой способ определить, меняется ли состояние двигателя. Тест DYN может определить состояние как ротора, так и статора, если двигатель отключен от ведомой нагрузки.

Z-Fi Test Mode используется на всех типах двигателей переменного тока (любого напряжения), генераторах и трансформаторах.При низковольтных испытаниях автоматически выполняются все статические испытания: DF / C, INS, импеданс, индукция, фазовый угол, частотная характеристика тока (I / F) и вычисляется TVS. Тестовый режим Z-Fi
должен использоваться на всем оборудовании среднего или высокого напряжения (более 1000 В) и должен использоваться на установленном оборудовании без TVS ™ Reference. Причина, по которой тест Z-Fi используется на двигателях без предварительного TVS, заключается в том, что вы хотите определить текущее состояние двигателя. Как только вы сгенерируете значение TVS ™, вы можете приступить к тренду данных.В тестовом режиме Z-Fi вы не выполняете DYN (динамический тест статора и ротора), потому что к двигателю подключена нагрузка или привод, и проверка нецелесообразна.

Можно ли выполнить тест DYN в режиме Z-Fi? Тест DYN не предлагается в тестовом режиме Z-Fi. Думайте об этом как об исходном состоянии, чтобы узнать, в каком состоянии двигатель, без эталонного теста. Это оборудование, как правило, уже установлено
без возможности вращения вала двигателя, т. Е. Подключено к коробке передач, погружному устройству или насосу.

Загрузить технический совет

Методы обнаружения трещин на стержнях ротора в электродвигателях

Прежде чем читать об этих различных испытаниях, пожалуйста, ознакомьтесь с нашими последними статьями по теории электродвигателей и трещин на стержнях ротора:

Помимо простого визуального осмотра, ниже приводится краткое изложение наиболее распространенных методов обнаружения трещин в стержнях ротора, а также закороченных пластин в роторе асинхронного электродвигателя. Многие из этих испытаний необходимо проводить в мастерской по ремонту электродвигателей.

ТЕСТ ГРОУЛЕРА – Этот тест проводится с ротором вне статора. Поток тока индуцируется через ротор, возбуждая многослойный сердечник, обернутый проволокой, и помещая этот сердечник близко к ротору. Стержни ротора намагничены, и с помощью железных опилок / ножовки вы определяете прерывание тока через стержень ротора или треснувший стержень. Тест лучше всего работает с нагретым ротором.

ИСПЫТАНИЕ ОДНОФАЗНОГО РОТОРА – Этот тест выполняется, когда двигатель все еще находится в рабочем состоянии.Однофазное питание (низкое напряжение, несколько ампер) подается на двигатель при медленном вращении ротора. Аналоговый измеритель контролирует одну ногу (фазу) в поисках любых колебаний в потребляемом токе. Если ток статора снижается или уменьшается, это свидетельствует о наличии трещин на одной или нескольких планках ротора. Опять же, этот тест лучше всего проводить с нагретым ротором.

ИСПЫТАНИЕ РОТОРА ВЫСОКИМ ТОКОМ – Это испытание выполняется путем пропускания сильного тока через вал ротора (ротор вне статора) и теплового сканирования (инфракрасное или термосканирование) ротора O.D. поиск закороченных пластин. Эти закороченные ламели вызывают локальные горячие точки, которые вызывают неравномерный нагрев ротора. Это приводит к изгибу ротора и выходу его из равновесия. Этот локализованный нагрев также может вызвать напряжение в стержнях, преждевременное растрескивание и усталость стержней. Этот тест также позволит выявить неплотную посадку ротора на вал с натягом.

АНАЛИЗ ТОКА ИНДУКЦИОННОГО ДВИГАТЕЛЯ (ТЕСТ СПЕКТРА ТОКА) – Этот тест выполняется, когда двигатель находится под нагрузкой 50–100%. Ротор индуцирует токи обратно в обмотки статора.Эти токи появляются в виде боковых полос вокруг пика частоты питающей сети (60 Гц) и являются функцией количества полюсов двигателя и частоты скольжения. Сравнивая амплитуды боковой полосы, вы можете оценить количество сломанных стержней ротора. Этот тест самый точный и надежный.

АНАЛИЗ СПЕКТРА ВИБРАЦИИ – Этот тест позволяет обнаружить трещины или ослабленные стержни под нагрузкой. Под нагрузкой вибрация будет модулироваться со скоростью, равной количеству полюсов, умноженному на частоту скольжения.При сломанной штанге ротора амплитуда биений увеличивается с нагрузкой. Треснувший стержень ротора также может вызвать локальный нагрев ротора, который вызывает неравномерное расширение и изгиб ротора. Это приводит к дисбалансу и сильной 1-кратной вибрации от скорости движения, а также к боковым полосам, связанным с частотой скольжения. Ослабленные стержни ротора могут вызывать аналогичные симптомы, а также проявлять вибрацию на частотах прохождения стержней ротора. Этот тест не будет отображаться при работе без нагрузки, потому что сломанный стержень ротора не может проводить ток.Когда он находится в зоне высокого магнитного потока, магнитные силы на роторе неуравновешены. Поскольку ток, протекающий через стержень ротора, пропорционален скольжению, без нагрузки, когда ток ротора низкий, стержень практически не имеет магнитных сил, действующих на него.

Тодд А. Хэтфилд, вице-президент по проектированию и ремонту

HECO – Все системы идут

269-381-7200

thatfield@hecoinc.com

Об авторе:

Тодд А.Хэтфилд является совладельцем HECO и вице-президентом по проектированию и ремонту. Он имеет более чем 35-летний опыт работы в области ремонта и проектирования генераторов и электродвигателей. Тодд имеет степень бакалавра в области электротехники и специализируется в следующих областях: модернизация и проектирование электрических и механических двигателей, анализ первопричин отказов и качественное восстановление электродвигателей.

Flashover: причины и способы устранения повреждений щеткодержателей, коммутаторов – Библиотека ресурсов – EASA

Чак ​​Юнг
Старший специалист службы технической поддержки EASA

Бывают случаи, когда двигатель или генератор постоянного тока выходит из строя, и заказчик хочет знать, почему это произошло.Один из типов сбоев, который, кажется, стимулирует оживленную беседу, – это когда сбой вызывает серьезное повреждение щеткодержателей и коммутатора. Термин «пробой» описывает появление неисправности; само название передает точный мысленный образ неудачи. См. Рисунок 1.

Вопросы, которые возникают дальше, предсказуемы: «Что это вызвало?» и «Что можно сделать, чтобы предотвратить рецидив?» Или, если мотор недавно ремонтировали: «Что вы сделали с моим мотором, чтобы это вызвать ?!» Цель этой статьи – помочь вам ответить на эти вопросы.

Причины перекрытия можно частично объяснить изоляционными свойствами воздуха и законом Ома. Воздух является электрическим изолятором, хотя напряжение пробоя диэлектрика воздуха низкое по сравнению с изоляционными материалами, которые мы используем в электродвигателях. Внутри работающего двигателя постоянного тока мы обнаруживаем тепло, углеродную пыль и другие загрязнения и, возможно, даже влажность. Каждый из них снижает диэлектрическую прочность воздуха.

Что касается закона Ома, E / R = I; намотчики часто используют это для оценки шунтирующих полей и экстраполяции повышения температуры этих полей.Но это касается и цепи якоря.
В момент подачи питания на двигатель постоянного тока до того, как якорь начинает вращаться, ток якоря ограничивается только доступной мощностью источника питания в кВА.

Рассмотрим пример двигателя мощностью 500 л.с. с цепью якоря 500 В. Статическое сопротивление цепи якорь-межполюсник измерялось всего 0,02 Ом, поэтому ток якоря короткого замыкания может достигать 25 000 ампер, если у привода достаточно кВА: 500 / 0,02 = 25 000 ампер.

Воздействие на арматуру
К счастью, приводы увеличивают напряжение якоря, а не прикладывают его мгновенно.Как только якорь начинает вращаться, индуктивность, обеспечиваемая якорем, становится фактором подавления тока якоря. Перефразируя ныне несуществующий Стандарт IEEE 66: Когда напряжение E подается на цепь, состоящую из последовательно соединенных сопротивления и индуктивности L, максимальная скорость нарастания задается уравнением di / dt = E / L ампер в секунду; где E равно вольтам, а L равно генри. Другими словами, ток якоря быстро уменьшается с увеличением скорости якоря.

Каждый двигатель постоянного тока можно использовать в качестве генератора, механически управляя им и подавая ток на поля.При работе в качестве двигателя бывают случаи, когда двигатель может приводиться в движение ремонтной нагрузкой (например, загруженный конвейер, спускающийся с горы, или подъемник, опускающий тяжелый груз). Когда это происходит, создаваемая противо-эдс (электродвижущая сила) преодолевает приложенную ЭДС, и вероятен пробой. С точки зрения непрофессионала, рабочие условия вызывают быстрое увеличение тока якоря, а генерируемые напряжение / ток вызывают пробой.
Список рабочих событий, которые могут вызвать пробой, приведен в таблице 1.

Если межполюсные соединения не отрегулированы правильно для поддержания нейтрального положения щетки во всем диапазоне рабочих нагрузок, смещение нейтрали приводит к возникновению дуги по мере увеличения нагрузки за пределами области черной полосы. Это само по себе может вызвать пробой. (Область черной полосы можно описать следующим образом: ослабление / усиление межполюсников, независимо от всего остального, до тех пор, пока щетки не начнут зажигать искру, образуя полосу, внутри которой не возникает искры. Эта полоса называется «черной полосой». дополнительную информацию см. в разделе «Сборка и окончательное тестирование» в «Основах работы с постоянным током и советов по ремонту».)

Профилактические мероприятия
Работа над тем, чтобы помочь вашему клиенту понять основы работы двигателя постоянного тока, может иметь большое значение для того, чтобы помочь ему избежать проблем. Один из самых ярких «спусковых механизмов» пробоя – это заказчик, который устанавливает заново отремонтированный составной двигатель с более чем 50% компаундирования. (Процентное сложение описывает процент общего потока поля, вносимого последовательными полями при полной нагрузке.) Они проверяют вращение и обнаруживают, что двигатель необходимо реверсировать.Все мы знаем, что правильный способ сделать это – поменять местами провода A1 и A2 (большие провода, которые тщательно заклеены лентой). Но, по словам заказчика, гораздо проще поменять местами шунтирующие полевые выводы (они меньше и, вероятно, удерживаются в клеммной колодке винтами). Этот способ работал в прошлом – с прямыми параллельными двигателями.

Для машины с составной обмоткой этот быстрый способ сэкономить время изменил двигатель с кумулятивного соединения на дифференциал. Мотор отлично работает без нагрузки и даже при умеренной нагрузке.Но когда нагрузка увеличивается до такой степени, что серия перекрывает шунтирующие поля, происходит катастрофа. Поскольку это недавно отремонтированный двигатель, очень высока вероятность, что ваш клиент обвинит вас. В конце концов, вы просто восстановили мотор. Поэтому важно научить клиента избегать именно такой ситуации. (И да, у меня было много-много звонков, когда только что установленный двигатель выходил из строя точно так, как описано выше.)

Если кто-то винит в пробое «настройки привода», это означает, что привод слишком быстро ускоряет или замедляет двигатель.В таком случае компетентный техник по приводам сможет отрегулировать это, чтобы снизить вероятность пробоя. Вместо этого обвинение привода может означать, что двигатель находится в приложении, требующем рекуперативного привода, но заказчик заменил привод на менее дорогую модель, которая не может работать в рекуперативном режиме. (И заказчик может не признать, что сделал это, пока вы не решите проблему.) Одним из примеров может быть двигатель с комбинированной обмоткой, приводящий в движение американские горки. Когда автомобили едут по инерции под уклон, используется регенеративный режим, чтобы предотвратить опасное чрезмерное ускорение.

Для двигателя с составной обмоткой в ​​таком случае требуется привод, который имеет точки подключения для шунта, якоря и отдельных последовательных выводов возбуждения. Это позволяет двигателю работать с кумулятивным соединением в обоих направлениях вращения. Если двигатель с комбинированной обмоткой работает от привода только с выводами цепи шунта и якоря, в реверсивном приложении он будет накапливаться в одном направлении, но дифференцированно смешиваться в противоположном направлении. Чем выше процентное соотношение, тем выше риск нестабильности скорости и / или пробоя.См. Таблицу 2.

Для любого двигателя постоянного тока существует несколько профилактических мер, снижающих вероятность пробоя. Первый из них – просто снять фаску на концах стержней коммутатора. Напряжение напряжения изменяется экспоненциально обратно пропорционально радиусу. Снятие фаски с обычного квадратного угла на конце коммутатора до радиуса 1/16 дюйма (1,6 мм) снижает напряжение примерно до 15%, что значительно снижает вероятность возникновения пробоя. См. Рисунок 2.

Добавить защиту от пробоя
Если у клиента хронические проблемы с пробоем, извлеките урок из отрасли тягового двигателя и добавьте защиту от пробоя.Установите четыре равноотстоящих коротких отрезка стального уголка на одной линии с концом области струнной ленты. Болтовое соединение должно быть электрически прочным, а край, ближайший к коммутатору, должен быть голым металлом (без краски или другого покрытия). Голый металл обеспечивает надежный путь к земле в случае возникновения дуги, что сводит к минимуму повреждение дорогостоящих щеточных ящиков и коммутатора. См. Рисунок 3.

Обнаружение перекрытия коммерчески доступно и надежно. Давно известно, что в момент начала пробоя полярность поля меняется на противоположную.Автоматические контрольно-измерительные приборы, контролируя полярность тока возбуждения, могут отключить двигатель до того, как ток короткого замыкания вызовет повреждение.

Если применяется вентилятор, нагнетатель или нисходящий конвейер, где двигатель может запускаться, когда нагрузка вращается в обратном направлении, решением может быть тормоз – механический или иной, связанный с приводом для отпускания тормоза, когда мотор запускается. Один из вариантов, который может рассмотреть конечный пользователь, – использовать шунтирующие поля в качестве динамического тормоза.В этом случае ток возбуждения не должен превышать 1/3 номинального тока возбуждения шунта. В противном случае шунтирующие поля могут перегреться и преждевременно выйти из строя.

Производитель имеет большую свободу действий, чем мы, ремонтирующие, поэтому часто можно увидеть более крупные машины, разработанные с компенсирующей обмоткой (также известной как «лицевые планки полюсов»), встроенной на лицевую сторону каждого полюса возбуждения для эффективного увеличения влияния межполюсных полюсов. . Эти компенсирующие обмотки, как и межполюсные, должны быть правильно подключены, чтобы обеспечить правильную межполюсную силу.Неправильно подключенные межполюсные клеммы или компенсационные обмотки (т.е. неправильное количество цепей) радикально изменяют характеристики и с большей вероятностью могут вызвать искру и / или пробой.

Справочные и учебные материалы по теме

Распечатать

Индуцированное напряжение – обзор

3.1.3.2 Цепь ротора

Вращающееся магнитное поле в воздушном зазоре индуцирует напряжения в цепи ротора, а также в цепи статора. Это индуцированное напряжение становится источником напряжения, приложенного к цепи ротора.Подобно уравнению. (3.17), индуцированное в цепи ротора напряжение может быть выражено как

(3.18) Er = 4.44NrϕKωrfr

, где Nr – общее количество витков на фазу, Kωr – коэффициент намотки для обмоток ротора, а fr – частота индуцированного напряжения в обмотке ротора.

Поскольку обмотка ротора испытывает изменение магнитного потока из-за разницы в скорости между вращающимся магнитным полем и ротором, частота fr индуцированного напряжения в цепи ротора становится разницей fs-f между частотой fs вращающегося магнитного поля. поле и частота вращения f ротора.Таким образом, индуцированное напряжение Er зависит от скорости ротора как

(3,19) Er = 4,44NrϕKωr × fr = 4,44NrϕKωr × (fs − f)

В состоянии покоя ( f = 0) частота fr такая же, как частота статора fs. Таким образом, индуцированное напряжение в обмотке ротора будет максимальным как

(3.20) Er0 = 4.44NrϕKωrfs

В этом случае, как и в случае с трансформатором, отношение напряжений, наведенных в двух обмотках, равно отношению их количество ходов.

Индуцированное напряжение в закороченной обмотке ротора создает ток ротора.Крутящий момент в обмотке ротора создается за счет взаимодействия между этим током ротора и вращающимся магнитным полем статора. После этого ротор начнет вращаться. Предположим, что ротор в конечном итоге достигает установившейся скорости n (об / мин). Эта скорость ротора всегда меньше скорости вращающегося магнитного поля статора (т. Е. Синхронной скорости). Разница между синхронной скоростью ns и скоростью n ротора называется скоростью скольжения . Скорость скольжения, выраженная как часть синхронной скорости, называется скольжением s и может быть определена как

. Следует отметить, что скольжение является очень важным фактором в асинхронном двигателе, поскольку большинство его рабочих характеристик соответствует асинхронному двигателю. Двигатель, такой как развиваемый крутящий момент, ток, КПД и коэффициент мощности, зависит от рабочего скольжения.Рабочее скольжение зависит от нагрузки. Увеличение нагрузки приведет к замедлению ротора и увеличению скольжения. Уменьшение нагрузки приведет к ускорению ротора и уменьшению скольжения. Типичный асинхронный двигатель работает в диапазоне скольжения 0,01–0,05, т. Е. 1–5%. Например, четырехполюсный двигатель, работающий на частоте 60 Гц, имеет синхронную скорость 1800 об / мин. Если частота вращения ротора при полной нагрузке составляет 1765 об / мин, то скольжение составляет 1,9%.

Теперь рассмотрим индуцированное напряжение в обмотке ротора, когда ротор вращается со скоростью n (скольжение s ).Частота fr в цепи ротора при скольжении s называется частотой скольжения и задается как

(3,22) fr = fs − f = sfs

Из уравнения. (3.20) наведенные напряжения в цепи ротора при скольжении с становятся равными

(3.23) Er = 4.44NrϕKωr × fr = 4.44NrϕKωr × sfs = sEr0

. обмотка ротора прямо пропорциональна скольжению. Когда ротор неподвижен (т.е. с = 1), наибольшее напряжение индуцируется в цепи ротора.По мере увеличения скорости ротора наведенное напряжение уменьшается. Если скорость ротора равна синхронной скорости, то индуцированное напряжение становится равным нулю.

Теперь мы готовы обсудить эквивалентную схему обмотки ротора. Из уравнения. Из (3.23) видно, что напряжение источника в цепи ротора sE0r. Эквивалентная схема ротора с сопротивлением Rr и индуктивностью рассеяния Llr цепи ротора изображена на рис. 3.19A. Эквивалентная схема ротора на рис.3.19A находится на частоте ротора fr. Таким образом, мы не можем объединить эту схему ротора с эквивалентной схемой статора, показанной на рис. 3.16, в единую схему, потому что две схемы различаются по рабочей частоте. Следовательно, нам нужно настроить частоту ротора, чтобы объединить две цепи. Разделив напряжение и импеданс, показанные на рис. 3.19A, на скольжение s , мы получим эквивалентную схему ротора, показанную на рис. 3.19B. В схеме ток ротора такой же, как на рис. 3.19А, но его рабочая частота равна частоте статора fs.Таким образом, это становится эквивалентной схемой ротора, если смотреть со стороны статора. Эти две цепи теперь можно соединить вместе, учитывая отношение витков a (= Ns / Nr) обмотки статора и обмотки ротора.

Рисунок 3.19. Эквивалентная схема ротора. (A) относится к стороне ротора и (B) относится к стороне статора.

Полная эквивалентная схема для каждой фазы трехфазного асинхронного двигателя показана на рис. 3.20.

Рисунок 3.20. Полная схема замещения фаз трехфазного асинхронного двигателя.

Эта эквивалентная схема аналогична схеме трансформатора, за исключением эффектов переменной скорости. Величины, которые отражаются от ротора к статору, обозначены штрихом (‘). С этого момента мы будем пропускать главный символ.

Подобно трехфазным токам обмотки статора, трехфазные токи, индуцируемые в обмотке ротора, также создают вращающееся магнитное поле Fr в воздушном зазоре, как показано на рис. 3.21A. С точки зрения конструкции ротора, это вращающееся магнитное поле Fr ротора вращается со скоростью nr (= ns-n).Поскольку сам ротор вращается со скоростью n , с точки зрения конструкции статора вращающееся магнитное поле ротора вращается с синхронной скоростью ns (= nr + n). Таким образом, как магнитное поле статора, так и магнитное поле ротора всегда вращаются в воздушном зазоре с одинаковой синхронной скоростью. Эти магнитные поля статора и ротора поэтому остаются неподвижными по отношению друг к другу, как показано на рис. 3.21B. Считается, что взаимодействие между этими двумя полями создает крутящий момент.

Рисунок 3.21. Вращающиеся магнитные поля. (A) Магнитное поле от тока ротора и (B) магнитное поле от токов статора и ротора.

Относительно надежности электродвигателей: ESA, MCSA, стержни ротора, неисправность вала и износ подшипников

Износ материала является основной причиной деградации электрических машин и приводного оборудования или трансмиссии. Износ вызывается либо нормальной работой, либо ненормальными условиями, а также зависит от типа оборудования и области применения. Влияние износа электрических машин и связанных с ними трансмиссий оказывает значительное влияние на надежность систем, связанных с электрическими машинами.Посредством обнаружения износа можно выполнить оценку риска вместе с оценкой времени до отказа с помощью таких технологий, как анализ электрических характеристик (ESA), а для электродвигателей – анализ сигнатур тока двигателя (MCSA).

Поскольку основным методом устранения проблем с надежностью является интрузивное обслуживание, способность оценить состояние машины и связанный с ней износ трансмиссии имеет решающее значение. Две из технологий, которые позволяют инженеру или технику незаметно оценить состояние машины, – это ESA и MCSA.ESA был первоначально разработан Oak Ridge National Laboratories (ORNL) для обеспечения улучшенного метода определения состояния моторных клапанов (MOV) в условиях безопасности атомных электростанций. MCSA имеет множество источников, среди которых наиболее распространенная разработка, связанная с Университетом Эденборо, предназначена для тестирования электродвигателей морских буровых установок. Развитие обеих технологий восходит к концу 1970-х и 1980-х, а их коммерческое применение началось примерно в 1990 году.

Технология значительно продвинулась с 1980-х годов, поскольку она была применена к дополнительным типам электрических машин, включая электродвигатели всех типов и генераторы всех типов.Накопленный опыт также показал способность ESA и MCSA обнаруживать износ трансмиссии. MCSA часто можно найти в некоторых системах сбора данных о вибрации, в то время как ESA требует возможностей анализатора мощности.


Основные различия между ESA и MCSA включают:

♦ MCSA предоставит аналитическую информацию только по вопросам, связанным с электродвигателями и приводным оборудованием. Он может поддерживать технологии, такие как анализ вибрации, для подтверждения электрического износа и подобных неисправностей, обнаруженных при вибрации.Однако при использовании неисправность, обнаруженная в машине, может быть связана с другими машинами в той же ветви трансформатора.

♦ ESA дает возможность проверять как питание, так и нагрузку, а также определять, вызвана ли неисправность проверяемой машиной или машиной в другом месте в ветви трансформатора. Анализ сигнатуры напряжения используется для обнаружения проблем перед точкой тестирования, в то время как анализ сигнатуры тока используется для обнаружения проблем после точки тестирования.

♦ ESA обеспечивает возможность проверки крутящего момента, связанного с воздушным зазором машины. Это позволяет пользователю наблюдать проблемы скручивания, вызванные источником питания.

♦ ESA дает возможность оценивать качество электроэнергии в системе.


В оставшейся части этой статьи мы будем использовать термин «ESA» для оценки износа системы электрических машин, а термин «электрическая машина» относится как к электродвигателям, так и к генераторам.Кроме того, по мере того, как мы продолжаем обсуждение того, как выполняется анализ, сигнатуры остаются такими же, если мы смотрим на текущие сигнатуры для моторных систем и сигнатуры напряжения для генераторных систем.


ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ
Современные сборщики данных заменили экспериментальное оборудование 1980-х годов, и множество устройств ESA и MCSA легко доступны. Тип собираемых данных включает среднеквадратичные значения напряжения и тока, а также мгновенные колебания напряжения и тока.Сигналы RMS обеспечивают представление нагрузки во времени, а мгновенные данные преобразуются с помощью быстрого преобразования Фурье (БПФ), чтобы обеспечить анализ амплитуды и частоты.

В большинстве внешних технологий, таких как анализ вибрации, датчик является внешним по отношению к машине и собирает данные, относящиеся к движению компонентов или разряду через компоненты. В ESA преобразователь представляет собой воздушный зазор машины с зажимами напряжения и токовыми зажимами, собирающими данные.Движение ротора в воздушном зазоре или в области между статором и ротором вызывает изменения магнитного поля и, как следствие, тока. Движение ротора очень небольшое, однако изменение тока и относительной силы может быть достаточно значительным из-за закона обратных квадратов полей.

Сборщики данных для измерений ESA представляют собой разновидности анализаторов мощности, которые обладают разрешением и точностью для получения необходимых данных и колебаний форм сигналов напряжения или тока.Это обеспечивает добавление анализа мощности к возможностям устройств ESA для поиска неисправностей в системе, которые могут быть недоступны в приборах, поддерживающих только MCSA.

Дефекты трансмиссии также вызывают поперечное движение ротора и рамы / сердечника статора, что дает возможность оценивать состояние компонентов вне электрической машины. С добавлением анализа кручения с помощью нескольких коммерческих устройств ESA можно определить влияние либо органов управления электрической машиной, либо ведомой нагрузки.

Данные определяются путем просмотра пикового напряжения или тока и обратного отсчета от пика в дБ, так что относительная сила, воздействующая на место повреждения или пики, может быть связана с пиковым напряжением или током. Его часто называют -дБ, или дБ вниз, и, в отличие от других технологий, таких как анализ вибрации, нагрузка на него относительно не влияет. Это дает возможность отслеживать износ электрических машин и трансмиссии с течением времени без дублирования условий эксплуатации.


ОЦЕНКА СЛОМАННЫХ ПРУТОВ РОТОРА
Самая известная возможность ESA – обнаружение сломанных стержней ротора (см. Рис.1). Обычно неисправность в больших асинхронных двигателях, в которых используются стержни из меди или алюминиевого сплава, в отличие от машин меньшего размера с литыми алюминиевыми или медными стержнями, сломанные стержни ротора являются результатом износа и охрупчивания материалов, которые часто возникают из-за слишком большого количества запусков или значительные колебания нагрузки. Когда ротор меняет скорость, он выделяет тепло, и ему требуется время для охлаждения. На более крупных и высокоинерционных машинах и нагрузках количество тепла может быть значительным, а время охлаждения может увеличиваться, что приводит к меньшему количеству запусков за раз по мере того, как электродвигатели становятся крупнее.



Рис. 1. Поломка стержней ротора


Обращаясь к уравнениям 1, 2 и 3 ниже, обратите внимание, что машина будет ускоряться в зависимости от инерции двигателя и нагрузки. При этом возникают потери в киловатт-секундах, которые можно перевести на повышение температуры в медных или алюминиевых прутках.

\

В более крупных средневольтных и специальных машинах, где стержни выступают за пределы сердечника ротора, постоянные изменения нагрева и охлаждения, а также чрезмерный нагрев от продолжительных или слишком частых запусков делают материал хрупким.Поскольку инерция сердечника ротора и закорачивающих колец, соединяющих стержни на этих машинах, различна, стержни изгибаются и изгибаются при каждом запуске, когда они выходят из сердечника и входят в кольца. После образования трещины ток больше не течет через стержень ротора, а магнитные поля проходят через точку без сопротивления, вызывая изменение тока магнитного поля, когда точка проходит через каждый полюс. Это называется «Частота прохождения полюса» или PPF.

PPF рассчитывается как удвоенная частота скольжения, которая вычисляется просто, как показано в уравнении 4.

Было обнаружено, что когда есть несколько сломанных стержней ротора с хорошими стержнями между группами сломанных стержней, они генерируют гармоники PPF. Эта ситуация помогает оценить серьезность поломки стержней ротора в асинхронной машине.

На рис. 2 показан типичный образец стержня ротора от ESA или MCSA для асинхронного двигателя мощностью 4000 л.с., 1790 об / мин. На графике вверху показан среднеквадратичный ток, который показывает регулярные колебания, которые можно увидеть на аналоговом измерителе тока.Самый нижний график – это «демодулированный» спектр, показывающий пик на PPF. Область, важная для обнаружения, находится на среднем графике, где эталоном является ток 60 Гц, а затем боковые полосы тока на PPF как на верхней, так и на нижней стороне линейной частоты. Ось Y отсчитывается в -дБ от вершины тока, и есть гармоники PPF.



Рис. 2. Сигнатура тока ESA двигателя с сломанными стержнями ротора.



ОЦЕНКА СЛОМАННОГО ВАЛА
ESA можно использовать для оценки проблем с скручиванием в электрических машинах и помочь определить, вызван ли отказ органами управления, такими как частотно-регулируемые приводы (VFD) или нагрузкой.Например, отказ вала, показанный на рис. 3, произошел несколько раз в печи для отжига на электродвигателях мощностью 800 и 600 л.с. Используя обычные методы поиска неисправностей и вибрации, владелец машины изменил материал вала, что немного повлияло на срок службы. Как только атмосфера в духовке превысит 12 бар, вал, на котором непосредственно установлен вентилятор, выйдет из строя.



Рис. 3. Сломаны вал и ступица вентилятора.


ESA использовался для оценки состояния машины, чтобы сбалансировать использованный анализ вибрации.Поскольку машина работала в суровых условиях и возникали проблемы с монтажом оборудования, приложение было специально предназначено для испытаний ESA. При давлении 12 бар пульсация крутящего момента значительно увеличилась, как показано на рис. 4, и частота пульсаций крутящего момента будет отображаться в виде боковых полос вокруг тока сетевой частоты (напряжения в генераторах).

Рисунок 5 показывает сигнатуру после исправления, новая пульсация крутящего момента упала до 14 Гц и все еще остается высокой, что требует дополнительных исследований неисправности.

При опросе владельцев оборудования было установлено, что комбинация машина-ЧРП не была настроена автоматически. Это было выполнено, и с этого момента машина работала нормально. В общем, пульсация крутящего момента не должна превышать 1% от общего крутящего момента машины, а частота должна быть относительно низкой.



Рис. 4. Пульсации крутящего момента 34 фут-фунт при ~ 25 Гц.



Фиг.5. ESA после очистки высокочастотного крутящего момента. Пик 14 Гц связан с конечной пульсацией крутящего момента.



ОБНАРУЖЕНИЕ НЕИСПРАВНОСТЕЙ ПОДШИПНИКА
Для обнаружения неисправностей с помощью ESA необходимо знать скорость каждого вала, связанного с оборудованием. С помощью этой информации вы можете обнаружить практически любые электрические и большинство механических проблем, включая неисправности подшипников на поздней стадии.

Подшипники обычно представляют собой нецелочисленные пики, связанные со скоростью каждого вала.Например, если у вас есть пара пиков 408 Гц и 528 Гц и скорость 29,9 Гц, тогда у вас будет множитель, как показано в уравнении 5.

В этом случае результат не является целым числом рабочей скорости и, скорее всего, будет либо несущей частотой, либо гармоникой несущей частоты. В ESA и MCSA пики несущей частоты иногда появляются в гармонике 4 или 5 .

Производители подшипников часто предоставляют множители для частот, связанных с внутренним кольцом (BPFI), внешним кольцом (BPFO), сепаратором (FTF) и вращением шарика (BSF) подшипника.Так, например, если у меня обычный подшипник серии 6309: BPFI = 4.96; BPFO = 3,037; BSF = 1,95; и FTF = 0,38, тогда у меня будут частоты, как показано в таблице 1.


Таблица I. Частоты подшипников для подшипника 6309 при 29,205 Гц.


Для создания движения ротора, позволяющего раннее обнаружение неисправности, компоненты подшипников должны быть на более поздней стадии выхода из строя подшипников, что обычно требует действий вскоре после обнаружения любой частоты подшипников.

Как показано на рис. 6, есть два пика не линейной частоты, которые разнесены на 2-кратную линейную частоту. Это 161,08 Гц и 281,08 Гц, что дает в среднем 221,08 Гц при скорости 29,205 Гц, что дает множитель 7,57. Это нецелое число, что, скорее всего, указывает на неисправность подшипника. Осмотр подшипника показал, что есть проблемы, которые необходимо решить.



Рис. 6. Неисправности подшипников в генераторе.



НАБЛЮДЕНИЕ

В нашей следующей статье мы обсудим развитие неисправности стержня ротора .TRR


Щелкните следующие ссылки, чтобы увидеть предыдущие статьи в этой серии статей о надежности электродвигателей
28 марта 2020 г .: «Что на самом деле сказали исследования»
12 апреля 2020 г .: «Сравнение того, что говорится в исследованиях»
18 апреля 2020 г .: «Как исследования применимы к более крупным двигателям»
2 мая 2020 г .: «Анализ данных»
29 мая 2020 г .: «Сравнение результатов исследования и сайта»
13 июня, 2020: «Разработка программ испытаний»
19 июня 2020 г., «Испытания высоким напряжением»
3 июля 2020 г .: «Испытания с помощью омметров»
10 июля 2020 г .: «Передовой опыт методов испытаний на изоляцию от земли»
25 июля , 2020: «Приложение D в IEEE 43-2013
7 августа 2020 года:« Расширенные системы изоляции и испытания в режиме высокого напряжения »
22 августа 2020 года:« Что отличает анализ электрических характеристик? »


ОБ АВТОРЕ
Ховард Пенроуз, Ph.Д., CMRP, является основателем и президентом Motor Doc LLC, Ломбард, Иллинойс, и, среди прочего, бывшим председателем Общества специалистов по надежности и техническому обслуживанию, Атланта (smrp.org). Напишите ему на адрес howard@motordoc.com или info@motordoc.com, и / или посетите motordoc.com.


Теги: двигатели, приводы, тестирование двигателей, Анализ электрических характеристик, ESA, Анализ характеристик тока двигателя, MCSA, надежность , доступность, обслуживание, RAM

% PDF-1.6 % 1 0 объект > эндобдж 2 0 obj > поток конечный поток эндобдж 3 0 obj > поток х

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.