Как проверить состояние обмотки электрического двигателя
На первый взгляд обмотка представляет кусок проволоки смотанной определенным образом и в ней нечему особо ломаться. Но у нее есть особенности:
- строгий подбор однородного материала по всей длине;
- точная калибровка формы и поперечного сечения;
- нанесение в заводских условиях слоя лака, обладающего высокими изоляционными свойствами;
- прочные контактные соединения.
Если в каком-либо месте провода нарушена любое из этих требований, то изменяются условия для прохождения электрического тока и двигатель начинает работать с пониженной мощностью или вообще останавливается.
Чтобы проверить одну обмотку трехфазного двигателя необходимо отключить ее от других цепей. Во всех электродвигателях они могут собираться по одной из двух схем:
Концы обмоток обычно выводятся на клеммные колодки и маркируются буквами «Н» (начало) и «К» (конец). Иногда отдельные соединения могут быть спрятаны внутри корпуса, а для выводов используются другие способы обозначения, например, цифрами.
У трехфазного двигателя на статоре используются обмотки с одинаковыми электрическими характеристиками, обладающими равными сопротивлениями. Если при замере омметром они показывают разные значения, то это уже повод серьезно задуматься над причинами разброса показаний.
Как проявляются неисправности в обмотке
Визуально оценить качество обмоток не представляется возможным из-за ограниченного допуска к ним. На практике проверяют их электрические характеристики, учитывая, что все неисправности обмоток проявляются:
- обрывом, когда нарушается целостность провода и исключается прохождение электрического тока по нему;
- коротким замыканием, возникающем при нарушении слоя изоляции между входным и выходным витком, характеризующимся исключением обмотки из работы с шунтированием концов;
- межвитковым замыканием, когда изоляция нарушается между одним или несколькими близкорасположенными витками, которые этим выводятся из работы. Ток проходит по обмотке, минуя короткозамкнутые витки, не преодолевая их электрическое сопротивление и не создавая ими определенной работы;
- пробоем изоляции между обмоткой и корпусом статора или ротора.
Проверка обмотки на обрыв провода
Этот вид неисправности определяется замером сопротивления изоляции омметром. Прибор покажет большое сопротивление — ∞, которое учитывает образованный разрывом участок воздушного пространства.
Проверка обмотки на возникновение короткого замыкания
Двигатель, внутри электрической схемы которого возникло короткое замыкание, отключается защитами от сети питания. Но, даже при быстром выводе из работы таким способом место возникновения КЗ хорошо видно визуально за счет последствий воздействия высоких температур с ярко выраженным нагаром или следами оплавления металлов.
При электрических способах определения сопротивления обмотки омметром получается очень маленькая величина, сильно приближенная к нулю. Ведь из замера исключается практически вся длина провода за счет случайного шунтирования входных концов.
Проверка обмотки на возникновение межвиткового замыкания
Это наиболее скрытая и сложно определяемая неисправность. Для ее выявления можно воспользоваться несколькими методиками.
Способ омметра
Прибор работает на постоянном токе и замеряет только активное сопротивление проводника. Обмотка же при работе за счет витков создает значительно большую индуктивную составляющую.
При замыкании одного витка, а их общее количество может быть несколько сотен, изменение активного сопротивления заметить очень сложно. Ведь оно меняется в пределах нескольких процентов от общей величины, а подчас и меньше.
Можно попробовать точно откалибровать прибор и внимательно измерить сопротивления всех обмоток, сравнивая результаты. Но разница показаний даже в этом случае не всегда будет видна.
Более точные результаты позволяет получить мостовой метод измерения активного сопротивления, но это, как правило, лабораторный способ, недоступный большинству электриков.
Замер токов потребления в фазах
При межвитковом замыкании изменяется соотношение токов в обмотках, проявляется излишний нагрев статора. У исправного двигателя токи одинаковы. Поэтому прямое их измерение в действующей схеме под нагрузкой наиболее точно отражает реальную картину технического состояния.
Измерения переменным током
Определить полное сопротивление обмотки с учетом индуктивной составляющей в полной рабочей схеме не всегда возможно. Для этого придется снимать крышку с клеммной коробки и врезаться в проводку.
У выведенного из работы двигателя можно использовать для замера понижающий трансформатор с вольтметром и амперметром. Ограничить ток позволит токоограничивающий резистор или реостат соответствующего номинала.
При выполнении замера обмотка находится внутри магнитопровода, а ротор или статор могут быть извлечены. Баланса электромагнитных потоков, на условие которого проектируется двигатель, не будет. Поэтому используется пониженное напряжение и контролируются величины токов, которые не должны превышать номинальных значений.
Замеренное на обмотке падение напряжения, поделенное на ток, по закону Ома даст значение полного сопротивления. Его останется сравнить с характеристиками других обмоток.
Эта же схема позволяет снять вольтамперные характеристики обмоток. Просто надо выполнить замеры на разных токах и записать их в табличной форме или построить графики. Если при сравнении с аналогичными обмотками серьёзных отклонений нет, то межвитковое замыкание отсутствует.
Шарик в статоре
Способ основан на создании вращающегося электромагнитного поля исправными обмотками. Для этого на них подается трехфазное симметричное напряжение, но обязательно пониженной величины. С этой целью обычно применяют три одинаковых понижающих трансформатора, работающих в каждой фазе схемы питания.
Для ограничения токовых нагрузок на обмотки эксперимент проводят кратковременно.
Небольшой стальной шарик от шарикоподшипника вводят во вращающееся магнитное поле статора сразу после включения витков под напряжение. Если обмотки исправны, то шарик синхронно катается по внутренней поверхности магнитопровода.
Когда одна из обмоток имеет межвитковое замыкание, то шарик зависнет в месте неисправности.
Во время теста нельзя превышать ток в обмотках больше номинальной величины и следует учитывать, что шарик свободно выскакивает из корпуса со скоростью вылета из рогатки.
Электрическая проверка полярности обмоток
У статорных обмоток может отсутствовать маркировка начала и концов выводов и это затруднит правильность сборки.
На практике для поиска полярности используются 2 способа:
1. с помощью маломощного источника постоянного тока и чувствительного амперметра, показывающего направление тока;
2. методом использования понижающего трансформатора и вольтметра.
В обоих вариантах статор рассматривается как магнитопровод с обмотками, работающий по аналогии трансформатора напряжения.
Проверка полярности посредством батарейки и амперметра
На внешней поверхности статора выведены шестью проводами три отдельных обмотки, начала и концы которых надо определить.
С помощью омметра вызванивают и помечают вывода, относящиеся к каждой обмотке, например, цифрами 1, 2, 3. Затем произвольно маркируют на любой из обмоток начало и конец. К одной из оставшихся обмоток подключают амперметр со стрелкой посередине шкалы, способной указывать направление тока.
Минус батарейки жестко подключают к концу выбранной обмотки, а плюсом кратковременно прикасаются к ее началу и сразу разрывают цепь.
При подаче импульса тока в первую обмотку он за счет электромагнитной индукции трансформируется во вторую замкнутую через амперметр цепь, повторяя первоначальную форму. Причем, если полярность обмоток угадана правильно, то стрелка амперметра отклонится вправо при начале импульса и отойдет влево при размыкании цепи.
Если стрелка ведет себя по-другому, то полярность просто перепутана. Останется только промаркировать выводы второй обмотки.
Очередная третья обмотка проверяется аналогичным образом.
Проверка полярности посредством понижающего трансформатора и вольтметра
Здесь тоже вначале вызванивают обмотки омметром, определяя вывода, которые к ним относятся.
Затем произвольно маркируют концы первой выбранной обмотки для подключения к понижающему трансформатору напряжения, например, на 12 вольт.
Две оставшиеся обмотки случайным образом скручивают в одной точке двумя выводами, а оставшуюся пару подключают к вольтметру и подают питание на трансформатор. Его выходное напряжение трансформируется в остальные обмотки с такой же величиной, поскольку у них равное число витков.
За счет последовательного подключения второй и третьей обмоток вектора напряжения сложатся, а их сумму покажет вольтметр. В нашем случае при совпадении направления обмоток эта величина будет составлять 24 вольта, а при разной полярности — 0.
Останется промаркировать все концы и выполнить контрольный замер.
В статье дан общий порядок действий при проверке технического состояния какого-то произвольного двигателя без конкретных технических характеристик. Они в каждом индивидуальном случае могут меняться. Смотрите их в документации на ваше оборудование.
Важность правильной эксплуатации трехфазных двигателей трудно переоценить. Мы подготовили статью, где подробно описаны мероприятия для уменьшения риска повреждения обмоток при обрыве одной фазы. Подробности читайте в нашей публикации Профилактика повреждений трехфазных электродвигателей.
- Как проверить электродвигатель — простые советы электрикам
- Как пользоваться мегаомметром — правила безопасности, подключение, порядок работы
- Промышленные датчики температуры
Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории В помощь начинающим электрикам, Электродвигатели и их применение
Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика
Поделитесь этой статьей с друзьями:
Как определить рабочую и пусковую обмотки у однофазного двигателя
Однофазные двигатели — это электрические машины небольшой мощности. В магнитопроводе однофазных двигателей находится двухфазная обмотка, состоящая из основной и пусковой обмотки.
Две обмотки нужны для того, что бы вызвать вращение ротора однофазного двигателя. Самые распространенные двигатели такого типа можно разделить на две группы: однофазные двигатели с пусковой обмоткой и двигатели с рабочим конденсатором.
У двигателей первого типа пусковая обмотка включается через конденсатор только на момент пуска и после того как двигатель развил нормальную скорость вращения, она отключается от сети. Двигатель продолжает работать с одной рабочей обмоткой. Величина конденсатора обычно указывается на табличке-шильдике двигателя и зависит от его конструктивного исполнения.
У однофазных асинхронных двигателей переменного тока с рабочим конденсатором вспомогательная обмотка включена постоянно через конденсатор. Величина рабочей емкости конденсатора определяется конструктивным исполнением двигателя.
То есть если вспомогательная обмотка однофазного двигателя пусковая, ее подключение будет происходить только на время пуска, а если вспомогательная обмотка конденсаторная, то ее подключение будет происходить через конденсатор, который остается включенным в процессе работы двигателя.
Знать устройство пусковой и рабочей обмоток однофазного двигателя надо обязательно. Пусковая и рабочие обмотки однофазных двигателей отличаются и по сечению провода и по количеству витков. Рабочая обмотка однофазного двигателя всегда имеет сечение провода большее, а следовательно ее сопротивление будет меньше.
Посмотрите на фото наглядно видно, что сечение проводов разное. Обмотка с меньшим сечением и есть пусковая. Замерять сопротивление обмоток можно и стрелочным и цифровым тестерами, а также омметром. Обмотка, у которой сопротивление меньше – есть рабочая.
Рис. 1. Рабочая и пусковая обмотки однофазного двигателя
А теперь несколько примеров, с которыми вы можете столкнуться:
Если у двигателя 4 вывода, то найдя концы обмоток и после замера, вы теперь легко разберетесь в этих четырех проводах, сопротивление меньше – рабочая, сопротивление больше – пусковая.
Подключается все просто, на толстые провода подается 220в. И один кончик пусковой обмотки, на один из рабочих. На какой из них разницы нет, направление вращения от этого не зависит. Так же и от того как вы вставите вилку в розетку. Вращение, будет изменятся, от подключения пусковой обмотки, а именно – меняя концы пусковой обмотки.
Следующий пример. Это когда двигатель имеет 3 вывода. Здесь замеры будут выглядеть следующим образом, например – 10 ом, 25 ом, 15 ом. После нескольких измерений найдите кончик, от которого показания, с двумя другими, будут 15 ом и 10 ом.
Это и будет, один из сетевых проводов. Кончик, который показывает 10 ом, это тоже сетевой и третий 15 ом будет пусковым, который подключается ко второму сетевому через конденсатор.
В этом примере направление вращения, вы уже не измените, какое есть такое и будет. Здесь, чтобы поменять вращение, надо будет добираться до схемы обмотки.
Еще один пример, когда замеры могут показывать 10 ом, 10 ом, 20 ом. Это тоже одна из разновидностей обмоток. Такие, шли на некоторых моделях стиральных машин, да и не только.
В этих двигателях, рабочая и пусковая – одинаковые обмотки (по конструкции трехфазных обмоток). Здесь разницы нет, какой у вас будет рабочая, а какая пусковая обмотка. Подключение пусковой обмотки однофазного двигателя, также осуществляется через конденсатор.
Автор: Л. Рыженков
Редактировал А. Повный
- Как подключить электрическую лампочку на другое напряжение
- Как быстро снять изоляцию с кабеля или провода
- Как рассчитать кабель для удлинителя
Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Делимся опытом, Электродвигатели и их применение
Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика
Поделитесь этой статьей с друзьями:
Как проверить электродвигатель — простые советы электрикам
В своей повседневной жизни мы постоянно сталкиваемся с различными электрическими приборами, значительно облегчающими нашу деятельность. Практически все они имеют в своей конструкции двигатель, питаемый электроэнергией для совершения определенной работы.
Иногда по разным причинам в нем возникают неисправности. Приходится определять его работоспособность, выявлять и устранять поломки.
Как устроен электродвигатель
Сразу оговоримся, что не будем прибегать к сложным техническим описаниям и формулам, а постараемся использовать упрощенные схемы и терминологию. Также учитываем, что работы с электродвигателями в электроустановках относятся к опасным. К ним допускается обученный, подготовленный персонал.
Внимание: Самостоятельный ремонт электродвигателя неквалифицированными работниками может закончиться трагически!
Кинематическая схема
По механической конструкции любой электрический двигатель можно представить состоящим всего из двух частей:
1. стационарно закрепленной, которая называется статором и крепится к корпусу станка, механизма или удерживается в руках, как на дрели, перфораторе и подобных устройствах;
2. подвижной — ротора, совершающего вращательное движение, передаваемое исполнительному приводу.
Обе эти половинки полностью разделены друг от друга, но соприкасаются через подшипники. Больше нигде и ни в каком месте они чисто механически не контактируют. Ротор вставлен внутрь статора и совершенно свободно вращается в нем.
Эту способность вращаться необходимо оценивать в первую очередь при анализе работоспособности любой электрической машины.
Для проверки вращения необходимо:
1. полностью снять напряжение со схемы питания;
2. попробовать вручную прокрутить ротор.
Первое действие является необходимым требованием правил безопасности, а второе — техническим тестом.
Часто оценить вращение бывает сложно из-за подключенного привода. Например, ротор двигателя исправного пылесоса довольно легко раскрутить движением руки. Чтобы повернуть вал рабочего перфоратора, придется приложить усилие. Прокрутить вал двигателя, подключенного через червячный редуктор, вообще не получится из-за конструктивных особенностей этого механизма.
По этим причинам оценку вращения ротора в статоре проводят при отключенном приводе и анализируют качество работы подшипников. Затруднять движение может:
- износ контактных площадок скольжения;
- отсутствие смазки в подшипниках или ее неправильное применение. Например, обычный солидол, которым часто заполняют шарикоподшипники, на морозе загустеет и может быть причиной плохого запуска двигателя;
- попадание грязи или посторонних предметов между подвижной и стационарной частью.
Шум во время работы двигателя создается неисправными, разбитыми подшипниками с повышенным люфтом. Для его быстрой оценки достаточно пошатать ротор относительно стационарной части, создавая переменные нагрузки в вертикальной плоскости, и попробовать вдвигать и вытаскивать его вдоль оси. На многих моделях незначительные люфты считаются допустимыми.
Если ротор вращается свободно и подшипники хорошо работают, то надо искать неисправность в электромагнитных цепях.
Электрическая схема
Чтобы любой двигатель работал необходимо выполнить два условия:
1. на его обмотку (или обмотки у многофазных моделей) подвести номинальное напряжение;
2. электрическая и магнитная схемы должны быть исправными.
Где проверять напряжение питания двигателя
Рассмотрим первое положение на примере конструкции электрической дрели с коллекторным двигателем.
Если у исправной дрели вставить вилку в розетку с подведенным напряжением, то этого недостаточно для запуска двигателя. Потребуется еще нажать на кнопку включения.
Только тогда электрический ток от вилки по шнуру через симисторный узел регулирования и контакты нажатой кнопки подойдет к щеточному узлу, расположенному на коллекторе, и через него сможет попасть на обмотку.
Подведем итог: делать вывод об исправности двигателя дрели можно только после проверки напряжения на щетках коллекторного узла, а не контактах вилки. Приведенный пример является частным случаем, но раскрывает общие принципы поиска неисправностей, характерные для большинства электрических устройств. К сожалению, этим положением часть электриков второпях пренебрегает.
Типы электрических схем электродвигателей
Электродвигатели создаются для работы от постоянного или переменного тока. Причем последние делятся на:
- синхронные, когда частоты вращения частоты вращения ротора и электромагнитного поля статора совпадают;
- асинхронные — с отстающей частотой.
Они имеют разные конструктивные особенности, но общие принципы работы, основанные на воздействии вращающегося электромагнитного поля статора на поле ротора, передающее вращение приводу.
Двигатели постоянного тока
Их изготавливают для использования в качестве кулеров компьютерных устройств, стартеров легковых автомобилей, мощных дизельных станций, зерноуборочных комбайнов, танков и решения других задач. Устройство одной из подобных простых моделей показано на картинке.
Магнитное поле статора у этой конструкции создается не постоянными магнитами, а двумя электромагнитами, собранными на специальных сердечниках — магнитопроводах, вокруг которых расположены катушки с обмотками.
Магнитное поле ротора создается током, проходящим через щетки коллекторного узла по обмотке, уложенной в пазы якоря.
Асинхронные двигатели переменного тока
Представленный на картинке разрез одной из моделей демонстрирует определенное подобие с ранее рассмотренным устройством. Конструктивные отличия заключаются в выполнении ротора формой короткозамкнутой обмотки (без прямой подачи в нее тока от электроустановки), получившей название «беличьего колеса» и принципах расположения витков на статоре.
Если вам интересно, как обеспечить долгий срок службы трехфазных электродвигателей и избежать повреждений при обрыве одной фазы, обратитесь к нашей статье Защита обмоток при потере фазы трехфазных электродвигателей . Здесь вы найдете полезные советы и рекомендации.
Синхронные двигатели переменного тока
У них обмотки катушек статора расположены под одинаковым углом смещения между собой. За счет этого создается вращающееся с определенной скоростью электромагнитное поле.
Внутри этого поля помещен электромагнит ротора, который под воздействием приложенных магнитных сил тоже начинает двигаться с частотой, синхронной скорости вращения приложенной силы.
Таким образом, во всех рассмотренных схемах двигателей используются:
1. обмотки из проводов для усиления магнитных полей единичных витков;
2. магнитопроводы для создания путей протекания магнитных потоков;
3. электромагниты или постоянные магниты.
У отдельных конструкций двигателей, называемых коллекторными, используется схема передачи тока от стационарной части на вращающиеся детали через узел щеткодержателя.
Во всех этих технических устройствах и способны возникать различные неисправности, которые влияют на работу конкретного двигателя.
Поскольку магнитопровод создается на заводе из пластин специальных сталей, собранных с высокой надежностью, то поломки этих элементов происходят очень редко, да и то под воздействием агрессивной среды, не предусмотренной условиями эксплуатации или из-за непредвиденных запредельных механических нагрузок на корпус.
Поэтому проверка прохождения магнитных потоков практически не проводится, а все внимание при неисправностях электродвигателей после оценки механики обращается на состояние электрических характеристик обмоток.
Как проверить щеточный узел коллекторного двигателя
Каждая пластина коллектора является контактным соединением определенной части непрерывной обмотки якоря и через ее подключение к щетке проходит электрический ток.
У исправного двигателя в этом узле создается минимальное переходное электрическое сопротивление, не оказывающее практического влияния на качество работы и выходную мощность. Внешний вид пластин отличается чистотой, а промежутки между ними ничем не заполнены.
Двигатели, которые подвергались серьезным нагрузкам, имеют загрязненные коллекторные пластины со следами графитовой пыли, набившейся в пазы и ухудшающей изоляционные свойства.
Щетки двигателя усилием пружин прижимаются к пластинам. Графит при работе постепенно стирается. Его стержень изнашивается по длине, а сила прижатия пружины уменьшается. При ослаблении контактного давления увеличивается переходное электрическое сопротивление, что вызывает искрение в коллекторе.
В результате начинается повышенный износ щеток и медных пластин коллектора, который может быть причиной поломки двигателя.
Поэтому надо проверять щеточный механизм, осматривать чистоту поверхностей, качество выработки щеток, условия работы пружин, отсутствие искрения и появления кругового огня при работе.
Загрязнения убираются мягкой тряпочкой, смоченной раствором технического спирта. Промежутки между пластинами прочищают воронилами из твердых не смолистых пород дерева. Щетки притирают мелкозернистой наждачной шкуркой.
Если на коллекторных пластинах появились выбоины или выгоревшие участки, то коллектор подвергают механической обработке и полировке до уровня, при котором ликвидированы все неровности.
Хорошо подогнанный щеточный узел не должен создавать искр во время работы.
Как проверить состояние изоляции обмоток относительно корпуса
Для выявления нарушения диэлектрических свойств изоляции относительно статора и ротора необходимо использовать специально предназначенный для этих целей прибор — мегаоомметр.
Он подбирается по величине выходной мощности и напряжению.
Первоначально измерительные концы подключаются на общую клемму выводов обмоток и болт заземления корпуса. У собранного двигателя электрический контакт корпусов статора и ротора создается через металлические подшипники.
Если замер показывает нормальную изоляцию, то этого вполне достаточно. В противном случае все обмотки рассоединяются и осуществляется поиск нарушения изоляции методом измерения и осмотра отдельных цепей.
Причины плохого состояния изоляции могут быть разными: от механического нарушения слоя лакокрасочного покрытия проводов до повышенной влажности внутри корпуса. Поэтому их надо точно определить. В одних случаях достаточно хорошо просушить обмотки, а в других необходимо искать места с царапинами или задирами для исключения токов утечек.
Если в вашей мастерской или цехе возникла необходимость в ремонте электродвигателей, то вы, вероятно, ищете лучшие практики и советы для обеспечения эффективного и надежного ремонта.
Наша статья о ремонте асинхронных двигателей предоставляет полезные советы и техники, основанные на опыте профессионалов. Вы можете узнать больше о ремонте асинхронных двигателей и как обеспечить их долгий срок службы, перейдя по ссылке нашей статьи Ремонт асинхронных двигателей в малых цехах: опыт и особенности
- Как пользоваться мегаомметром — правила безопасности, подключение, порядок работы
- Промышленные датчики температуры
- Автоматические выключатели серии А3700 ХЭМЗ
Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории В помощь начинающим электрикам, Электродвигатели и их применение
Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика
Поделитесь этой статьей с друзьями:
Определение начала и конца обмоток трехфазного двигателя.
Иногда встречаются трехфазные электродвигатели, у которых выводы обмоток не маркированы, как правило, после перемотки, или при слишком «бережной» эксплуатации. Чтобы определить, начала и концы обмоток, необходимо: — при помощи омметра, определить обмотки, отметить три пары – три обмотки; — на одной из обмоток пометить один провод и подключить к нему минус батареи; — к другой обмотке подключить стрелочный вольтметр; — коснуться вторым проводом первой обмотки плюса батареи, и посмотреть, в какую сторону отклонятся стрелка. Необходимо, чтобы она отклонялась вперед; — убедившись в этом, пометить вывод, подключенный к плюсу вольтметра; — аналогично проверить и пометить вывод на третьей обмотке. Отмеченные выводы можно считать либо началами, либо концами, и соответственно подключать двигатель к трехфазной цепи.
Определяем количество выводов обмоток статора электродвигателя и их назначение Электродвигатель подключается к источнику питания выводами его внутренних обмоток. Таких обмоток в трёхфазном двигателе — три. Следовательно, выводов всего должно быть шесть. Но из-под крышки идёт, как правило, семь проводов, один из них «корпусной», присоединён к корпусу электродвигателя. В схеме питания он не участвует, но необходим для безопасной работы. Нередко случается, что число выводов, выходящих из корпуса двигателя всего три. В этом случае остальные три вывода «спрятаны» внутри корпуса и, чтобы добраться к ним, необходимо аккуратно разобрать электродвигатель, сняв ротор. Найдя и разъединив недостающие три провода (соединённые между собой в схеме «звезда»), следует удлинить каждый из них и вывести их все наружу. Иногда провода внутри корпуса электродвигателя соединены не звездой (три в одной точке), а треугольником. В этом случае, задача трудней, но та же самая: разъединить все (три пары) соединений проводов между собой, удлинить концы и вывести их наружу. Правда, в нашем случае делать этого не стоит, поскольку все способы схем подключения приведены здесь для электродвигателей, обмотки которых включены по схеме треугольника. Обычно на крышке корпуса электродвигателя установлена коробка, в которой имеется коммутационная колодка с перемычками, по их конфигурации можно легко проследить схему соединения обмоток. Как определить по какой схеме соединены концы обмоток электродвигателя? Если визуально соединение обмоток не просматриваются (соединения выполнены внутри корпуса электродвигателя), то придется определять тип соединений (звезда или треугольник) косвенно. Теоретически, сделать это очень просто. Схема соединений обмоток электродвигателя «звездой» выполняется соединением трёх одноименных (например, концов) выводов между собой в одной точке. Поэтому, если подключить к любым двум выводам (из трёх!) электродвигателя генератор переменного тока, то трансформации напряжения на вторичную обмотку, в качестве которой для измерений используется третья обмотка, не произойдёт и вольтметр, подключенный, как показано на Рис. 1, покажет отсутствие напряжения или напряжение, близкое к нулю вольт.
Если обмотки электродвигателя соединены по схеме треугольника (Рис.2), то вольтметр, при аналогично составленной схеме измерений, зафиксирует присутствие напряжения. Произойдёт это потому, что обмотки на схеме «треугольника» соединены друг с другом разноимёнными выводами (начала с концами).
На практике вместо генератора переменного тока можно использовать обычный полуторавольтный элемент питания (например 316), кратковременно подключая его к выводам электродвигателя. Измерения напряжений в этом случае следует производить на минимальном пределе шкалы вольтметра. Если электродвигатель большой мощности, то прибор следует установить для измерения тока (микроампер). В крайних случаях, соблюдая все меры предосторожности, вместо генератора переменного тока можно использовать сетевое напряжение 220 вольт, подключая источник к обмоткам последовательно с лампой мощностью 60 ватт. Как определить начала и концы выводов обмоток электродвигателя? После, того как мы научились определять способ соединения обмоток электродвигателя, вызвонить и промаркировать концы обмоток совсем простое дело! Вначале нужно вызвонить три пары выводов обмоток. Сопротивления обмоток мощных электродвигателей очень малы и составляют десятые доли Ома, а маломощных электродвигателей — единицы Ом. Седьмой «корпусной» провод вызванивается относительно корпуса. Остальные 6 проводов ни в коем случае не должны иметь контакта с корпусом. Сопротивление между проводами обмоток и корпусом составляет сотни мегаом. Итак, в результате замеров, мы имеем три пары выводов обмоток и один провод «корпусной». Теперь произвольно промаркируем выводы (концы) одной любой обмотки буквами «Н» и «К» — начало и конец. Далее, также произвольно, промаркируем выводы другой любой обмотки буквами «Н» и «К» — начало и конец.
Следующий шаг — соединим две промаркированные обмотки между собой последовательно выводами «Н» и «К», как показано на Рис 3. К оставшимся свободным концам соединённых обмоток («Н» и «К») подключим амперметр, установленный на малом пределе измерений (мА или даже мкА). К выводам немаркированной обмотки подсоединим кратковременно источник постоянного тока — батарею 1.5 вольта (элемент 316). Амперметр должен показать всплеск напряжения. Если этого не произошло, то соедините маркированные обмотки между собой выводами «Н» и «Н», а микроамперметр подключите к свободным их концам («К» и «К»). Если амперметр зафиксирует всплеск тока, то поменяйте местами надписи «Н» и «К» на одной любой обмотке.
Может случиться, что амперметр не обнаруживает всплеска напряжения ни в каком случае, или всплеск этот очень слабый. Такой признак указывает на неисправность электродвигателя — межвитковое замыкание какой либо обмотки. Далее, разъединяем обмотки, отключаем источник питания и вновь соединяем между собой последовательно две обмотки. Причём, любой вывод немаркированной обмотки соединим с выводом «Н» любой маркированной обмотки. К оставшимся свободным концам, последовательно соединённых между собой обмоток (вывод «К» и вывод немаркированный) подключим микроамперметр, установленный на малом пределе измерений. Подсоединяем кратковременно источник питания к выводам оставшейся маркированной обмотки. Прибор должен показать всплеск напряжения. Если этого не происходит, то меняем в схеме местами выводы немаркированной обмотки. Вновь кратковременно подсоединяем источник питания. Если микроамперметр зафиксирует всплеск напряжения, то обозначаем (маркируем) тот вывод немаркированной обмотки, который был соединён с выводом «Н» буквой «К», а другой вывод буквой «Н». Всё!
При измерениях тока или напряжения нежелательно пользоваться цифровым мультиметром, поскольку существующая задержка измерения (индикации) в цифровых приборах может не успевать зафиксировать кратковременные всплески тока (напряжения).
Соединение обмоток трёхфазного электродвигателя по схеме треугольника Нет ничего проще соединения уже промаркированных выводов электродвигателя в схему треугольника! Соединяем последовательно (в кольцо) обмотки в таком порядке: начало одной («Н») с концом другой («К»). Получим три вывода электродвигателя, обмотки которого соединены по схеме «треугольника». К ним добавим ещё один провод «корпусной» для подсоединения его к внешнему контуру заземления
Классический способ включения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть Самая простая и самая распространённая схема подключения трёхфазного электродвигателя к однофазному источнику питания 220 вольт приведена на рисунке 1.
Существуют методики расчёта величины ёмкости фазосдвигающего конденсатора C1, но большого значения придавать им не стоит, поскольку эти расчёты приводят практически к тем же результатам, которые получаются при грубом расчёте ёмкости по следующей простой формуле.
Где С — ёмкость фазосдвигающего конденсатора в микрофарадах, а P — паспортная мощность электродвигателя в киловаттах. Величина ёмкости сильно зависит от режима работы электродвигателя, в частности от его нагруженности. В случаях, когда электродвигатель работает при переменных нагрузках, приходится в процессе работы, параллельно с постоянно подключенным фазосдвигающим конденсатором, включать дополнительные. Приведённая выше расчётная формула работает для слабонагруженных электродвигателей. При значительных нагрузках ёмкость фазосдвигающего конденсатора следует увеличивать вдвое от расчётной. Что произойдёт, если величина ёмкости конденсатора выбрана неправильно? Если величина ёмкости фазосдвигающего конденсатора выбрана больше, чем требуется при данных конкретных условиях работы электродвигателя, то двигатель будет быстро перегреваться. Если величина ёмкости выбрана меньше требуемой, то мощность электродвигатель будет занижена в сравнении с оптимальной. Отсюда вывод: при подборе фазосдвигающего конденсатора следует начинать выбор величины емкости от минимальной, постепенно увеличивая её до того значения, когда электродвигатель сможет обеспечить механическую работу привода. Почему рабочее напряжение фазосдвигающего конденсатора должно быть не ниже 400 вольт? Причин, по которым рабочее напряжение фазосдвигающего конденсатора должно быть не ниже 400 вольт, три. Первая причина та, что амплитудное значение переменного напряжения в бытовой сети 220 вольт составляет почти триста вольт (220х1,3). Почему так? Как мы помним из школьного курса физики, напряжение бытовой сети переменного тока 220 вольт является действующим напряжением.
По определению: действующим значением переменного тока является такой постоянный ток, который за то же время и на той же нагрузке вызывает такую же мощность, как и переменный ток. А поскольку у переменного тока существуют экстремумы — точки с максимальным и минимальным значениями, то они, конечно, будут отличаться от некоторого среднего (действующего) значения. Фазосдвигающий конденсатор должен гарантированно выдерживать эти участки повышенного отрицательного и положительного напряжений. Вторая причина в том, что рабочее напряжение на конденсаторах, как правило, указывается для постоянного тока. Но переменное напряжение меняет свою полярность во времени от + 220 вольт до — 220 вольт. А, значит, конденсатор в некоторых условиях может зарядиться до почти удвоенного значения сети, до 400 вольт. Третья причина — фазосдвигающий конденсатор устанавливается в цепи обмоток статора, обладающих большой индуктивностью. При работе электродвигателя, особенно при его пуске и остановке, на обмотках высвобождается большая электродвижущая сила самоиндукции (ЭДС), в виде всплесков повышенного напряжения 300-600 вольт, приложенная именно к конденсатору. Как подобрать оптимальную ёмкость фазосдвигающего конденсатора? Выбор оптимальной величины ёмкости фазосдвигающего конденсатора следует выполнять в реальных условиях работы электродвигателя, подключив к нему электропривод и подсоединив эффективную схему пуска. Вся процедура сводится к подбору фазосдвигающего конденсатора такой ёмкости, чтобы величины токов, втекающих в каждый из трёх отводов обмоток электродвигателя, минимально отличалась друг от друга. Порядок подбора тот, который был указан выше — от меньшей ёмкости к большей. Подбирая оптимальную ёмкость конденсатора, контролируйте и учитывайте нагрев корпуса электродвигателя! Почему нельзя перегревать электродвигатель? В процессе работы любой электродвигатель неизбежно нагревается. Температура корпуса работающего двигателя без ущерба эксплуатационным характеристикам вполне может достигать 70°C. Чтобы предотвратить перегрев, корпус электродвигателя выполнен ребристым с целью увеличения поверхности, отводящей тепло. Эффективность теплоотвода загрязнённого корпуса электродвигателя резко снижается. Что происходит при перегреве электродвигателя? Изолирующее лаковое покрытие проводов обмотки высыхает (или даже обугливается) и отслаивается. В результате оголённые соседние провода замыкают между собой. Происходит межвитковое короткое замыкание обмотки электродвигателя. Межвитковое замыкание, в зависимости от величины замыкаемого участка, приводит либо к последующему быстрому перегреву электродвигателя, либо к мгновенному расплаву (замыканию или перегоранию) проводов обмотки. Практически, электродвигатель с перемкнутым небольшим участком обмотки (несколько соседних витков), перегреваясь и теряя мощность, может ещё поработать. Но всякий новый цикл — перегрева обмоток при работе и остывания при выключении, ухудшает состояние изоляции обмоток и приводит к тому же результату — отслаиванию изоляции, замыканию витков обмоток и выходу электродвигателя из строя. Кроме того, при перегреве электродвигателя перегреваются подшипники, в которых вращается ротор. Перегревание смазки подшипников приводит к снижению её эффективности и еще большему перегреву подшипника. В результате, сильно разогретая смазка частично испаряется, частично вытекает из корпуса подшипника и подшипник начинает заклинивать. Аварийная принудительная остановка электродвигателя во время работы (без его обесточивания) также приводит к быстрому и недопустимому перегреву его обмоток и даже их возгоранию и выходу электродвигателя из строя.
Как изменить направление вращения ротора электродвигателя? Так же, как и при работе электродвигателя от трёхфазного источника, при питании от однофазной сети напряжением 220 вольт, ротор электродвигателя приводится в движение вращающимся магнитным полем, направление вращения которого зависит от порядка чередования фаз. При работе электродвигателя один конец фазосдвигающего конденсатора всегда подключен к свободной точке соединения обмоток, а второй конец к проводу питающей сети — фазному или нулевому.
Направление вращения ротора электродвигателя зависит от того, куда подключен тот конец фазосдвигающего конденсатора, который соединён с проводом сетевого питания. Попросту, чтобы изменить направление вращения ротора электродвигателя, следует этот вывод конденсатора отключить от одного провода питающей сети и подключить к другому проводу питающей сети. Другими словами, перекоммутировать вывод с клеммы А электродвигателя на клемму В.
Схема пуска трехфазного электродвигателя при работе в однофазной сети Трёхфазный электродвигатель нормально работает при подключении к однофазному источнику питания переменного тока с напряжением бытовой сети 220 вольт по схемам приведённым на рисунках 1 и 2. Однако, запустить под нагрузкой его не удастся. Для того, чтобы обеспечить вращение ротора электродвигателя при пуске нужна специальная схема. Согласно этой схеме, при пуске, параллельно фазосдвигающему конденсатору (С1) подключается дополнительный «пусковой» конденсатор С2 с примерно такой же величиной ёмкости, как и у фазосдвигающего. Такая схема приведена ниже на Рис.3.
При пуске, после включения переключателя SA, требуется вручную нажать кнопку SB и удерживать её нажатой несколько секунд, пока обороты ротора электродвигателя достигнут 70% от номинальных.
Подключение электродвигателя к сети через контактор, кнопки «пуск» и «стоп» При возникновении неисправностей, в аварийных ситуациях и при пропадании напряжения питающей сети электродвигатель должен выключаться быстро и легко. Кроме того, при возобновлении питания, во избежание поражения людей электрическим током, предотвращения поломок электропривода и самого электродвигателя, электродвигатель не должен автоматически запускаться повторно. Всем этим требованиям отвечает схема включения электродвигателя контактором К1. Двигатель запускается нажатием кнопки «Пуск». Последующее выключение осуществляется нажатием кнопки «Стоп». Такая схема приведена ниже на Рис.4.
Для включения электродвигателя нажимается кнопка SA1 «Пуск». Напряжение сети 220 вольт поступает на обмотку контактора К1. Сердечник контактора втягивается, замыкая контакты К1.1 и К1.2. Контакты кнопки «Пуск» самоблокируются контактами К1.1, а контактами К1.2 к сети подключаются обмотки двигателя. При нажатии кнопки «Стоп» цепь обмотки контактора К1 размыкается, обмотка обесточивается. Контакты К1.1 размыкаются, кнопка «Пуск» разблокируется. Размыкаются контакты К1.2 и снимается напряжение с обмоток электродвигателя. Двигатель выключается. Состояние схемы не изменяется и после отпускания кнопки «Стоп». Электродвигатель остается в выключенном состоянии. Схема автоматического запуска трёхфазного электродвигателя На схеме Рис. 4, так же, как и на предыдущих схемах, приходится вручную нажимать кнопку SA3, подключая пусковой конденсатор С2, и ожидать, когда ротор электродвигателя наберёт обороты, что не очень удобно. Вместо ручной кнопки можно воспользоваться схемой пуска, в которой применяется реле задержки, с заданным временем задержки включения (после подачи на него напряжения питания) 3-10 секунд. Схема замены ручной кнопки автоматом приведена ниже на Рис.5.
При включении электродвигателя нажимается кнопка SA1 «Пуск». Напряжение сети 220 вольт приходит на обмотку контактора К1. Сердечник контактора втягивается, замыкая контакты К1.1 и К1.2. Контактами К1.1, как и в предыдущей схеме, самоблокируется кнопка «Пуск» (перемыкаются её контакты), а контактами К1.2 к сети подключаются обмотки двигателя. В это время через нормально замкнутые контакты реле задержки КТ1.1 параллельно фазосдвигающему конденсатору С1 подключен пусковой конденсатор С2. Одновременно с подачей напряжения на контактор К1, напряжение питания подаётся на реле задержки КТ. Начинается отсчёт времени задержки размыкания нормально замкнутых контактов КТ1.1 реле КТ. По истечению нескольких секунд задержки, реле КТ срабатывает, размыкая контакты КТ1.1. Пусковая ёмкость С2 отсоединяется от фазосдвигающей ёмкости С1. Процесс пуска завершён.
Подключение пускового конденсатора через мощные контакты Подключение пускового конденсатора параллельно фазосдвигающему конденсатору сопровождается сильным искрением контактов. Маломощные контакты реле задержки К1, как показано в предыдущей схеме, не смогут длительно обеспечивать работу электродвигателя в пусковом режиме. Они попросту залипнут или выгорят. Поэтому целесообразно управлять подключением пускового конденсатора контактами мощного реле (контактора). Такая схема изображена на Рис.6.
При нажатии кнопки «Пуск» точно так же напряжение подаётся на реле задержки КТ1. Но пусковой конденсатор С2 при пуске сразу же подключится к фазосдвигающему конденсатору контактами дополнительного контактора К2, обмотка которого в свою очередь подключится при пуске к сети 220 вольт через нормально замкнутые контакты реле задержки КТ1. Когда закончится задержка времени реле КТ1, оно включится и его контакты КТ1.1 разомкнутся, разъединяя цепь обмотки контактора К2 от источника 220 вольт. Обмотка контактора К2 обесточится, его контакты К2.1 разомкнутся и отсоединят от фазосдвигающего конденсатора С1 пусковой конденсатор С2, завершая, тем самым, процесс пуска. Токовая защита трёхфазного электродвигателя В приведённых выше схемах обмотка электродвигателя оказывается постоянно подключенной к сети 220 вольт, что создаёт опасность поражения людей электрическим током и не соответствует требованиям техники безопасности. По завершению работ электроинструмент должен быть полностью обесточен. Опасное для жизни напряжение 220 вольт не должно присутствовать ни на одной из частей электрооборудования. Кроме того, необходима защита электродвигателя от серьёзных повреждений при коротких замыканиях схемы или токоведущих компонентов конструкции электродвигателя. Для защиты внешней электропроводки от критических и аварийных токов также необходима токовая защита. Такую защиту с успехом выполнит трёхфазный токовый автомат. Схема подключения электродвигателя через токовый автомат изображена на Рис.7.
На схеме подключения трёхфазного электродвигателя к бытовой сети 220 вольт, изображенной на рис. 7, питание сети поступает через трёхфазный токовый автомат SA3 16А. В автомате используются две группы контактов (из трёх). Автомат выполняет также функции простого выключателя питания. Индикация режимов работы электродвигателя При поиске неисправностей и просто для того, чтобы знать состояние электродвигателя питающей сети необходима хотя бы простейшая индикация. Такая индикация на приведённой ниже схеме (Рис.8) выполнена на одном двухцветном светодиоде (цвета — синий и красный).
Когда включен токовый автомат SA3, горит синий светодиод VL1.1. При пуске и работе электродвигателя загорается красный светодиод VL1.2 (правый по схеме), а синий светодиод гаснет. Резисторы R1 и R2, мощностью по 1 ватту, ограничивают ток через светодиоды на уровне 4 миллиампер. Диоды VD1 и VD2 защищают светодиоды от пробоя обратным напряжением 220 вольт.