Как перемотать обмотку электродвигателя

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

Виды электродвигателей и особенности их ремонта

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

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

Особенности ремонта асинхронной машины

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

«Сгоревшие» провода обмотки статора

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

Проверка обмотки

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

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

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

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

Схема для измерения сопротивления обмоток

Методика измерений следующая:

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

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

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

Особенности ремонта коллекторных приводов

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

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

Проверка обмотки якоря коллекторного электродвигателя

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

Обмоточные данные электродвигателей

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

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

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

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

Пример таблицы с намоточными данными

Пошаговая инструкция перемотки электродвигателя своими руками

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

Первый этап – демонтаж

Мы приводим алгоритм действий для асинхронных машин, он следующий:

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

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

Съемник для демонтажа

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

Этап второй – снятие обмотки

Очередность действий следующая:

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

Статор, освобожденный от обмотки

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

Перемотка статора (финальная фаза)

Процесс состоит из следующих действий:

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

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

Перемотка якоря

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

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

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

Электродвигатели необходимая вещь в любом хозяйстве и в промышленности. Они исполняют множество функций посредством приведения транспортируемого вещества в движение с помощью механических приспособлений.

Эти машины бывают синхронные и асинхронные, а также постоянного тока. Асинхронные двигатели нашли широкое применение в быту. У таких моторов скорость вращения не изменится при увеличении нагрузки. Именно поэтому чаще всего используют такие модели.

Типы электродвигателей и особенности ремонта

Данные устройства производятся в разных конструктивных исполнениях. Выход из строя обмотки в промышленности ремонтируется отправкой двигателя в ремонтный цех, где двигатели разбирают, чистят, ревизируют.

Потом неисправные обмотки перематывать стараются на специальных намоточных установках. После этого собирают и проверяют двигатели на рабочих оборотах с измерением тока холостого хода и под предполагаемой нагрузкой.

Электродвигатели подразделяются на два типа:

• с короткозамкнутым ротором моторы представляют собой простоту изготовления, дешевизну и имеют высокий коэффициент полезного;
• с фазным ротором, используют такое конструктивное решение при недостаточном напряжении питающей сети, если этого питания не хватает для запуска устройства.

Неисправность таких устройств в быту устраняется совместно с сервисной службой или сдачей этого мотора в мастерскую. Но, что же делать если поблизости нет сервиса и нет возможности отдать в ремонт профессионалам?

Единственный вариант попробовать разобрать в домашних условиях и обеспечить перемотку самостоятельными силами. Перематывать обмотки может человек, обладающий минимальными знаниями о способе проведения перемотки.

Разборка электродвигателя

Перед разборкой необходимо обработать мотор влажной чисткой, затем очистить ветошью. Откручиваем крышку вентилятора, снимаем последовательно все болты. После этого спрессовываем вентилятор, предварительно открутив его фиксирующий болт.

Откручиваем крепления подставки и крепление фланцев. Отсоединяем борно электродвигателя с клеммником. Все крепления и болты надо складывать отдельно, чтобы не было проблем в дальнейшем со сборкой. Откручиваем передний фланец вместе с ротором и вытаскиваем.

Разное устройство электродвигателей заставляет предварительно задумываться: «Какая из обмоток вышла из строя роторная или статорная». С помощью приборов омметра и мегоомметра проводим проверку обмоток.

Прозваниваем двигатель омметром между тремя фазными выводами на одинаковость сопротивления. Проверяем омметром каждую фазу на землю, сопротивление должно быть порядка нескольких мегоОм и выше. Затем берём мегоомметр и проверяем сопротивление изоляции каждой обмотки на корпус.

Определились с неисправной обмоткой, в нашем случае неисправна обмотка статора, а ротор имеет неразборную конструкцию. Демонтаж статора не совсем простая задача, как казалось бы на первый взгляд.

Если обмотка оплавилась очень сильно и электродвигатель вышел из строя от перегрева, то выбивать её не понадобится, она достаточно легко снимется со своих мест крепления. Случилось так, что обмотка подгорела немного или она в обрыве, то лак очень хорошо будет держать, и даже попытки сбить зубилом не приведут к полному удалению старых частей.

Как вариант, можно развести костёр и нагреть корпус статора чтобы весь лак внутри выгорел. После таких действий старые отложения высыпятся сами.

Необходимо дать остыть корпусу на воздухе, не прибегая к жидкостному охлаждению, в противном случае корпус не выдержит разности температур и треснет. Зачистка внутренней поверхности требуется до состояния блеска. Не должно остаться окалин от оплавленного лака и меди.

Потребуется подсчёт количества витков и параметры провода. Подбираем для перемотки именно обмоточный провод. Эта проводка имеет особенные свойства. По форме бывают округлые и прямоугольного сечения.

Проводка обладает очень малым сопротивлением изоляции. В мастерских по ремонту имеются механические устройства намотки обмоток, провода берутся с повышенной прочностью изоляции, в маркировке добавляется буква М. Мы проводим перемотку своими руками, поэтому возьмём провод с обычной изоляцией с параметрами соответствующими предыдущей.

Перемотка обмоток электродвигателя

Перематывать обмотки нужно с помощью шаблона, его мы изготавливаем самостоятельно по размерам корпуса статора. Первое с чего начнём наш ремонт прокладку картона в качестве изоляции от корпуса.

По шаблону изготавливаем первый виток обмотки, затем прокладываем его в паз, не перекусывая проводника, провод должен быть целым, соединённым со всеми витками одной фазы.

Перематывать следует сначала витки одной фазы и укладывать в пазы. После перекусываем проводку, делая выводы свободных концов. Для получившихся витков проделываем хорошую изоляцию картоном.

Аналогичные действия проделываем для каждой отдельной фазы. Особое внимание нужно уделить качеству изоляции электрокартоном, чтобы не допустить межвитковых замыканий. Промаркировать начальные и конечные части обмоток.

Обвязка витков необходима. Внешние части формируются в нужную геометрию и обвязываются. Выступать витки с картоном должны за пределы корпуса статора на 5 миллиметров до формирования и обвязки. Для перемотки можно использовать ручной намоточный станок.

Изоляцию прокладывать необходимо таким образом, чтобы исключить касание корпуса мотора в будущем. Условие достаточного изолирования можем проверить омметром, прозвонив обмотки за выведенные концы и проверив сопротивление изоляции на землю-корпус.

Особенности перемотки электродвигателя своими руками

Соблюдать количество витков необходимо очень точно. Мы имеем 6 катушек по 2 области. Разность витков приведёт к различию токов в обмотках и как следствие подгорание витоков.

Не должно быть перехлёста проводников при перемотке. Перематывать ровно с одинаковым расстоянием между проводами, для облегчения укладывания витков в паз статора.

Шаблон можно изготовить по размеру из двух округлых палок, соединив их на нужном расстоянии под количество витков одной обмотки. Геометрия витков не должна отличаться друг от друга. Для помещения витков в статор можно использовать специальное приспособление — трамбовку.

Она представляет собой вид лопатки с толщиной под размер паза и позволяет экономить время укладки при большом количестве двигателей. Следует помнить катушки располагаются в пазах статора со смещением. Необходимое условие работы ротора в электромагнитном поле.

Верхняя часть над витками в пазах статора закрывается электрокартоном. Заготовленные стрелки из изолирующего материала вставляем и просовываем так, чтобы зафиксировать их. Междуфазное изолирование проводим тем же материалом с обвязкой каждого витка. Укладываем витки вдоль передней части статора.

Выводы катушек заправляем в изолирующие трубки и проводим в отверстие, идущее в место установки борно. Трубки должны изолироваться материалом не только имеющей необходимую пластичность, но и хорошую температуростойкость. Провода при работе и корпус электродвигателя будут сильно нагреваться.

Перекусанные концы, оставшиеся после прокладки изоляции, собираем в схему «звезда», соединения обмоток производим методом обычной спайки паяльником. Накладываем на эти места изоляцию-трубки и придаём окончательную форму передней части обмоток.

Фиксируем их кордовой нитью или обвязочной проволокой и приступаем к окончательной процедуре изоляции. Все части, выпирающие за пределы корпуса пазов и статора, хорошо утрамбовываем.

Сборка электродвигателя

Чтобы собрать двигатель следует поставить ротор на место и наживить необходимое количество болтов. Все крепления ставить не нужно, собираем для замера токов в цепи.

Замерять токи каждой фазы необходимо прибором «токовые клещи». Токи должны быть равны по трём фазам и соответствовать табличным данным.

После проведения испытаний вращения двигателя и проверки работы на холостом ходу, разбираем мотор снова.

Производим покрытие статора лаком. Когда пропитались обмотки и заполнились все пустоты, статор размещают в подвешенном состоянии на длительное время. Лишний лак должен стечь и высохнуть в течение 3 часов на открытом воздухе. Можно просушить покрытые детали в печи.

Просушив двигатель, проводим сборку электродвигателя, проверяем ещё раз сопротивление изоляции. Затем осуществляем проверку токов на холостом ходу.

1. Не рекомендуется перемотанный двигатель сразу включать в полное напряжение. Сначала подвергают запуск через трансформатор — понижающий. Электродвигатель должен слабо начать вращение, отсутствие дыма и запахов подгорания свидетельствует об исправной работе.
2. Если замечены какие-то отклонения в работе, следует выявить причину на неработающем моторе. Только после этого повторив проверку при помощи трансформатора, следует включать на полное напряжение.

В итоге получили перемотанный электродвигатель.

Рекомендации специалистов по перемотке

• При определении неисправности двигателя необходимо помнить, что в довольно в частых случаях, когда сопротивление изоляции упало и имеет какие-то малые значения, двигатели достаточно очистить от грязи и просушить от накопленной влаги применяя печку, называемой «тепловой пушкой».
• В редких случаях возможен ремонт старой изоляции: если произошло короткое замыкание из-за вибрации и место соприкосновения под фланцами. Поможет зачистка изоляции, её восстановление и залить лаком.
• При прозвонке установлено межвитковое замыкание? Сопротивление одной обмотки ниже чем других. Определяется омметром. Можно попытаться определить нужный виток. Для этого придётся перекусывать провода между витками и определять сопротивление каждого.
• В редких случаях можно извлечь испорченный виток, заменить на новый, спаять концы и проверить на стенде. Такие же шаги можно использовать при коротком замыкании.
• Перематывать виток на шаблон необходимо равномерно, заполняя провод к проводу, без перекосов, без нахлестов, согласно размерам статора. Иначе есть риск при сборке не вставить ротор. Сечение и марка проводов должно соответствовать оригиналу.

Далее, следует залить обмотку специальным лаком. Обязательно перед заливкой надо проверить вращение двигателя с помощью трансформатора. Потом под полным напряжением. Эта проверка исключит возможность испорченного материала.

Использование поверенных приборов для определения параметров двигателя: сопротивления и тока холостого хода. При проверке в схеме питания двигателя должна стоять исправная защита, настроенная выше двух третьих номинального тока.

Электродвигатели относительно простые механические устройства, но перемотка катушки постоянного тока на двигателя является настолько точной вещью, которая должна осуществляться только теми, кто имеет опыт работы в сфере механического и электрического ремонта. Ошибка или плохо выполненная работа перемотки приведет к поломке двигателя. В этот момент, ваша единственная задача это купить новый мотор или отнести это в профессиональный магазин на ремонт. Учитывая разнообразие двигателей и типов обмоток, это положение вещей о перемотках является общим. Если вы не понимаете терминологию, вы не должны браться за ваш мотор; как только вы начинаете удалять оригинальные катушки, здесь уже нет пути назад.