Электрические машины

Электрические машины

В качестве энергоносителя в электрической машине может быть использовано как магнитное, так и электрическое поле. Машины, в которых для преобразования энергии используется магнитное поле, называются индуктивными, а те, в которых используется электрическое поле, — емкостными. Возможно также совместное использование магнитного и электрического полей. Такие машины называются индуктивно-емкостными.

На практике наибольшее распространение получили индуктивные машины.

Принято различать электромеханические преобразователи в зависимости от цели преобразования энергии на:

• генераторы — источники электрической энергии;
• электродвигатели — источники механической энергии;
• специальные электрические машины — электромеханические преобразователи с более сложным целевым назначением

Устройство и описание ДПТ

Конструктивно электродвигатель постоянного тока устроен по принципу взаимодействия магнитных полей.

Самый простой ДПТ состоит из следующих основных узлов:

1. Двух обмоток с сердечниками, соединенных последовательно. Данная конструкция расположена на валу и образует узел, называемый ротором или якорем.
2. Двух постоянных магнитов, повёрнутых разными полюсами к обмоткам. Они выполняют задачу неподвижного статора.
3. Коллектора – двух полукруглых, изолированных пластин, расположенных на валу ДПТ.
4. Двух неподвижных контактных элементов (щёток), предназначенных для передачи электротока через коллектор до обмоток возбуждения.

Рассмотренный выше пример – это скорее рабочая модель коллекторного электродвигателя. На практике такие устройства не применяются. Дело в том, что у такого моторчика слишком маленькая мощность. Он работает рывками, особенно при подключении механической нагрузки.

Статор (индуктор)

В моделях мощных современных двигателях постоянного тока используются статоры, они же индукторы, в виде катушек, намотанных на сердечники. При замыкании электрической цепи происходит образование линий магнитного поля, под действием возникающей электромагнитной индукции.

Для запитывания обмоток индуктора ДПТ могут использоваться различные схемы подключения:

• с независимым возбуждением обмоток;
• соединение параллельно обмоткам якоря;
• варианты с последовательным возбуждением катушек ротора и статора;
• смешанное подсоединение.

Схемы подключения наглядно видно на рисунке 2.

Рисунок 2. Схемы подключения обмоток статора ДПТ

У каждого способа есть свои преимущества и недостатки. Часто способ подключения диктуется условиями, в которых предстоит эксплуатация электродвигателя постоянного тока. В частности, если требуется уменьшить искрения коллектора, то применяют параллельное соединение. Для увеличения крутящего момента лучше использовать схемы с последовательным подключением обмоток. Наличие высоких пусковых токов создаёт повышенную электрическую мощность в момент запуска мотора. Данный способ подходит для двигателя постоянного тока, интенсивно работающего в кратковременном режиме, например для стартера. В таком режиме работы детали электродвигателя не успевают перегреться, поэтому износ их незначителен.

Ротор (якорь)

В рассмотренном выше примере примитивного электромотора ротор состоит из двухзубцового якоря на одной обмотке, с чётко выраженными полюсами. Конструкция обеспечивает вращение вала электромотора.

В описанном устройстве есть существенный недостаток: при остановке вращения якоря, его обмотки занимают устойчивое. Для повторного запуска электродвигателя требуется сообщить валу некий крутящий момент.

Этого серьёзного недостатка лишён якорь с тремя и большим количеством обмоток. На рисунке 3 показано изображение трёхобмоточного ротора, а на рис. 4 – якорь с большим количеством обмоток.

Рисунок 3. Ротор с тремя обмотками Рисунок 4. Якорь со многими обмотками

Подобные роторы довольно часто встречаются в небольших маломощных электродвигателях.

Для построения мощных тяговых электродвигателей и с целью повышения стабильности частоты вращения используют якоря с большим количеством обмоток. Схема такого двигателя показана на рисунке 5.

Рисунок 5. Схема электромотора с многообмоточным якорем

Коллектор

Если на выводы обмоток ротора подключить источник постоянного тока, якорь сделает пол-оборота и остановится. Для продолжения процесса вращения необходимо поменять полярность подводимого тока. Устройство, выполняющее функции переключения тока с целью изменения полярности на выводах обмоток, называется коллектором.

Самый простой коллектор состоит из двух, изолированных полукруглых пластин. Каждая из них в определённый момент контактирует со щёткой, с которой снимается напряжение. Одна ламель всегда подсоединена к плюсу, а вторая – к минусу. При повороте вала на 180º пластины коллектора меняются местами, вследствие чего происходит новая коммутация со сменой полярности.

Такой же принцип коммутации питания обмоток используются во всех коллекторах, в т. ч. и в устройствах с большим количеством ламелей (по паре на каждую обмотку). Таким образом, коллектор обеспечивает коммутацию, необходимую для непрерывного вращения ротора.

В современных конструкциях коллектора ламели расположены по кругу таким образом, что каждая пластина соответствующей пары находится на диаметрально противоположной стороне. Цепь якоря коммутируется в результате изменения положения вала.

Коллекторный агрегат на постоянном токе

Любой коллекторный агрегат является своеобразной электрической машиной, которая в зависимости от своего предназначения выполняет функции генератора или электродвигателя. Отличительной чертой этих устройств считается соединение якорной обмотки с коллектором.

Основным источником питания коллекторных движков служит постоянный ток. Сейчас уже выпускаются модификации многофункциональных агрегатов с невысокой мощностью, способных работать не только от постоянного, но и от переменного тока.

Стандартный тяговый электродвигатель состоит из коллектора (1), щеток (2), сердечника ротора или якоря (3), сердечника главного полюса (4), обмотки возбуждения (5), станины (6). Кроме того, сюда же включены подшипниковый щит (7), вентилятор (8), якорная обмотка (9).

Все детали соединяются в несколько конструктивных элементов. Прежде всего, это магнитная система, под влиянием которой появляется магнитное поле, а также якорь с обмоткой, вращающийся с помощью подшипников. Коллектор и другие детали разъединяются между собой воздушной прослойкой.

В агрегатах постоянного тока возникновение магнитного поля происходит с участием обмоток возбуждения. Они располагаются на полюсных сердечниках и подключены к постоянному току. Количество полюсов может быть разным, в зависимости от мощности двигателя и его использования в транспортной единице. Их число чаще всего находится в рамках от 2 до 12. Стандартная магнитная система представляет собой монолитную металлическую станину, в которой присутствуют съемные шихтованные сердечники. Чтобы понять, как взаимодействуют узлы и детали между собой, необходимо более подробно рассмотреть устройство каждого компонента.

Частая причина неработоспособности двигателя АИР

Конечно, дефект асинхронного электромотора, полученный в результате повреждения проводников обмотки статора — ситуация сложная. Здесь, как правило, требуется обязательная перемотка обмотки статора, то есть ремонт электродвигателя, который сложно выполнить своими руками в быту.

Нерабочий мотор, по мнению пользователя, на деле может оказаться вполне работоспособным электрооборудованием. Достаточно выполнить определённый ремонт электродвигателя

В таких случаях ремонта электродвигателя, связанного с перемоткой обмоток статора, требуется не только специальное оборудование, но также опыт производства электромеханических ремонтных работ. Правда, если поставить перед собой цель, ремонт электродвигателя дома своими руками — задача вполне выполнимая.

Инструмент на разборку и тестирование

Однако здесь (в статье) речь пойдёт о распространённом, так сказать «лёгком» дефекте, который достаточно просто устраняется самостоятельным ремонтом электродвигателя с применением стандартного набора инструмента электрика:

• отвёртка плоская,
• отвертка четырехгранная,
• плоскогубцы,
• тестер электрический (стрелочный прибор),
• молоток слесарный.

Практика эксплуатации в быту маломощных асинхронных моторов показывает: распространённой причиной прекращения работы электромоторов становится КЗ (короткое замыкание) обмотки статора на корпус.

Нередко владельцы «заболевшего» мотора долго не думают и попросту избавляются от проблемы путём закупки нового движка. Дефектный электромотор не пытаются даже исследовать должным образом, не говоря уже о попытках сделать ремонт электродвигателя.

Новый электродвигатель обязательно имеет пластиковую крышку на валу и резиновые пробки внутри пластмассовых втулок, через которые внутрь коробки заводится электрический кабель

Ремонт электродвигателя: устранить КЗ своими руками

Симптомы для ремонта КЗ на корпусе традиционны: при попытке запуска мотора срабатывает защитный автоматический выключатель. Сразу следует уточнить – если подобная ситуация имеет место, не нужно пытаться повторять пуск двигателя от раза к разу.

Повторные действия могут действительно стать причиной пробоя изоляции обмотки статора по причине высоких пусковых токов. Тогда капитального ремонта электродвигателя точно не избежать. Если сработала защита, следует обесточить цепь питания, отключить питающий кабель от БРНО (коробки с клеммами).

Клеммная коробка трёхфазного асинхронного электромотора. Питающий кабель отключают от клемм при ремонте мотора, извлекают из клеммной коробки БРНО

Прежде чем начинать выполнять ремонт электродвигателя, следует удостовериться лишний раз в наличии КЗ. Здесь поможет электрический тестер — прибор, традиционно применяемый электриками. Прежде всего, обмотки статора исследуются на целостность (отсутствие обрыва). Также выполняется проверка на межвитковое замыкание. Щупы прибора, включенного на измерение сопротивления в Омах, поочерёдно соединяют с парами клемм БРНО.

Шкала измерительного прибора должна показывать сопротивление не менее десяти Ом (как правило, 10 — 15),. Однако точная величина сопротивления зависит от характеристики конкретного экземпляра мотора. На трёхфазном моторе при отсутствии межвиткового замыкания, значения сопротивления между всеми выводами обмотки должны быть одинаковыми.

Ремонт электродвигателя — проверка целостности обмоток, а также межвиткового и короткого замыкания на корпус. Удобно пользоваться стрелочным измерительным прибором. Здесь показано соединение щупов для проверки замыкания одной части обмотки на корпус

Если тест на сопротивление обмоток статора не показал существенной разницы между показаниями при замерах и не отметился нулевыми показаниями, движок на 90-95% можно считать рабочим. Во всяком случае, ремонт электродвигателя в виде перемотки обмоток статора явно исключается.

Остаётся определить традиционно частую причину – короткое замыкание обмоток статора на корпус. В этом варианте исследований один щуп тестера соединяют с корпусом двигателя, обеспечив надёжный контакт, а вторым щупом поочерёдно трогают клеммы выводов статорных обмоток внутри БРНО.

Обычное явление КЗ – наличие показаний прибора, которых быть не должно в принципе.

Ремонт электродвигателя: какое КЗ реально устранить?

По сути, существует два вида КЗ (короткого замыкания) на корпусную часть:

1. Прямое замыкание, с пробоем изоляции обмотки.
2. Косвенное замыкание, по причине высокой влажности обмотки.

Второй вариант как раз и заставляет производить ремонт электродвигателя чаще обычного. Измерительным стрелочным прибором (тестером, мегомметром) такое замыкание определяется появлением показаний сопротивления между корпусом и статорной обмоткой в несколько единиц или десятков кОм.

Причём показания на каждой отдельной обмотке, как правило, отмечаются разными значениями. При таком развитии событий ремонт электродвигателя проводится несложной методикой. Для исполнения ремонтных работ потребуется:

1. Демонтировать электромотор от места установки.
2. Отвернуть крепёж кожуха крыльчатки, снять кожух и крыльчатку.
3. Снять крепёжные винты передней и задней корпусных крышек.
4. Демонтировать крышки и вынуть ротор электромотора.

Оставшийся в «чистом» виде статор переносят к расположенной поблизости электрической розетке, размещают на безопасном удалении от бытовых горючих материалов. Рекомендуется приспособить в качестве подставки под статор негорючий материал (к примеру, силикатный кирпич).

Внутрь основания статора асинхронного электродвигателя (в области размещения ротора) вставляют электролампу (60-100 Вт), вкрученную в патрон с присоединённым кабелем и вилкой. Зажигают электролампу включением вилки в розетку.

Ремонт электродвигателя простыми действиями: внутрь освобождённой от ротора статорной части помещают обычную лампу накаливания и оставляют включенной, как минимум на сутки

Технология ремонта электродвигателя своими руками: выдержка статора под нагревом не менее 24 часов (иногда требуется до 48 часов). По истечении этого времени лампу накаливания отключают и заново проверяют тестером сопротивление между корпусом и выводами статорной обмотки.

В большинстве случаев, после ремонта электродвигателя таким способом, измерительный прибор уже не фиксирует наличия какой-либо проводимости. Косвенное короткое замыкание движка удаётся устранить в 90% из 100%, применив методику долговременной просушки статорной обмотки. По завершению прогрева статора электромотор мотор собирают, монтируют на рабочем месте, запускают в работу.

Видео в тему: как снять электродвигатель вентилятора на ремонт?

Видео ниже напоминает о неудобствах работы, когда вместо конус-замковой полумуфты используется старый вариант насадки шкивов (крыльчаток) на вал электродвигателя. Попутно рассматривается задача — как снять электродвигатель и крыльчатку вытяжного вентилятора:

КРАТКИЙ БРИФИНГ

Zetsila — публикации материалов, интересных и полезных для социума. Новости технологий, исследований, экспериментов мирового масштаба. Социальная мультитематическая информация — СМИ .

Электрическая машина постоянного тока тепловоза

Компания ВЭРЗ выполняет все виды ремонта электродвигателей и генераторов постоянного токаот ведущих иностранных и отечественных производителей: SIEMENS, ABB, MENZEL, T-T ELECTRIC, ANSALDO, LEROY SOMER, SICME MOTORI, ЭЛЕКТРОПРОМ, ЭЛЕКТРОМАШИНА и др.

Восстанавливаем электродвигатели постоянного токаэкструдеров, экструзионных линий, смесителей, испытательных стендов, подъемников, фуникулеров, прессов, печатных, бумагоделательных, формовочных машин, резиносмесителей, грануляторов, металлообрабатывающих и деревообрабатывающих станков, конвейеров и др. оборудования.

Производим ремонт с использованием обмоток собственного изготовления. Оборудование позволяет изготавливать катушки дополнительных полюсов с намоткой «на ребро».

Преимущества использования новой обмотки перед переизолировкой старой:

• использование обмотки из новой меди полностью восстанавливает ресурс электрической машины, так как происходит замена не только корпусной, но и витковой изоляции;
• использование современных материалов (как изоляционных, так и провода с повышенной прочностью витковой изоляции при меньшей толщине) позволяет увеличить сечение меди, улучшить отвод тепла от обмотки, что открывает возможности для повышения мощности, КПД электрической машины, снижения тепловой нагрузки.

Услуга «Ремонт электрических машин постоянного тока» включает:

• ремонт якоря с заменой обмоток, с последующей не менее чем двукратной пропиткой;
• замену катушек главных полюсов и дополнительных полюсов (ремонт магнитной системы);
• ремонт или замену вала ротора;
• ремонт или изготовление подшипниковых щитов и фланцев;
• переборку контактных колец или коллектора;
• ремонт и регулировку щеточных механизмов;
• полную пропайку «петушков»;
• замену вентилятора и крепежных деталей;
• проверку крепления активного железа на валу и в статоре и его ремонт;
• балансировку якоря (ротора);
• приемо-сдаточные испытания: измерение сопротивления обмоток, измерение сопротивления изоляции относительно корпуса и между обмотками и коэффициента абсорбции, испытание изоляции обмоток, испытание межвитковой изоляции обмотки якоря на электрическую прочность, испытание на механическую прочность, проверка на холостом ходу с измерением тока холостого хода, уровня вибрации и контроля теплового состояния ответственных узлов эл/машины

Все работы производятся под управлением сертифицированной на соответствие международному стандарту ISO 9001:2015 системы менеджмента качества.

Учитывая то, что многие электродвигатели постоянного тока сняты с производства, а переход на асинхронный электропривод с частотным регулированием не всегда возможен, то ремонт становится чуть ли не единственным способом восстановления работоспособности оборудования.

Преимущества ремонта

• Экономия средств: приобретение нового электродвигателя или генератора в большинстве случаев дороже ремонта, каким бы сложным он ни был.
• Срок ликвидации последствий: даже длительный ремонт в ряде случаев оказывается быстрее заказа и поставки нового электродвигателя. Особенно это актуально для импортного оборудования.
• Снижение убытков от простоя. Производство не будет долго простаивать, потому что многие повреждения возможно быстро устранить прямо на рабочем месте.
• Чем раньше обратиться за технической помощью, тем быстрее и дешевле будет ремонт.

Почему мы?

В конкурентных условиях любому заказчику необходимо понимать, какие аргументы выгодно отличают выбранного подрядчика:

• забираем в ремонт и возвращаем исправный электродвигатель или генератор на собственном транспорте;
• используем оригинальные запчасти от официальных поставщиков и проводим входной контроль;
• применяем высококачественные изоляционные материалы от ведущих производителей;
• при проведении испытаний используем современное контрольно-измерительное оборудование;
• предоставляем гарантию от 6 месяцев;
• поставляем необходимые компоненты электрических машин и запасные части напрямую от производителя.

Заказать позицию «Ремонт высоковольтных электродвигателей и генераторов», узнать цену и больше информации об услуге Вы можете, обратившись к нашим специалистам.

Электрокары российских марок

Ориентировочные сроки выпуска: пока неизвестно

Сразу несколько отечественных компаний ведут разработку недорогих электрокаров, производство которых должны наладить в ближайшие один или два года. Так, в скором времени бюджетные экологически чистые модели представzт липецкий «Моторинвест» и отечественный стартап Zetta. Первым на рынок выйдет электромобиль из Липецка, где уже построен новый завод, с которым Минпромторг должен заключить специальный инвестиционный контракт о производстве (СПИК). При этом о самом автомобиле пока ничего не известно.