Как перемотать одну 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.

Бытовые роторы часто применяются в различных инструментах. Они бывают постоянного и переменного тока. Перемотать электродвигатель в домашних условиях в таких приборах довольно сложно. Сначала производится разборка агрегатов со складыванием всех болтов в коробку. Рекомендуется на её дно положить магнит, чтобы болты, шпильки и гайки не потерялись.

Определение неисправности

Роторы постоянного тока шуруповёртов, миксеров и вентиляторов бывают коллекторные и бесщёточные. У последних двигателей коммутация обмоток, расположенных на статоре, происходит с помощью контроллера. Поэтому перед перемоткой необходимо точно убедиться в исправности ключей и самого контроллера. Электрические двигатели переменного тока делятся на:

• асинхронные с короткозамкнутым ротором;
• синхронные или щёточные с фазным ротором.

Для определения неисправности обмоток ротора используют специальный индукционный прибор. Установить поломку обмоток асинхронного двигателя можно с помощью тестера или омметра. Иногда применяют специализированные электронные приборы для выявления короткозамкнутых витков.

Неисправность роторов чаще всего бывает из-за замыкания в якоре. Отпаивая проводники от контактной группы и проверяя их на короткое замыкание, находят неисправность контактов или витков ротора. В случае замыкания последних поломку устраняют путём замены провода. Если мало витков, а провод ротора толстый и без повреждений, то делают его хорошую изоляцию, подкладывая пластинку из картона или ткани, смоченную изоляционным лаком.

В случае замыкания в контактной группе необходим её ремонт или замена. Можно вырезать тонкий паз между замкнутыми контактами и вставить пластинку из текстолита, проклеенную эпоксидным клеем. Наждачной бумагой устраняют неровности на контактной группе.

Особенности процесса

Для перемотки электродвигателей своими руками необходимо обладать хотя бы минимальными понятиями о способах подключения обмоток двигателей. Если перемотка производится впервые, необходимо хорошо изучить этот вопрос. Следует также обратить особое внимание на полярность обмоток и направление движения витков.

У некоторых заводских катушек провод сначала наматывают в одном направлении, а затем возвращаются обратно. При разборке необходимо витков 10 размотать поштучно, освободив катушку от изоляции, после чего точно определить и записать направление витков в обмотке.

Работа со статором

Сначала составляют схему расположения и подключения обмоток электродвигателя. Если двигатель трёхфазный, то аккуратно составляют схему катушек для каждой фазы. Они намотаны обычно одним проводом. Только после хорошего изучения и правильного составления схемы подключения обмоток можно приступить к их разборке и удалению. Лучше пометить обмотки разной краской и сфотографировать. Также нужно проверить, можно ли разобраться по фотографиям и схемам.

Перед перемоткой статора электродвигателя изготавливают шаблон по его размеру. Ширина равна размеру между пазами, в который будет укладываться катушка. Для изоляции статора от обмотки в пазы вставляют пластинки из картона или специального изоляционного материала. При укладке катушки в пазы используют деревянную или пластмассовую лопатку — трамбовку.

После намотки одной катушки провод не откусывают, катушку укладывают в пазы и продолжают мотать на шаблон. Все катушки одной фазы мотают цельным проводом, не перекусывая его. Перематывают сначала все витки одной из фаз, поочерёдно укладывая их. Аналогично мотают и укладывают катушки для остальных фаз. Верхнюю часть обмотки в пазах статора над витками закрывают пластинками из того же изоляционного материала, что и в самих пазах статора.

После намотки и укладки катушек одной из фаз обязательно производят обвязку и формируют катушки в ровные пучки, стараясь, чтобы витки были в одной связке и не касались корпуса статора. Если катушка великовата и прикасается к корпусу, то на неё одевают разрезанный кембрик, после чего обвязывают. Касание проводов корпуса вне изоляции недопустимо, так как при вибрации от электромагнитного поля лак может протереться, в результате чего катушка замкнёт на корпус. После укладки проверяют омметром сопротивление.

Количество витков во всех катушках необходимо точно соблюдать во избежание перегревания некоторых обмоток. Особое внимание и аккуратность необходимы, чтобы избежать перехлёстов витков в обмотке. Кроме того, необходимо следить, чтобы провод не завязывался в виточный узел и не был с обтёртой изоляцией. Все элементы, выходящие за пределы корпуса пазов, аккуратно утрамбовывают.

Выводы от катушек заправляют в изоляционные трубки — кембрики. Они должны быть не только из материала с хорошей изоляцией, но обладать устойчивостью к нагреванию провода. Во избежание плавления необходим класс изоляции не ниже ранее используемого. Классы стойкости изоляции к температуре:

1. У — с пределом 90 ⁰С, материалы — бумага, хлопчатобумажная ткать, шёлк и пряжа без пропитки.
2. А — с пределом 105 ⁰С, те же материалы, но с пропиткой.
3. Е — с пределом 120 ⁰С, материалы — органическая и синтетическая плёнка.
4. В — с пределом 130 ⁰С, материалы — стекловолокно, слюда, асбест с органическими связующими веществами.
5. F — с пределом 155 ⁰С, те же материалы, но с синтетическими пропитывающими и связывающими материалами.
6. H — с пределом 180 ⁰С, те же материалы, но с кремнийорганическими пропитывающими и связывающими материалами.
7. С — с пределом выше 180 ⁰С, материалы — стекло, керамика, кварц, слюда с неорганическими связующими составами или без них.

Проверка и сборка

Далее делают сборку двигателя, наживив основные болты для «прозвонки» и проверки токов каждой фазы. С помощью токовых клещей проверяют токи обмоток каждой из фаз через нагрузку и автоматический выключатель. Они должны быть одинаковыми. Затем двигатель собирают, закручивая все болты и проверяя его на правильность вращения и работу в холостом режиме.

Если всё работает нормально, то механизм разбирают снова для покрытия обмоток статора лаком. Статор помещают в лак для пропитки обмоток и заполнения пустот. Затем его поднимают, давая стечь лаку, и сушат на открытом воздухе или в специальной сушилке. Для ускорения сушки применяют лампу накаливания мощностью 0,5—1 кВт, вставленную в статор и включённую в сеть.

После просушки двигателя производят его полную сборку, ещё раз проверяют сопротивление изоляции. Делают проверку двигателя на холостом ходу. Лучше для этой цели использовать понижающий трансформатор и автоматический выключатель (желательно УЗО). Только после проверки можно использовать двигатель на полном напряжении.

Правильно провести перемотку помогут следующие советы специалистов:

1. Во время определения неисправностей электродвигателя необходимо знать, что сопротивление изоляции часто снижается из-за грязи и попадания металлической стружки. В таких случаях двигатель достаточно хорошо очистить, вымыть грязь и просушить феном или тепловой пушкой.
2. Во многих случаях необязательна вся перемотка. При коротком замыкании под фланцами из-за вибрации поможет устранение повреждений изоляции. После этого нужно провести зачистку и замену изоляции с заливкой места повреждения лаком.
3. Если при «прозвонке» имеется межвитковое замыкание, то при помощи омметра определяют замкнутый виток. Если удаётся определить испорченный элемент, его заменяют, концы спаивают и изолируют. Далее двигатель проверяют на стенде.
4. Чтобы перемотать обмотку электродвигателя на шаблон равномерно, нужно укладывать провод к проводу без нахлестов и перекосов по размерам статора. Затем следует внимательно проверить, не выступает ли изоляция обмотки из пазов статора, чтобы при вставке ротора он не цеплял её. Провод должен быть без витковых узлов. Марка провода и его сечение должны соответствовать параметрам оригинала.

При проведении всех работ необходимо пользоваться исправным инструментом, а также заведомо исправными измерительными приборами и тестерами. Особое внимание нужно обратить на исправность защиты элементов питания, качество изоляции и влажность материалов, применяемых во время ремонта.

Соблюдение техники безопасности и правил пользования инструментом является непременным условием при проведении испытаний. Лучше для этого пригласить специалиста с большим опытом работы с электродвигателями.

Внешний осмотр

Необходимо, частично разобрав двигатель, произвести очистку всех составных частей и определить, в чем собственно дело.

Определение параметров провода

Можно попробовать найти соответствующую информацию в интернете (намоточные данные). Часто люди делятся личным опытом, как они ремонтировали эл/дрель, фен своей жене, насосную станцию на даче и так далее. Но нужно понимать, что это должна быть ТОЧНО ТАКАЯ ЖЕ модель, иначе не факт, что после ремонта ваша станет работать.

На практике же обычно приходится все вопросы выяснять непосредственно при осмотре. Даже если двигатель выгорел довольно сильно, то всегда можно найти участок, на котором обмотка более-менее сохранилась. В этом месте нужно все тщательно очистить для того, чтобы можно было пересчитать все проводки в «укладке». Все, что нам нужно – определить количество витков и сечение провода.

Заботиться о целостности провода, естественно, смысла нет. Поэтому подойдет все, что поможет удалить нагар и частицы расплавленного лака – бензин, спиртосодержащие жидкости и тому подобное. Как вариант – произвести обжиг (горелка, костер и так далее). Главное – результат.

Обмотка выступает за габариты «железа». На той ее части, которая цела и пригодна к осмотру, срезается (срубается, спиливается) верхушка. Подходящий инструмент подбирается в зависимости от толщины провода, но нужно иметь в виду, что он довольно мягкий (медь). Наша задача – добиться того, чтобы одну часть намотки можно было «распушить». Тогда и число проводков посчитать несложно, и сечение их замерить.

Подготовка «железа»

Основой и ротора, и статора служит специальная сталь. При внешнем осмотре на них иногда можно обнаружить небольшие вмятины или заусеницы. Такие места необходимо аккуратно обработать или «мягким» надфилем, или мелкой «наждачкой», не повреждая металл. Все пазы, в которые укладывается обмотка, нужно полностью вычистить, «до блеска». Иначе при укладке изоляции и обмоток возникнут сложности.

Подбор провода

В идеале он должен быть точно таким же. Но это не всегда получается. Следовательно, придется использовать материал с другим сечением, который занимает в соответствующей таблице соседнюю позицию. При этом нужно вспомнить закон Ома и учесть, что с уменьшением диаметра провода его сопротивление возрастает.

Значит, нужно будет изменить и число витков, например, вместо 350 наматывать 400 или 320. Возможно, такое решение – «на глазок» – приведет к некоторому снижению мощности. Тем, для кого это принципиально, придется произвести точные расчеты, тем более что все исходные данные есть – номинал напряжения питания (220 В), сечение имеющегося провода, габариты «железа», на которое он будет наматываться (значит, общая длина проводника).

Но при этом нельзя забывать, что неправильный результат вычислений может привести к повышенному нагреву двигателя (если не к критическому перегреву и поломке). Как результат – расплавление лака и в перспективе короткое замыкание между обмотками или межвитковое замыкание.

Изготовление обмотки

Это делается при помощи шаблона. Его несложно изготовить самостоятельно, из плотного картона или фанеры. Главное – правильно снять все размеры с «железа». Намотку провода лучше делать на специальном станке (распространенное недорогое оборудование). Такое приспособление можно смастерить и самому, из подручного материала:

Если делать намотку вручную, на это уйдет времени значительно больше, да и есть вероятность того, что можно ошибиться в количестве витков. Кроме того, работая с тонким проводом, его легко порвать, а с толстым – уложить неплотно, что вызовет трудности при постановке обмотки на место из-за увеличения ее габаритов.

Установка обмотки

Ничего сложного в этом нет, необходимо лишь соблюдать аккуратность. После укладки изоляции в пазы по месту «сажается» изготовленная «катушка» (такие «гильзы» изготавливаются из диэлектрических материалов). Как они ставятся, понятно из рисунка.

Следует избегать любого повреждения не только провода, но и его внешней изоляции (лаковое покрытие). В некоторых случаях целесообразно использовать специальное приспособление – «трамбовку». С ее помощью обмотка «уплотняется» в посадочных пазах. Все фазные катушки надежно изолируются друг от друга.

Внимание! Необходимо проверить, не торчат ли из пазов частички изоляции. Излишки следует срезать. Иначе после сборки и включения двигателя они будут задевать за ротор. Чем это закончится, неизвестно.

Пропитка

Она делается с целью изоляции всех токоведущих частей. Рекомендовать какой-то конкретный состав смысла нет, так как в продаже имеется большой ассортимент соответствующей продукции. Но вот кое-что посоветовать стоит.

Все лаки делятся на 2 категории. Одни не требует температурного воздействия, так как просыхают естественным путем. Для других необходима термическая обработка. На производстве с этим проблем нет, так как используются специальные печи. А вот как просушить лак в домашних условиях, придется подумать.

Проверка эл/двигателя

После того, как просушка закончена, нужно убедиться в том, что двигатель готов к включению. Для этого необходимо «прозвонить» все обмотки, по очереди, чтобы выяснить, нет ли где обрыва или «неконтакта» в местах соединений. Кроме того, нужно замерить сопротивление между обмотками и на корпусом (удостовериться в отсутствии КЗ). И только после этого можно проверять двигатель в работе.

Включение

Для проверки работоспособности двигатель не следует сразу же запитывать от источника с номинальным рабочим напряжением (220 В или 380В). Сначала нужно проверить его работоспособность через понижающий трансформатор. Если ротор, хоть и «вяло», но крутится и эл/двигатель не греется, не дымит, значит, все сделано правильно.

После включения в сеть целесообразно замерить потребляемый устройством ток. В паспорте на изделие такие данные есть. В случае чрезмерного отклонения измеренной величины от «номинала» необходимо разбираться с вероятной причиной.

Практические советы

• В процессе намотки провода на шаблон нужно укладывать его равномерно, «виток к витку». Наложения проводков друг на друга, с «перехлестом», следует избегать. Иначе полученная катушка просто не поместится в месте установки из-за увеличенных габаритов.
• Еще в процессе разборки эл/двигателя необходимо обратить внимание, как и чем выполнена изоляция внутренних частей (например, фазных катушек), по какой схеме они соединены («треугольник», «звезда») и так далее. Это поможет произвести правильную сборку, так как ее придется делать «один в один». Не стоит надеяться на память. Надежнее все это «зарисовать», с указанием всех особенностей инженерного решения.
• Если пришлось сдать «движок» в ремонт, то следует поинтересоваться, какие в мастерской применяются пропиточные составы и есть ли соответствующее оборудование для просушки обмоток.

Напоследок приведем несколько видеозаписей наглядно показывающих описанную выше технологию:

Перемотка статора асинхронного электродвигателя (автор sannidog1206 )

Перемотка статора коллекторного двигателя (автор Viktor Tarasow):

Связанное оборудование (products tags):

Мы принимаем:

Виброоборудование Ярославского завода «КРАСНЫЙ МАЯК» (ПАО)