Межвитковое замыкание обмоток электродвигателя как исправить

Во время эксплуатации любого оборудования периодически возникают поломки разного характера, которые требуют качественного ремонта. Распространенные сегодня электродвигатели не являются тому исключением. Такие агрегаты могут выходить из строя в результате межвиткового замыкания. В такой ситуации может сгореть исправный, на первый взгляд, двигатель. Именно поэтому специалисты стараются своевременно определить замыкание межвиткового типа, чтобы качественно устранить причину неисправности.

Описание

Сложное межвитковое замыкание может возникнуть по причине нарушения изоляционного слоя ответственных элементов в многофункциональных электротехнических агрегатах. В классическом двигателе, кроме распространенного замыкания на корпус, часто присутствуют и другие проблемы. Чаще всего это может быть спровоцировано выходом из строя обмотки ротора или же статора. Специалистам удалось установить, что классическое межвитковое замыкание возникает в результате перегрева мотора. Когда на устройство воздействует повышенная температура, то сложно избежать разрушения нанесенного производителем лака, который выполняет роль надежной оболочки. Из-за этого витки оголяются и начинают постепенно взаимодействовать друг с другом, вызывая тем самым короткое замыкание. Даже если это точечная проблема, двигатель все равно не будет функционировать как раньше. Ликвидировать поломку можно только при помощи качественной перемотки.

Элементарная проверка

Первым делом необходимо аккуратно установить индуктор на платформе тормозного изделия и включить его в сеть. Переключатель следует перевести в положение 4. Якорь аккуратно укладывают на полюса индуктора, после чего закрепляют на валу приспособление для проворачивания якоря. Можно включить стенд. Мастеру предстоит аккуратно прижать щупы контактного агрегата к двум соседним коллекторам якоря. Немного проворачивая механизм, нужно отыскать положение, при котором показания механизма будут находиться на максимальной отметке. При помощи резистора устанавливают стрелку устройства на максимально удобную отметку шкалы. Необходимо постепенно проворачивать якорь, не меняя при этом пространственного положения щупов. Мастеру остается только считать показания прибора.

Важные нюансы

Экспертами был разработан универсальный прибор для проверки межвиткового замыкания. Но первым делом нужно точно установить факт отсутствия дополнительной нагрузки на мотор. Проблема может возникнуть по причине засорения воздушной системы или заедания механического отдела. Чтобы безошибочно определить межвитковое замыкание, необходимо некоторое время понаблюдать за работающим двигателем. В такой ситуации мастер заметит интенсивное круговое искрение. Может ощущаться неприятный запах горелой изоляции. Чтобы ликвидировать проблему, нужно ее своевременно определить. При стандартном визуальном осмотре, обмотки якоря не должны быть вспученными или почерневшими. Указывать на проблему может запах горелого. Мастер должен убедиться в том, что между пластинами коллектора нет замыкания.

Универсальный агрегат

При помощи многофункционального прибора для проверки межвиткового замыкания можно безошибочно измерить сопротивление между обмоткой и корпусом. В рабочем состоянии разница полученных данных остается незначительной. Если полученный показатель превышает отметку 11 процентов, то качественного ремонта не избежать. Мастеру придется заменить всю обмотку, которая будет иметь меньшее сопротивление. Основные ремонтные работы должны быть направлены на перематывание неисправных деталей. Такие манипуляции доступны только в специальных условиях. Работу можно доверить исключительно специалистам.

Помощь мультиметра

Универсальность этого устройства позволяет выполнить проверку межвиткового замыкания, чтобы своевременно устранить имеющуюся поломку. Любые ремонтные работы должны начинаться с разборки якоря электродвигателя. Причины могут возникнуть по следующим причинам:

1. Износ и поломка щеток.
2. Замыкание между пластинами.
3. Отсутствие контакта на клеммах.
4. Плохая изоляция.
5. Слишком высокая температура для пластин коллектора.

Многолетний опыт экспертов свидетельствует о том, что сломанный стартер издает характерный звук гула, появляются искры, меняется интенсивность вращения якоря, образуются вибрации во время работы.

Самостоятельный ремонт

Чтобы проверить межвитковое замыкание на якоре, нужно аккуратно приложить к пластине коллектора стартер лампы. Нужно посмотреть, загорится лампочка либо нет. Если лампочка сработала, тогда мастеру нужно подумать о замене обмотки или всего ротора. Но если реакции нет, проверку нужно выполнить омметром. Сопротивление должно быть максимально низким, не более 9 кОм. Если замыкание межвитковое, тогда пригодится определенный прибор для проверки якоря стартера. Устранить эту проблему можно в том случае, если выровнять все провода и очистить их от лишнего мусора. Если все перечисленные рекомендации не подействовали, остается только выполнить перемотку якоря. При распайке коллекторных выводов необходимо демонтировать ротор и тщательно зачистить поверхность при помощи бормашины. Определить сгоревший аккумулятор можно только с помощью аккумулятора.

Вариант для профессионалов

Специалисты привыкли использовать качественный прибор для межвиткового замыкания. Такой агрегат предназначен исключительно для профессионального ремонта электрооборудования. Для работы понадобится катушка со скобой. Классическим мультиметром можно определить только обрыв на якоре. Для более качественной диагностики лучше использовать аналоговый тестер. Между всеми ламелями обязательно замеряют сопротивление. Во всех случаях показатели должны быть идентичными. В некоторых случаях обмотки могут не сгореть, да и коллектор остается невредимым. Определить замыкание межвиткового типа можно с помощью прибора с прочной скобой от трансформатора. Мультиметр устанавливают на отметку 180 кОм. Щуп аккуратно замыкают на массу, а второй поочередно прикладывают к каждой ламели коллектора. Если якорь по-прежнему не прозванивается на массу, то он абсолютно исправен.

Замыкание классического статора

Даже такое изделие подвержено межвитковому замыканию. Первым делом специалист обязательно проверяет обмотку статора на факт сопротивления. Но это не самый надежный метод. Многие факторы влияют на мультиметр, из-за чего он может отображать ошибочные данные. Итоговый результат во многом зависит от перемотки двигателя, а также от старости самого железа. Обычными клещами можно измерить ток и сопротивление. Если у мастера есть необходимый опыт, то он может определить поломку даже по звуку работающего двигателя. Но в этом случае обязательно должны быть рабочие подшипники, которые качественно смазаны. При желании мастер может задействовать осциллограф, но такой агрегат отличается большой стоимостью. Из-за этого приобрести агрегат могут далеко не все. На двигателе не должно быть следов масла, подтеков. Недопустимо наличие посторонних запахов. Качественным тестером проверяют обмотки на факт сопротивления. Если результаты отличаются друг от друга более чем на 11%, то причина поломки может крыться в замыкании.

Самодельное приспособление

Устранить межвитковое замыкание электродвигателя можно при помощи агрегата, сооруженного в домашних условиях. Для сборки нужно подготовить транзисторы КТ209 и КТ315, переменные резисторы на 47 кОм и 1 кОм. Питание изделия можно обеспечить при помощи батареи, а также высококачественного стабилизатора. Дополнительно нужно установить зеленый светодиод, который будет сигнализировать о включении агрегата, а оранжевый – контрольный. Последовательно с этими элементами включают резистор на 30 Ом. Стоит отметить, что рабочая плата имеет компактные размеры, за счет чего легко поместится в небольшой корпус.

Причины неисправностей

Межвитковое замыкание электродвигателя не является редкой проблемой. Такая неисправность встречается в 50% всех случаев поломок. Ситуация может возникнуть из-за повышенной нагрузки на электроустановку. Неправильная эксплуатация агрегата часто влечет за собой преждевременные поломки. Номинальную нагрузку можно определить по паспорту установки. Перегрузка может быть спровоцирована механическим повреждением самого мотора. Сухие либо заклинившие подшипники часто вызывают замыкание. Не исключен факт заводского брака. Если электродвигатель хранится в ненадлежащих условиях, то это всегда чревато тем, что обмотка просто отсыреет.

Изменение сопротивления

Определение межвитковое замыкание позволяет существенно упростить ремонтные работы. Чтобы качественно проверить мотор на факт сопротивления изоляции, опытные электрики активно используют мегометр с напряжением 500 В. Таким приспособлением можно безошибочно измерить сопротивление изоляции обмоток двигателя. Если электродвигатели обладают напряжением 12 В или 24 В, то без помощи тестера просто не обойтись. Изоляция таких обмоток не рассчитана на испытание под максимальным напряжением. Производитель всегда в паспорте к агрегату указывает оптимальное значение. Если тестирование показало, что сопротивление изоляции гораздо меньше оптимальных 20 Мом, то обмотки обязательно разъединяют и тщательно проверяют каждую по отдельности. Для собранного мотора показатель не должен быть ниже положенных 21 Мом. Если изделие долгое время пролежало в сыром месте, то перед эксплуатацией его обязательно просушивают в течение нескольких часов накальной лампой.

Неисправности трансформатора

Опытные специалисты привыкли в работе использовать универсальный индикатор межвиткового замыкания, который существенно упрощает поиск возникших поломок. Но даже профессионалы должны помнить о том, что выбор наиболее подходящего источника питания и его местоположения напрямую зависит от количества питаемых изделий и типа подключения. У трансформатора есть довольно распространенная неисправность – непредвиденное замыкание витков между собой.

Эту проблему не всегда можно определить при помощи классического мультиметра. Агрегат нужно тщательно осмотреть на предмет наличия визуальных дефектов. Провод обмоток обладает лаковой изоляцией. В случае ее пробоя между витками возникает сопротивление, которые выше 0. В такой ситуации может возникнуть перегрев оснащения. При визуальном осмотре на трансформаторе не должно быть следов копоти, обуглившихся частиц, вздутия заводской заливки, почернений. Мастер может узнать номинальное напряжение из прилагаемой к агрегату документации. Если отличие показателей составляет 45% и больше, то обмотка вышла из строя. Чтобы не усугубить ситуацию, ремонт столь ответственного элемента лучше доверить специалистам, которые обладают всеми необходимыми навыками.

Добрая половина всех случаев неисправностей электродвигателей приходится на межвитковое замыкание. Межвитковым замыканием называется короткое замыкание между разными витками одной катушки или секции обмотки электрической машины. Причин межвитковых замыканий может быть несколько.

Причины межвитковых замыканий

Одна из причин межвиткового замыкания — перегрузка электродвигателя по току, когда нагрузка на двигатель в течение значительного промежутка времени превышает номинальную. В этом случае обмотка статора разогревается от чрезмерного тока настолько сильно, что изоляция в каком-то ее месте может разрушиться и способствовать короткому замыканию между соседними витками. Нормальный ток статора под нагрузкой всегда можно посмотреть в паспорте двигателя либо на информационном шильдике на его корпусе.

Перегрузка может случиться, например, из-за нештатного режима эксплуатации оборудования, приводимого в действие данным двигателем. Кроме того причиной токовой перегрузки может стать механическое повреждение непосредственно двигателя: заклинивание ротора, стопорение подшипников и т. д.

Не исключен также заводской брак обмотки, либо нарушение целостности изоляции во время ручной перемотки статора в кустарных условиях. При несоблюдении условий хранения или эксплуатации электродвигателя, случайно попавшая внутрь влага способна навредить изоляции и привести к межвитковому замыканию.

Так или иначе, какой бы ни оказалась причина межвиткового замыкания, с ним пострадавший двигатель нормально работать уже точно не сможет, либо проработает, но недолго. Поэтому при обнаружении симптомов межвиткового замыкания, следует незамедлительно начать его поиск с целью скорейшего устранения.

Как выявить межвитковое замыкание

Существует несколько простых проверенных способов выявить наличие межвиткового замыкания. Симптомом обычно является перегрев одной части статора по отношению ко всем остальным его частям. Если данное явление наблюдается, то двигатель необходимо остановить, если надо – снять с оборудования, и подвергнуть точной диагностике.

Прежде всего можно воспользоваться токовыми клещами. Достаточно по очереди измерить токи каждой из фаз обмотки статора, и если в одной из них ток существенно больше чем в остальных, то это – явный признак того, что место замыкания находится в соответствующей части обмотки. Предварительно необходимо убедиться, что напряжение на все выводы (между каждой парой из трех фаз) подается одинаковое, то есть проверить отсутствие перекоса фаз. Для этого пользуются вольтметром, поочередно измеряют напряжения на трех фазах.

Три части трехфазной обмотки следует прозвонить омметром. Сопротивления всех трех обмоток по-отдельности должны быть одинаковыми. Используемый прибор должен обладать достаточно высокой точностью, ведь если имеет место замыкание всего между двумя витками, то различие в сопротивлениях будет минимальным, и его невозможно будет различить если обмотка выполнена толстым проводом.

Наличие замыкания на корпус можно проверить при помощи мегаомметра. Для этого один щуп прибора прикладывается к корпусу двигателя, второй — поочередно к каждому из выводов обмоток. В исправном двигателе сопротивление на каждой из фаз должно быть значительным (смотрите – Как правильно пользоваться мегаомметром).

Не будет лишним визуально рассмотреть обмотку статора. Чтобы это сделать, нужно будет снять с двигателя крышки, вытащить ротор и внимательно рассмотреть всю обмотку секция за секцией. Если замыкание есть, то подгоревшее место наверняка будет видно сразу.

Если у вас под рукой есть понижающий трехфазный трансформатор на напряжение в районе 40 вольт, то используйте его для проверки целостности статора. Выньте ротор, подключите трансформатор, включите его в сеть. Возьмите железный шарик от подшипника и запустите его в статор, немного ускорив щелчком пальца, так чтобы шарик начал бегать по кругу вслед за вращающимся магнитным полем, имитируя вращение ротора. В случае если шарик остановился и застрял на одном месте статора — значит в этом месте межвитковое замыкание.

Если нет шарика, возьмите пластину трансформаторной стали или железную линейку, приложите ее внутри к статору и перемещайте по кругу. В том месте где пластинка начнет заметно дребезжать — есть межвитковое замыкание. Если межвиткового замыкания нет, то пластинка будет везде примагничиваться к статору. Прежде чем использовать способ с шариком или с пластинкой, убедитесь, что двигатель питается от понижающего трансформатора, иначе можно получить поражение электрическим током.

Смотрите также: Несколько способов проверки обмотки на короткое замыкание в картинках

Как правильно выбрать асинхронный электродвигатель

Рекомендую также посмотреть:

Как сделать простейший двигатель за 10 минут (интересные эксперименты)

Как правильно пользоваться токоизмерительными клещами

Донат на развитие проекта Электрик Инфо: Пожертвование на развитие сайта

 Выход из строя электродвигателя зачастую связан с механическими неисправностями приводов, редукторов и т.п. устройств. Но чуть меньше половины отказов приходятся на межвитковое замыкание обмоток электродвигателя. Оно происходит по причине нарушения изоляции. В результате происходит короткое замыкание нескольких витков. Если первые неисправности можно уменьшить или устранить на этапе профилактических работ, то витковое замыкание предсказать невозможно. Ниже мы подробно расскажем читателям сайта Сам Электрик, в чем причина возникновения межвиткового замыкания и как его устранить.

Причины возникновения

Факторов, влияющих на появление межвиткового замыкания электродвигателя может быть несколько. Рассмотрим основные причины, почему оно возникает:

1. Самая распространенная неисправность, при которой происходит пробой обмоток, это перегрузка двигателя. Она может возникнуть при выходе из строя механических деталей. Например, заклинил подшипник ротора, возникла неисправность в транспортере, редукторе или другом механизме. В результате по обмоткам протекает повышенный ток, что приводит к перегреву проводов и разрушению изоляции. Происходит короткое замыкание (КЗ) между витками.
2. При изготовлении на заводе допустили брак. Это случается не часто, но не исключено. В процессе эксплуатации изоляция трескается. Обмотка повреждается, происходит межвитковое замыкание.
3. Во время ремонта был нарушен технологический процесс. Обмотка получилась очень тугой. В процессе работы электродвигатель нагревается, витки расширяются. Из-за туго намотанной электрообмотки, расширение невозможно. Лак на проводах повреждается, происходит межвитковое замыкание.
4. В результате неправильного хранения в двигатель попадает вода, что может привести к пробою изоляции.

С такой неисправностью электродвигатель долго работать не сможет. Произойдет дальнейший нагрев обмотки. Последствия такой неисправности приводят к выходу двигателя из строя. Поэтому важно вовремя определить неисправность, и принять меры по ее устранению.

Диагностика неисправности

Основным признаком возникновения межвиткового замыкания является неравномерный нагрев корпуса. Это происходит по причине повышенного потребления тока одной (неисправной) обмотки. Если возник перегрев одной части корпуса, то двигатель необходимо обесточить и выполнить диагностику.

Ее выполняют следующим образом:

• Проверяют напряжение на всех обмотках. Оно должно быть одинаково, т.е. в сети должен отсутствовать перекос фаз. После этого замеряют токи в каждой обмотке. Замеры производят токовыми клещами. Если ток в одной обмотке отличается от остальных в большую сторону, то это говорит о наличии неисправности в данной обмотке.
• С помощью высокоточного омметра замеряют сопротивление обмоток. Значения должны быть одинаковыми. Обычным прибором проверить наличие замыкания невозможно. Т.к. при коротком замыкании всего двух витков, сопротивление изменится незначительно.
• Замыкание на корпус определяют с помощью мегомметра. Для этого один конец соединяют с корпусом, а второй подсоединяют к обмоткам поочередно. Таким образом, проверяют целостность сопротивления изоляции. В идеале оно должно быть одинаково на каждой обмотке или иметь незначительные отклонения. При этом следует учитывать, что оно меняется в зависимости от температуры проводников.

На нижеприведенном рисунке представлена таблица зависимости изменения сопротивления изоляции от температуры:

Как определить неисправную обмотку

Для определения межвиткового замыкания в электродвигателе, его необходимо разобрать. Произвести визуальный осмотр. Дефект можно определить по внешнему виду обмоток. На них видны места кроткого замыкания, как показана неисправность ротора и статора на рисунках снизу:

Однако зачастую признаки межвиткового замыкания обнаружить визуально невозможно. Поэтому обслуживающий персонал должен знать, что делать в таких ситуациях. При отсутствии видимых неисправностей применяют следующие методы.

Поиск неисправности с помощью металлического шарика

Выявить замыкание изоляции можно при помощи понижающего трехфазного трансформатора. Напряжение вторичной обмотки не должно превышать 40 Вольт.

На разобранный двигатель подается напряжение с трансформатора. Внутрь двигателя по кругу запускают металлический шарик. При исправных обмотках он начинает «бегать» по кругу без остановки.

Если имеется замыкание обмотки, то шарик, сделав два три круга примагничивается в месте неисправности.

Если отсутствует шарик, проверить можно с помощью пластины из трансформаторного железа. Можно использовать железо от неисправного трансформатора. Пластину прикладывают по кругу поочередно. В неисправном месте пластина начнет вибрировать. В остальных местах она примагничивается.

Проверяя исправность электродвигателя, не стоит забывать о технике безопасности. Корпус двигателя должен быть заземлен. При этом, категорически запрещено подавать напряжение выше 40 Вольт на обмотки.

На рисунке снизу показана методика проверки с помощью шарика:

Проверка специальным прибором

Поиск межвиткового замыкания электродвигателя можно производить с помощью прибора для проверки пробоя изоляции обмоток. Его можно приобрести через интернет или сделать самостоятельно. Многочисленные схемы приведены в интернете. Они не сложные. Повторить может любой специалист, имеющий навыки работы с паяльником и разбирающийся в электросхемах.

Как определить неисправность, подробно расписано в инструкции к прибору. Диагностика выполняется за считанные минуты. Однако, для выполнения диагностики необходим осциллограф.

Это дорогостоящий прибор. Работать на нем умеют не все мастера. Поэтому этот метод проверки не получил массового распространения.

Сейчас промышленность выпускает устройства, которые не требуют применения осциллографа. В нем имеются два светодиода, по которым определяют неисправность.

Прибор представляет собой генератор, колебательный контур которого состоит из конденсатора и обмотки двигателя. Подстроечным резистором добиваются возбуждения контура. В этом случае светодиод начинает мигать. Поочередно подсоединяют все обмотки. При подключении неисправной обмотки, светодиод будет гореть постоянно. Т.е. произойдет срыв генерации.

Диагностика якоря с помощью дросселя

Для проверки якоря применяют дроссель. Он представляет собой трансформатор с вырезанным сердечником. Используется прибор заводского изготовления или самодельный.

Сделать его можно при наличии неисправных вибрационных насосов «Малыш» или «Ручеек». Подробная инструкция с описанием имеется в интернете.

Проводились измерения на заводском приборе и самодельном, изготовленном по методике, описанной в интернете. Результат оказался одинаковым.

Как проверять неисправность данным устройством. В вырез помещается якорь. На дроссель подается напряжение. При этом обмотка якоря будет представлять вторичную обмотку трансформатора.

С помощью пластины из трансформаторного железа проверяем исправность обмотки. Постепенно поворачивая якорь, в месте пробоя, пластина примагничивается к якорю и начинает вибрировать. Это показано на нижеприведенном рисунке:

Измерение сопротивления тестером

При отсутствии дросселя можно произвести проверку аналоговым тестером. Стоит отметить, что таким образом можно проверить обрыв обмотки, а замыкание витков проверяют вышеописанным способом.

Для этого производят замеры между ламелями якоря. Сопротивление проводников должно быть одинаковым.

Обязательно производят проверку замыкания проводов на корпус. Для этого необходимо один конец тестера соединить с корпусом и поочередно прозвонить каждую обмотку. Такую проверку выполняют при условии отсутствия обрыва в обмотках.

На фото снизу показано, как измерять сопротивление проводников:

Проверка статора тестером

Проверить целостность обмотки статора можно с помощью тестера. Для этого достаточно измерить сопротивление каждой в отдельности. Замеры выполняют с помощью высокоточного прибора. Не лишне проверить на отсутствие пробоя изоляции на корпус с помощью мегомметра.

На рисунке вверху показана прозвонка целостности обмоток:

Заключение

Во время эксплуатации определить межвитковое замыкание обмоток электродвигателя достаточно сложно. Да и возникает оно нечасто. Обычно двигатели с таким дефектом работают до последнего момента. Пока из него не пойдет дым.

Поэтому у обслуживающего персонала не возникает вопрос, как устранить неисправность. Двигатель отдают на перемотку. Аналогично поступают при своевременном обнаружении КЗ обмоток, перематывают неисправную часть. При этом нужно учитывать, что замыкание витков между собой устранить без перемотки невозможно.

Замыкание обмотки якоря на корпус

Такого рода замыкание происходит из-за механических повреждений изоляции. Причинами механических повреждений являются: наличие в пазах выступающих листов активной стали и заусенцев, тугое заполнение паза, неплотная укладка обмотки в пазы, отчего провода под действием центробежных сил при вращении перемещаются в пазу, ослабление бандажей и другое.

Кроме механических повреждений изоляции, причинами замыкания на корпус могут явиться увлажнение изоляции, попадание в пазы и лобовые части припоя, сильный и длительный перегрев машины, распайка соединений и другое.

Замыкание обмотки якоря на корпус можно обнаружить контрольной лампой (рисунок 1, а). При проверке лампу присоединяют одним концом к сети, а другим к коллектору. Второй (свободный) конец сети присоединяют к валу якоря. Загорание лампочки свидетельствует о замыкании обмотки на корпус. Для такой проверки можно пользоваться также мегомметром.

Рисунок 1. Проверка замыкания обмоток на корпус.
а – контрольной лампой; б – мегомметром: 1 – мегомметр; 2 – коллектор; 3 – вал; 4 – подставка

Место замыкания обмотки на корпус можно определить по схеме, приведенной на рисунке 2.

В схеме, приведенной на рисунке 2, а, питание от источника постоянного тока подключают к щеткам через предохранитель П. Ток регулируют реостатом R. Щуп одного из проводов от милливольтметра mV присоединяют к сердечнику или валу якоря, а другим касаются любой пластины коллектора. Источником тока может служить аккумуляторная батарея или сеть постоянного тока напряжением 220 или 110 В. При отыскании повреждения достаточен ток 6 – 8 А. Милливольтметр берут со шкалой до 50 мВ.

При петлевой обмотке присоединение к коллектору производят в двух диаметрально противоположных точках. При волновой обмотке соединение к пластинам производят на расстоянии половины шага по коллектору.

При замыкании на корпус в петлевой обмотке стрелка прибора покажет отклонение, равное сумме падений напряжений в секциях, оказавшихся между секцией, замкнутой на корпус, и той, к которой присоединен щуп (рисунок 2, б, положение I – сплошная стрелка). Щуп, присоединенный к коллектору, передвигают в одну и другую стороны. При его приближении к замкнутой на корпус секции показания прибора будут уменьшаться (положение II – пунктирная стрелка), так как будет уменьшаться число секций, на которых измеряется падение напряжения. Когда щуп будет соединен с секцией, которая замкнута на корпус, стрелка милливольтметра станет на нуль (положение III). Если двигать щуп дальше, то стрелка прибора отклонится в обратную сторону (положение IV).

При проверке волновой обмотки наименьшие показания будут давать пластины коллектора, либо непосредственно замкнутые на корпус, либо замкнутые на корпус через секции обмотки.

Место замыкания определяют также «прослушиванием» обмотки (рисунок 2, в). Для этого аккумуляторную батарею и зуммер 3 присоединяют к валу якоря и любой коллекторной пластине. К валу присоединяют также один вывод телефона 1; другой вывод его перемещают по коллектору 2. Чем ближе перемещаемый проводник к замкнутой пластине или секции, тем слабее шум в телефоне. При касании проводником замкнутой на корпус секции шум исчезает.

Если указанные выше способы не дают положительных результатов, то приходится путем распайки делить обмотку на части и проверять мегомметром каждую часть в отдельности. При обнаружении замыкания в одной из частей обмотки ее продолжают делить на части до тех пор, пока не будет обнаружена секция, замкнутая на корпус.

Замыкания на корпус устраняют следующим образом:

1. если замыкание произошло в местах выхода секций из пазов, то вгоняют под секцию небольшие клинья из фибры, бука или другого изоляционного материала;
2. если замыкание произошло в пазовой части секции, то секцию переизолируют или заменяют новой;
3. при отсыревании обмотки ее прослушивают;
4. если обнаружено замыкание пластин на корпус, то следует произвести ремонт коллектора с разборкой.

Межвитковые замыкания

Такой вид замыканий представляет собой соединение витков внутри обмотки вследствие повреждения изоляции обмоточных проводов. Чаще всего межвитковые замыкания происходят при повреждении изоляции проводников во время рихтовки и осадки катушек, при укладке обмотки, из-за попадания припоя или стружки между витками, при пробое обмотки на корпус, вследствие перекрещивания проводов в пазовой части при всыпной обмотке и тому подобное.

Межвитковые замыкания могут быть в одной или нескольких секциях якоря или между секциями вследствие замыкания смежных пластин коллектора. При замыкании между концами секции или между  пластинами коллектора, а также при соединении между собой отдельных витков секции в обмотке якоря образуются замкнутые контуры.

В петлевой обмотке замыкание между двумя смежными пластинами вызывает замыкание только секции, которая присоединена к этим пластинам, и число действующих в обмотке витков уменьшается на число витков, заключающихся в одной секции.

В волновой обмотке замыкание между двумя смежными пластинами вызывает замыкание ряда секций, которые заключены в одном полном обходе вокруг якоря. Число их равно числу пар полюсов машины.

В короткозамкнутых контурах при вращении их в магнитном поле индуктируется электродвижущая сила (ЭДС), которая вызывает большие токи короткого замыкания вследствие малого сопротивления этих контуров. Короткозамкнутые витки, появившиеся во время работы машины, сильно разогреваются проходящим через обмотку током и обычно сгорают.

Как определить межвитковое замыкание электродвигателя? У якорей с волновой обмоткой, а также в обмотках, имеющих уравнительные соединения при значительном числе замкнутых секций, невозможно по нагреву определить короткозамкнутую ветвь, так как нагревается весь якорь. Иногда место витковых замыканий может быть обнаружено при внешнем осмотре по обуглившейся и сгоревшей изоляции секции.

Наиболее простые и часто встречающиеся случаи (например, замыкания витков одной секции, между соседними коллекторными пластинами или же между соседними секциями, находящимися в одном слое обмотки) обнаруживаются по падению напряжения, прослушиванием и другими способами.

Способ определения повреждений по падению напряжения

Рисунок 3. Проверка отсутствия замыкания между витками якоря по падению напряжения

Такой способ (рисунок 3) заключается в следующем. К паре коллекторных пластин 1 подводится постоянный ток с помощью щупов 3. Щупами 2 измеряют падение напряжения на этой же паре пластин. При замыкании в секции, которая присоединена к проверяемой паре пластин, получается меньшее падение напряжения при одном и том же токе, чем на другой паре пластин, между которыми нет замыкания. Чем больше короткозамкнутых витков, тем меньше падение напряжения. Наименьшее падение напряжения (или равное нулю) будет при замыкании между самими коллекторными пластинами.

Таким образом проверяется весь якорь и производится сравнение результатов измерений. Проверку якоря следует производить при поднятых щетках. Параметры схемы такие же, как и на рисунке 2, а.

Чтобы предупредить повреждение милливольтметра (рисунок 3), необходимо сначала прикладывать к коллектору щупы 3, а затем щупы 2; отнимать щупы нужно в обратном порядке.

Хорошие результаты этот способ дает при определении замыканий между витками в секции с небольшим количеством витков (стержневые обмотки). В многовитковых секциях при замыкании одного-двух витков разница в показаниях милливольтметра на коллекторных пластинах исправной секции и поврежденной может оказаться незначительной.

На рисунке 4 показаны схемы для определения межвитковых замыканий с помощью телефона и стальной пластины. Испытательная установка состоит из электромагнита 1, питаемого переменным током повышенной частоты. Якорь 3 устанавливают над электромагнитом. При межвитковом замыкании в какой-либо секции в ней будет проходить большой ток, что обнаружится по нагреву. С помощью телефона 2 и электромагнита 4 можно быстро определить паз с поврежденной секцией. При исправных секциях обмотки в телефоне 2 слышен слабый, одинаковой силы звук. Если же одна из секций имеет межвитковое замыкание, то звук в телефоне заметно усиливается.

Рисунок 4. Проверка якоря на межвитковое замыкание.
а – с помощью телефона; б – с помощью стальной пластины

Для полной проверки обмотки нужно переставлять электромагнит 4 по зубцам якоря, пока последний не будет обойден кругом. Если к зубцам сердечника, охватывающим неисправную секцию, поднести тонкую стальную пластину 5 (рисунок 4, б), то она начнет дребезжать. Этим способом обнаруживается замыкание смежных пластин коллектора, которое вызывает те же явления, что и межвитковое замыкание.

Для определения межвитковых замыканий может быть использована схема, показанная на рисунке 2, в. Для этого второй проводник присоединяют не к валу, как показано на рисунке, а к коллекторной пластине. Провода от телефона 1 присоединяют к двум смежным пластинам.

Секцию, имеющую витковое замыкание, обычно заменяют новой. Переизолировкой одного лишь места замыкания можно ограничится только в случае неполного контакта в месте замыкания, да и то при отсутствии иных повреждений изоляции.

В случае необходимости (в качестве временной меры) при небольшом числе коллекторных пластин производят выключение из работы поврежденных секций. Выключение одной секции не отражается заметным образом на коммутации машины.

Обрывы в обмотке якоря

Обрывы в обмотке возникают вследствие выплавления припоя из-за перегрева обмоток при перегрузках, короткого замыкания, надлома от частых изгибаний лобовых частей обмотки и тому подобного. Обрывы чаще всего происходят в обмотках из тонкого провода из-за его малой механической прочности. Обрыв обмотки или плохой контакт сильно ухудшает коммутацию машины и может вызвать значительное искрение на коллекторе и его подгорание. Если якорь работает длительное время с обрывом, то образующаяся в месте обрыва дуга может постепенно прожечь изоляцию и привести к замыканию обмотки на корпус.

В петлевой обмотке обрыв сопровождается искрением на коллекторе и подгоранием двух смежных пластин, к которым присоединена поврежденная секция. При волновой обмотке подгорает несколько пар соседних пластин (по числу полюсов), к которым присоединены секции одной последовательной цепи этой обмотки. При этом подгорают обращенные друг к другу края соседних пластин.

Как при плохом контакте, так и при обрыве при наличии уравнительных соединений могут подгореть, кроме пластин, относящиеся к неисправным секциям, и коллекторные пластины, отстоящие от них на двойное полюсное деление и связанные с ними уравнительными соединениями. Место обрыва можно определить по падению напряжения.

При обрыве какой-либо секции (рисунок 5, а) не будет тока во всей половине обмотки, в которой находится неисправная секция, поэтому прибор везде покажет нуль (положения II и III), кроме случая, когда провода прибора будут присоединены к концам оборванной секции. При этом цепь будет замкнута через прибор и стрелка его отклонится так же, как если бы провода прибора были присоединены непосредственно к источнику тока (положение I).

Рисунок 5. Отыскание одного (а) и двух (б) обрывов в петлевой обмотке

При двух обрывах (рисунок 5, б), если замыкать попарно пластины коллектора, прибор ничего не покажет на всем участке между пластинами, к которым подведено напряжение. Для нахождения мест обрывов поступают следующим образом: один из щупов от проводов, соединенных с прибором, устанавливают на коллекторную пластину, к которой подводится питание, а другой перемещают по коллектору, начиная от другого подводящего питание щупа. При этом показания прибора будут максимальными (положение IV). Когда передвигаемый по коллектору щуп «пройдет» место обрыва, прибор покажет нуль (положение V). Найдя один обрыв, таким же образом отыскивают и другой.

При обрывах в волновой обмотке наибольшее отклонение будет иметь место на нескольких парах пластин, находящихся попарно на расстоянии шага по коллектору друг от друга. Обрывы в якоре, имеющем параллельные ветви, могут быть также определены измерением их сопротивления. При обрыве одной из секций сопротивление обмотки резко возрастает.

Рисунок 6. Установка для проверки правильности соединения обмотки якоря с пластинами коллектора

После укладки обмотки якоря в пазы сердечника она должна быть проверена на правильность соединения с пластинами коллектора. Эту проверку производят после того, как концы секций обмотки зачищены до металлического блеска и заложены в прорези коллекторных пластин. На рисунке 6 показана схема установки, необходимой для этой цели. На деревянных стойках, привернутых к деревянному основанию 3, устанавливается якорь 2. Под якорем помещен электромагнит 5, сердечник которого изготовлен из П-образных листов электротехнической стали. Обмотка электромагнита 8 состоит из двух катушек, которые соединены так, что при прохождении по ним тока возникают два разноименных магнитных полюса С и Ю. Катушки получают питание от выпрямителя 4 через реостат 7. Выключателем служит ножная педаль 1. Вилкой 9 милливольтметр 6 соединяется с двумя смежными пластинами. В момент размыкания контактов педалью 1 в обмотке якоря индуктируются импульсы. При правильном соединении обмотки и положении вилки 9 на любых смежных пластинах коллектора стрелка милливольтметра 6 должна отклоняться в одну и ту же сторону и приблизительно до одного и того же деления шкалы.

Неисправности в обмотках полюсов и устранение их

Катушки полюсов меньше подвергаются повреждениям, так как они неподвижно закреплены на полюсах. Чаще всего катушки повреждаются на углах внутри катушки, у места выхода внутреннего выводного конца вследствие неправильной установки его вначале намотки и тому подобное. К причинам повреждения можно отнести нарушение изоляции из-за того, что она плохо натянута, неравномерную укладку изоляции, выступы и заусенцы металлического каркаса и другое. Наиболее часто встречаются следующие неисправности обмоток полюсов: обрыв или плохой контакт, межвитковые замыкания и замыкание обмоток на корпус.

Межвитковое замыкание в катушках полюсов

Поврежденная катушка со значительным числом замкнутых витков имеет уменьшенное сопротивление. Ее можно легко обнаружить, если измерить сопротивления всех катушек измерительным мостом, тестером, методом амперметра и вольтметра (постоянным током) и другими. При измерении сопротивления методом амперметра и вольтметра испытуемая катушка включается в сеть через сопротивление, которым может регулироваться ток в катушке. По показаниям амперметра и вольтметра находят по закону Ома сопротивление катушки. Сопротивление всех катушек, не имеющих витковых замыканий, одинаково. В катушках с замкнутыми витками будет меньше сопротивление, чем в катушках, не имеющих замкнутых витков.

Замыкания в обмотках полюсов, если они находятся не на выводных концах, устраняют частичной или полной перемоткой. С катушки отматывают витки и одновременно производят осмотр. Если витковые замыкания вызваны увлажнением изоляции, то катушку следует просушить.

Обрывы в обмотках полюсов

Обрывы в обмотках полюсов бывают только в катушках, которые изготовлены из проволоки небольшого сечения. Место обрыва можно определить вольтметром, которым измеряют напряжение на всех катушках (рисунок 7, а). При обрыве в катушке вольтметр, подключенный к зажимам поврежденной катушки, покажет полное напряжение сети. На исправных катушках вольтметр не даст отклонений. Обрыв можно также обнаружить контрольной лампой или мегомметром. Обрыв, а также плохой контакт в доступных местах устраняют пайкой.

Рисунок 7. Определение места обрыва (а) и замыкания на корпус (б) в обмотках полюсов

Замыкание обмотки полюсов на корпус

Замыкание обмотки полюсов на корпус можно определить, если через всю обмотку пропустить постоянный ток. Один конец вольтметра (рисунок 7, б) присоединяют к корпусу машины, а другой (свободный) – к выводу катушки. Вольтметр покажет наименьшее напряжение на выводах катушки, замкнутой на корпус.

Проверка последовательной обмотки или обмотки добавочных полюсов производится при пониженном напряжении, величина которого регулируется включенным последовательно реостатом. Вместо вольтметра для измерения напряжения применяют милливольтметр.

Рисунок 8. Проверка полярности полюсов

Замкнутую на корпус катушку можно обнаружить контрольной лампой или мегомметром. Для этого катушки разъединяют и проверяют отдельно. Для устранения замыкания на корпус снимают катушку с сердечника полюса и осматривают места соприкосновения ее как с корпусом, так и со станиной. Замыкания на корпус устраняют переизолировкой катушек, установкой изоляционных прокладок, сушкой при увлажнении и другими способами.

Правильность соединения катушек полюсов проверяется компасом или намагниченной стрелкой (рисунок 8). Для этого по обмоткам полюсов пропускают постоянный ток и к каждой катушке подносят компас или стрелку. Если чередование полярности полюсов правильное, то при перемещении, например, компаса внутри машины (при вынутом якоре) от полюса к полюсу стрелка компаса будет поочередно притягиваться к полюсам то одним, то другим концом.

Источник: Логачев И. С., Родин Г. Г., “Ремонт обмоток машин постоянного тока” – Москва: Энергия, 1968 – 128 с.