Замки - не лают, не кусают, но в дом не пускают. Канализационная сеть на приусадебном участке...("Сделай сам" №3∙1996)

О перемотке электродвигателей (и не только)

Вопрос:

Ответ:

Е.В. Кубасов, г. Набережные Челны

О перемотке статоров асинхронных двигателей рассказано в № 2 журнала «Сделай сам» за 1995 год. Перемотка статоров трехфазных двигателей технологически ничем не отличается от перемотки однофазных асинхронных двигателей. Попутно заметим, что двигатели бытовых вентиляторов являются однофазными асинхронными. Якори этих машин никакой перемотке не подлежат, т. к. там просто нечего перематывать.

Перематывать можно якори коллекторных электродвигателей. По степени сложности перемотать якорь проще и удобнее, чем статор. Но самая главная проблема заключается не в перемотке, а в последующей балансировке. Якори коллекторных двигателей вращаются, как правило, с очень большой скоростью, 3000 об/мин и более. Поэтому малейший дисбаланс приводит в лучшем случае к сильной вибрации двигателя, в худшем — к разрушению якоря и подшипников.

В промышленных условиях для балансировки вращающихся деталей применяют специальные балансировочные станки, которые определяют в двух плоскостях, А-А и Б-Б, место и величину дисбалансирующего участка на теле якоря (рис. 1). По получении этих данных в нужном месте снимают (обычно высверливают) часть металла. Операция по выявлению более тяжелых участков проводится при вращающейся детали, т. е. в динамическом режиме.

Рис. 1

В любительских кустарных условиях динамическую балансировку не выполнить. Мы можем сделать только статическую балансировку с последующей проверкой правильности на работающем двигателе. Это связано с многократной сборкой-разборкой, но другого пути в домашних условиях нет.

Для статической балансировки якоря надо изготовить нехитрое приспособление, требующее тем не менее высокой точности при сборке.

Схематически это приспособление показано на рис. 1. На достаточно жестком основании 1 закрепляют два стальных закаленных лезвия 2. Эти лезвия должны обладать хорошей прямолинейностью и высокой чистотой обработки. Лезвия устанавливают и закрепляют строго параллельно относительно друг друга. Очень хорошо подойдут для нашей цели поверочные лекальные линейки типа ЛД-125 первого или лучше нулевого класса точности. Размеры приспособления определяются размерами балансируемого ротора (якоря).

Перед работой приспособление устанавливаем на стол и с помощью трех регулировочных винтов 3 выставляем плоскость лезвий строго горизонтально, контролируя по хорошему слесарному уровню в двух перпендикулярных направлениях.

Балансируемый якорь 4 устанавливаем шейками вала на линейки и наблюдаем за его поведением. Если якорь имеет дисбаланс, то более тяжелая его часть займет нижнее положение. Шейки вала не должны иметь забоин, царапин, грязи и ржавчины. Балансировать будем не съемом лишнего металла, а припаиванием на один из торцов якоря кусочка припоя. Электротехническая сталь, из которой набран пакет якоря, паяется плохо. Поэтому паять надо с применением какого-либо активного флюса. Утяжелив припоем верхнюю часть якоря, снова проверяем балансировку. И так до тех пор, пока якорь не перестанет поворачиваться, какой бы стороной его ни клали на лезвия линеек.

Таким образом, мы сделали балансировку в статическом режиме. Вполне возможно (с вероятностью 50 %), что напайка сделана не на том торце якоря, где надо. Это покажет проверка в динамическом режиме. Для этого соберем двигатель и подадим на него напряжение. Сделать это лучше через ЛATP или другой прибор, позволяющий изменять напряжение от нуля до нормального. Тем самым мы проверим двигатель на вибрацию при разных оборотах якоря. Включив двигатель и держа его в руке (если его вес позволяет это), плавно повышаем напряжение, наблюдая за вибрацией. Хорошо сбалансированный якорь вращается плавно при любых оборотах. Если при достижении какого-то определенного числа оборотов двигатель начинает «трясти», значит, он вошел в механический резонанс из-за неправильной балансировки. Припаянные грузики надо перенести на противоположный торец якоря. Проделав эти операции несколько раз, можно добиться вполне хорошей сбалансированности якоря.

Ознакомившись с приемами балансировки, можно приступать к перемотке якоря. В нашей практике придется иметь дело с двигателем конкретной конструкции. Тем не менее неплохо иметь общее представление о разнообразии этой группы электрических машин. В быту коллекторные двигатели переменного тока применяются в электробритвах, пылесосах, кофемолках, электродрелях, в любительских кинопроекторах и т. д. Коллекторные двигатели постоянного тока — в электрифицированных игрушках, переносных магнитофонах. Целый ряд таких двигателей — от электростартера до омывателя лобовых стекол — в грузовых и легковых автомобилях. В настоящее время трудно найти квартиру или жилой дом, где бы ни применялись электродвигатели, в том числе коллекторные. Кроме этого, многие мастера-самодельщики применяют всевозможные двигатели мощностью от долей ватта до нескольких киловатт в своих конструкциях.

Коллекторные двигатели различаются по способу возбуждения (рис. 2).

Рис. 2

Здесь А и Б — двигатели с независимым возбуждением, причем А — с возбуждением от постоянных магнитов, Б — с возбуждением от источника U_B, гальванически не связанного с источником рабочего напряжения Up. В, Г и Д — двигатели с зависимым возбуждением. В — последовательное соединение якоря и обмоток возбуждения, Г — параллельное, Д — смешанное, где одна обмотка соединена последовательно, вторая — параллельно якорю. Кроме этого, якори могут иметь разное число коллекторных пластин, полюсов и обмоток. Число коллекторных пластин бывает четным и нечетным. Конструкции и схемы обмоток тоже разнообразны. От всего этого зависят пусковые, тяговые и скоростные характеристики двигателей. Эти вопросы рассматривает специальный раздел электротехники — «Электропривод», наука достаточно сложная и интересная.

Для примера можно сказать, что микродвигатели большинства игрушек — с независимым возбуждением от постоянных магнитов, двигатели кофемолок — с последовательным возбуждением, пылесосов — с параллельным.

Следует заметить, что все коллекторные двигатели переменного тока прекрасно работают от постоянного, но двигатели с возбуждением от магнитов могут работать только от постоянного тока. Все двигатели можно реверсировать, т е. изменять направление вращения переключением обмоток.

Прежде чем разбирать двигатель, надо проверить легкость вращения якоря, отсутствие люфтов вала, прилегание щеток к коллектору. При длительной эксплуатации смазка подшипников загустевает, иногда до такой степени, что якорь не провернуть рукой за вал. Другая крайность — вал свободно болтается в подшипниках. Никаких заметных качаний вала, особенно в радиальном направлении, быть не должно. Если это наблюдается, то вполне возможно, что якорь при вращении задевает за статор, двигатель плохо работает и сильно нагревается. Из-за большого износа подшипников полюса якоря и статора могут деформироваться и нарушить целостность обмоток — замыкание их на корпус, обрыв, межвитковое замыкание. Недостаточный прижим щеток к коллектору или даже отсутствие контакта их с коллектором в случае большого износа — тоже одна из частых причин плохой работы или отказа двигателя.

После разборки двигателя особое внимание — якорю. Вынутый якорь осматриваем на наличие видимых снаружи неисправностей — «засален» коллектор, деформированы полюса или часть пластин полюсов, большая выработка коллекторных пластин, замыкание промежутков между пластинами токопроводящей грязью с частицами меди и графита, нарушены пайки выводов обмоток, обрывы, обугливание всей обмотки или ее части и др. Якорь коллекторного двигателя работает в довольно тяжелых температурных условиях, т. е. сильно нагревается. Поэтому не исключено, что пайки выводов нарушаются, особенно если они выполнены легкоплавким припоем типа ПОС-40, ПОС-61 и т. п.

Обобщенная электрическая схема якоря приведена на рис. 3.

Рис. 3. Обобщенная электрическая схема якори:

_{1 — секции обмотки якоря; 2 — коллекторные пластины}

По схеме видно, что с каждой коллекторной пластиной соединяются два вывода обмоток — начало одной и

конец другой. Вся конструкция представляет собой замкнутую кольцевую схему. Поэтому омметром или тестером обнаружить обрыв практически трудно, но можно. Невозможно также обнаружить короткозамкнутые витки. Можно установить только факт пробоя на корпус без определения, в какой именно части обмотки произошло замыкание. Можно обнаружить, по увеличенному сопротивлению, нарушение пайки поочередной прозвонкой между коллекторными пластинами. Нормальное сопротивление, в зависимости от диаметра обмоточного провода, от десятых долей ома до нескольких десятков ом. Если омметр покажет отличное от остальных значение в несколько килоом, значит, какая-то из двух проверяемых паек нарушена. Покачиванием проводников, наблюдая одновременно за показаниями омметра, можно обнаружить место нарушения.

Для удобства все возможные неисправности сведем в таблицу. Следует иметь в виду, что чаще всего неисправность не бывает одна. Обычно их сразу несколько, например: износ коллектора, его загрязнение, плохое прилегание щеток из-за их износа, нарушения паек выводов, загустевшая смазка подшипников. Этот «букет» неисправностей приводит к неработоспособности двигателя.

Рассматривать будем двигатели по схемам А, В и Г, т. к. схемы Б и Д в бытовых приборах практически не применяются.

Якори и щетки двигателей типа В и Г (собственно Б и Д тоже) могут страдать точно такими же «болезнями», что и типа А. Якори двигателей с последовательным возбуждением (тип В) можно проверять и прозванивать, не отключая обмотки возбуждения (ОВ). В двигателях с параллельным возбуждением ОВ перед прозвонкой якоря надо отсоединить от щеток. В электродвигателях с ОВ к неисправностям якоря могут добавиться неисправности статорных обмоток (ОВ). Их надо прозванивать и проверять отдельно. Обрыв в ОВ приводит к полной неработоспособности, межвитковое замыкание — к плохой работе и быстрому перегреву (вплоть до загорания), пробой на корпус будет вызывать те же явления, что и пробой якоря.

Придя к выводу, что якорь нуждается в перемотке, надо прежде всего замерить микрометром диаметр провода старой обмотки и запастись необходимым количеством такого же. Найдя конец обмотки, намотанной последней, отпаиваем его от коллектора и, удалив предварительно заглушки из пазов якоря, начинаем разматывать обмотки. При этом надо заметить относительное расположение пластины коллектора и паза якоря, в который пошел провод. Все это лучше зарисовать и записать, чтобы, наматывая новую обмотку, не ошибиться. Освобожденный от провода якорь очищают от засохшего лака, остатков изоляции и грязи. Изоляционные прокладки надо поставить новые, т. к. старые обычно становятся очень хрупкими и буквально рассыпаются в руках. Наматывать надо с достаточным натяжением, помня, что при вращении якоря возникают большие центробежные силы, слабо намотанная обмотка может вырваться из пазов. Намотав всю обмотку и припаяв все концы проводов к коллекторным пластинам, туго обматываем прочными нитками выводы между коллектором и обмоткой (накладываем бандаж), вставляем в пазы изоляционные предохранительные заглушки (если они предусмотрены) и пропитываем всю обмотку шеллачным лаком с последующей горячей просушкой. Пропитывать надо так, чтобы коллектор оставался чистым.

Якорь готов к балансировке.

Рис. 4. Восстановление магнитных свойств магнитов:

_{1 — предохранитель; 2 — постоянные магниты; 3 — обмотка для намагничивания; 4 — корпус статора}

_{ЛИТЕРАТУРА}

_{1. Шпаннеберг X. Электрические машины. 1000 понятий для практиков. Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1988.}

_{2. Ермолин Н.П. Расчет коллекторных машин малой мощности. М.: «Энергия», 19/3.}

Печь со щитком на втором этаже

Вопрос:

Ответ:

Рязанкин А.И., г. Москва

Подчас хозяева двухэтажных дач и домов желают иметь печь на первом этаже, а обогревательные каналы (щиток) печи — на втором. За счет этого щитка будет производиться обогрев второго этажа. Такую печь-(а) можно топить каменным углем, для этого ее топку нужно класть из огнеупорного шамотного кирпича. На таком кирпиче плохо держится штукатурка из глинопесчаного раствора, приготовленного из красной глины, поэтому лучше применить для раствора огнеупорную глину.

В основе своей это кухонная печь, которая подсоединяется к газоходу в капитальной стене или к отдельно стоящей трубе, но в последнем случае большая часть тепла будет уходить на улицу.

Лучше всего сделать печь вплотную к капитальной внутренней стене дома-(б). Если толщина капитальной стены-1 полтора кирпича, то газоход от печи-2 выкладывается заподлицо со стенкой.

Помня о возможной в будущем перекладке печи, газоходы лучше класть в середине стены, без перевязки друг с другом, на слабом сложном (т. е. с добавлением извести) цементном растворе. На таком же растворе делают и капитальную стенку.

При толщине стенки в один кирпич газоход-3 будет выступать на половину кирпича внутрь комнаты. Но надо учесть то, что на втором этаже будет обогревательный щиток (в), которому нужна опора-поддержка. Тогда вверху первого ряда в том месте, где будет обогревательный щиток (в), нужно расширить капитальную стенку-4 с двух сторон за счет напуска, состоящего из трех рядов, до толщины в полтора кирпича.

Для чистки газоходов делаются окна чистки-5, куда вставляются плотно закрывающиеся дверки, которые хорошо видно в третьем и четвертом рядах. Для чистки отопительного щитка на втором этаже, окна чистки закладываются в щитке с любой его стороны. Лучшее место окон чистки показано пунктиром в щитке (в).

Если потолочное перекрытие деревянное, то нужно в местах, где проходят газоходы, с помощью напусков кирпича сделать разделку (расширение стенки) в один кирпич от внутренней стенки газохода. У перекрытия еще кладется в один слой листовой асбест. Пол второго этажа также должен быть обезопасен от пожара, как и потолок, для этого на втором этаже можно положить керамическую плитку или затереть зажелезненным раствором.

При железнении сырой гладковыровненный раствор припудривается (покрывается) тонким слоем сухого цемента. После того как цемент намокнет, его слегка заглаживают мастерком. Получится гладкая блестящая поверхность.

Обогрев второго этажа происходит так. В печи (а) готовится пища. Газы вдут вокруг духового шкафа-6 и попадают в большой газоход. Если этот газоход сразу соединить с трубой, то из нее будут вылетать искры, так как в газоходе высокая температура. Для того чтобы в газоходе было меньше сажи, канал-7 сделан больше других каналов.

Газы из канала-7 попадают в два спаренных канала-щитка-8, которые идут к полу, после чего поднимаются вверх и через две задвижки-9 уходят в трубу.

На рисунке 1 — общий вид печи на первом этаже, на рисунке 2 — вертикальный разрез этой печи по А-А, на рисунке 3 — вертикальный разрез этой печи по Б-Б, на рисунке 4 — вертикальный разрез по А-А (второй этаж), на рисунке 5 — щиток на втором этаже, на рисунке 6 — горизонтальные разрезы каждого ряда (порядовки).

Рис. 1

Рис. 2

Рис. 3

Рис. 4

Рис. 5

Рис. 6

На печь (а) нужно: