DataLife Engine > Версия для печати > Электродвигатели (Ответ ученикам Борской средней школы Красноярского края)

В.А.СЕМЕНЧЕНКО

Электродвигатели в своем семействе имеют множество модификаций, которые определяются условиями их эксплуатации. При работе с электродвигателями домашний мастер решает проблемы: а) определить, какой перед ним двигатель и как его применить; б) отремонтировать двигатель; в) какой двигатель более подходит для предполагаемого агрегата.

Учитывая все эти условия, ответ будет таким. Все электродвигатели подразделяются на два вида: двигатели переменного и постоянного тока.

Первые работают в цепи переменного тока, вторые — постоянного. Рассмотрим электродвигатели переменного тока.

Синхронные электродвигатели переменного тока трехфазной цепи. Эти двигатели имеют сложную конструкцию ротора. Характеризуются стабильной частотой вращения при определенной нагрузке. Если нагрузка изменяется, то меняется и частота. Самостоятельно набрать обороты двигатель не может, его приходится раскручивать. Двигатели этого типа широкого распространения не имеют. Другая группа двигателей переменного тока многочисленна и имеет широкое распространение. Среди них трехфазные асинхронные двигатели с фазным ротором, трехфазные асинхронные с корот-козамкнутым ротором, однофазные асинхронные двигатели, коллекторные двигатели переменного тока.

Асинхронные трехфазные двигатели (рис. 1) состоят из:

1 — подшипниковые щиты; 2 — статор с тремя обмотками, выводы которых маркируются так: Cj, Gj» C3 — начало обмоток, С4, C5, Cg — концы; 3 — вентилятор, 4 — вал двигателя; 5 — ротор (отливают на заводе, имеет полюсные катушки, замкнутые накоротко). Поломка ротора возможна только механическим путем. Достоинством асинхронных двигателей является простота и надежность в эксплуатации. Недостатки: малый пусковой момент, большие пусковые токи, «плохое» отношение к перегрузкам на валу. У асинхронных однофазных двигателей возможен пробой конденсаторов. Некоторые типы асинхронных электродвигателей: 4А, АО, А02, АОЛ, АПН, УАД и др. На корпусе можно обнаружить маркировку, например, АВ-052-2МУЗ № 3666 50 Гц (HZ)*

А х 220380 B(V) 90 Bt(W) cos <p 2800 (об/мин). Первые две группы — тип и номер двигателя, затем частота сети 50 Гц. А ж 220380 В — двигатель можно включать в режиме А (треугольник) при линейном напряжении 220 В (рис. 2), х («звезда») — при мин-1 линейном напряжении 380 В (рис. 3), 90 Вт — мощность двигателя, 2800 мин-1 —-частота вращения вала. Большинство трехфазных асинхронных двигателей не могут иметь частоту более 3000 мин-1, что связано с их конструкцией (магнитное поле переменного тока). Кроме этого, на корпусе можно обнаружить значение cos <p (косинус потерь), технические условия, дату выпуска и другие данные. Практическую оценку состояния двигателя можно сделать так. Провернем вал рукой. Его плавное врашение говорит о целостности подшипников и вала. В противном случае придется разобрать двигатель и проверить состояние вала и подшипников. Подшипники можно заменить, вот изгиб или излом вала приводят к замене ротора. Если вскрыли двигатель, то можно понюхать обмотки. Острый запах сгоревших обмоток — верный признак неисправности, в этом случае смотрите журнал «Сделай сам», № 2, 1995 год или ищите профессионала-перемотчика. Если двигатель прошел первые тесты, продолжим путь по его проверке.

Для этого необходимо иметь омметр или батарейку с лампочкой. Они нужны, чтобы определить концы обмоток, а также для проверки замыкания между обмотками и обмоток на корпус. Обмотки асинхронного двигателя изолированы как между собой, так и от корпуса. Поэтому если между обмотками и корпусом есть контакт, то необходимо проводить анализ этого. При про-звонке обмоток избегайте касания щупов в момент разрыва цепи. ЭДС самоиндукции не убьет, но ощущения не всегда приятные, Определить начало и конец обмотки можно подбором при включении двигателя. При правильном соединении вращение вала ровное, звук двигателя также ровный. Определить межвитковое замыкание внутри обмоток простейшими средствами с большой достоверностью сложно. Если обнаружен электрический контакт между обмотками внутри статора или их контакт с корпусом, то двигатель нужно ремонтировать. Изложенная методика приемлема для двигателей, имеющих шесть выводов обмоток. Возможны варианты с тремя выводами Cj, C2, С3, а оставшиеся С4, С5, С6 соединены внутри двигателя. Это двигатель для режима «звезда». В любом случае после осмотра и проверки нужно знать назначение каждого вывода, так как предложенная на клеммной коробке схема соединения не всегда совпадает с возможностями и желанием. Итак, двигатель исправен. Теперь его нужно подсоединить к цепи. Допустим, что у вас трехфазная сеть (маловероятно, но чего у нас не бывает). Ее линейное напряжение или 380, или 220 В. Чаще всего 380 В. Поэтому, учитывая маркировку двигателя Ах 220380 В, устроив предохранители и выключатели, соединяйте согласно схемам на рис. 2, 3. Треугольник — 220, звезда — 380 В.

Но не все так просто. Если нагрузка на вал будет близка к мощности двигателя, то простое соединение будет малоэффективно. Двигателю для развития оборотов придется помогать. Выход: а) усложнить систему запуска, комбинируя А х б) применить более мощный двигатель; в) нагрузку подсоединять после разгона. Первый вариант усложняет систему пуска, нарушая закон «чем проще, тем надежнее». Вторым и третьим можно воспользоваться, исходя из конкретной ситуации.

Кроме этого, пусковой ток асинхронных двигателей превышает рабочий ток в 5—7 раз. Все это оказывает влияние на состояние электропроводки и предохранителей, а также подстанций распределительных щитов. Приблизительно рабочий ток можно определить по общей формуле мощности

Если же у вас одна фаза при напряжении 220 В, то, потеряв около 50% мощности, трехфазный асинхронный можно подключить к этой цепи. При мощности двигателя до 500 Вт воспользуйтесь схемами рис. 4 и 5. Конденсатор здесь один. Емкость его зависит от мощности. Чем больше мощность, тем больше емкость. Определить емкость рабочего конденсатора (в МКФ) можно по формуле

Или же мощность двигателя в ваттах разделить на 18, полученное число равно емкости конденсатора в микрофарадах. Рабочее напряжение конденсатора не менее 400 В. Тип конденсатора — МБГО, МБГП, КБГ, МБГЧ. Двигатель мощностью более 500 Вт придется эксплуатировать по другой схеме включения (рис. 6 или рис. 7). Здесь появляется еще один конденсатор, который называется пусковым (Сп). Его емкость в микрофарадах определите по формулам: Сраб = 66 • Р(кВт), где Р — мощность в кВт.

Более подробно об этом изложено в «Сделай сам», № 2 за 1995 год.

Пусть простят меня любители строгих расчетов, но можно просто знать, что емкость пускового конденсатора в 2—2,5 раза больше рабочего. Типы пусковых конденсаторов: МБГО, МБГП, КБГ, МБГЧ и электролитические. Рабочее напряжение их не менее 400 В. Изменить направление вращения вала асинхронных двигателей можно переключением C1, С2, Сз относительно конденсатора.

Асинхронные двигатели могут быть и с фазным ротором (особенность этих двигателей — три кольца на валу). В бытовых условиях они не выгодны для применения.

Однофазные асинхронные двигатели.

Двигатели малой мощности этого типа встречаются в проигрывателях и магнитофонах старого типа и иногда в вентиляторах.

Общая их схема показана на рис. 8. Напряжение питания может быть 110,127,220 В переменного тока. На двигателях указано напряжение и емкость конденсатора. Асинхронные однофазные электродвигатели большей мощности применяют в стиральных машинах. Общую схему смотрите на рис. 9, где: РО — рабочая обмотка, ОП (ОВ) — обмотка пусковая. Подробно об этом смотрите журнал «Сделай сам», № 2 за 1995 год. Отмечу только: вывод общей точки обмоток этого вида маркируют черным цветом, рабочую обмотку — красным, а пусковую — синим или белым. Одни из этих двигателей запускаются с помощью пусковой обмотки, которая после пуска должна отключаться. Другие имеют в цепи пусковой обмотки конденсатор, подключенный постоянно. Для реверса необходимо иереключение концов обмоток. Обозначение некоторых из них: АВЕ-071-4С, КД180~456РКА, КБ-120-2-УХЛ-4, АД180-471С1УХЛ4. Вот и весь короткий рассказ об асинхронных двигателях. Приобрести сейчас можно любой из них, но будьте внимательны. Есть электродвигатели для сети 400 Гц.

На переменном токе работают и коллекторные двигатели. Основными их достоинствами являются высокая частота вращения, малая масса, относительно большой пусковой и вращающий моменты. Способность выдерживать кратковременно большие перегрузки и устойчивость при колебаниях параметров сети. Возможность регулировки мощности и частоты электронными средствами. Недостатки: конструктивная сложность, неудобство обслуживания и ремонта, уровень шума, наличие помех теле- и радиоприему. Для уменьшения последних применяют емкостные фильтры.

Рис. 11

Рассмотрим устройство простейшего коллекторного двигателя.

На рис. 10 цифрами обозначены: 1 — подшипниковые щиты; 2 — статор с индуктором (на нем расположена обмотка возбуждения); 3 — якорь, обмотки якоря; 4 — коллектор (коллектор и якорь жестко закреплены на валу); 5 — щеточный узел с щетками; 6 — вал; 7 — вентилятор. Электрическая схема изображена на рис. 11. Двигатель имеет две секции обмоток. Обмотки возбуждения, расположенные на статоре, и якорные, размещенные соответственно на якоре. Возможны два вида их соединения — последовательное и параллельное. Свойства двигателя при последовательном соединении обмоток. Схема дана на рис. 12. Такое соединение обмоток возбуждения и якоря применяется как для постоянного, так и для переменного токов. Для коллекторных двигателей переменного тока последовательное соединение обязательно. Плюсы последовательного соединения: большой пусковой момент на валу, который после разгона последнего уменьшается и стабилизируется.

Рис. 12

Рис. 13

Минус: зависимость частоты вращения от нагрузки. При уменьшении нагрузки обороты возрастают, а в режиме холостого хода двигатель идет в разнос. Поэтому коллекторные двигатели переменного тока нельзя включать без нагрузки на полное напряжение питания. Коснемся немного и двигателей параллельного соединения. Смотрите схему на рис. 13. Эти двигатели работают в основном в цепях постоянного тока. Параллельное соединение обмоток возбуждения для двигателей переменного тока не эффективно. Свойства двигателей параллельного соединения: при изменении нагрузки на валу частота вращения остается почти неизменной. При работе нужно помнить о том, что случайное отключение или обрыв обмотки возбуждения приводит к сгоранию якоря. Большой сложности в подключении коллекторных двигателей к питающей сети нет, что видно из схем. Нужно учитывать вид соединения, помехозащитный фильтр, полярность при постоянном токе, наличие встроенного стабилизатора частоты (магнитофоны). Не нужно оставлять без внимания и двигатели постоянного тока на напряжение менее 220 В — 12,27,110 В. Сделайте для них трансформатор и выпрямитель, и у вас будет надежный и безопасный помощник.

Теперь об обслуживании коллекторных двигателей. Смазка подшипников — один раз в два года. Зачистка коллектора по необходимости. Замена щеток по мере выработки. При испытании желательно подавать напряжение вполовину меньше рабочего. Если двигатель работает неровно, а на коллекторе наблюдается непрерывное искровое кольцо, то идет быстрый нагрев. В этом случае двигатель нужно подвергнуть проверке и ремонту. Зачистка коллектора: удалите щетки из щеточного узла, приготовьте шлифовальную шкурку на стеклянной основе, деревянную реечку, ширина которой равна ширине коллектора. Закрепите двигатель на столе. Соедините его вал с электродрелью или ручной дрелью. Валы можно соединить через кусок резинового шланга. Закрепив шкурку на реечке, прижмите ее к коллектору и вращайте вал. Снимать большой слой не нужно, пластины должны стать одинакового цвета без следов нагара. После этого удалите пыль и промойте спиртом или одеколоном, но только не бензином. Для притирки новых щеток необходимо обернуть коллектор шлифовальной шкуркой абразивом вверх, установить щетку на место. Проворачивая коллектор со шкуркой, добейтесь концентричности щетки и коллектора. Повторите операцию со второй щеткой. Продуйте двигатель. Дальнейшую приработку щеток проведите на работающем двигателе при напряжении меньше рабочего.

Это основные сведения об электродвигателях отечественного производства. Зная основу и принцип действия, можно понять и сложное импортное. Думайте, дерзайте, но не забывайте о мерах безопасности при работе с электричеством.