Трехфазный асинхронный двигатель. Перемотка электродвигателей: пошаговая инструкция по ремонту и восстановлению обмотки двигателя своими руками (инструкция с фото и видео) Как перемотать 3 фазный асинхронный двигатель

Любой инструмент подвержен перегрузкам и различным повреждениям. Можно уронить электроинструмент, пролить на него жидкость, в результате чего на обмотках появится ржавчина, которая приведёт в негодность двигатель. Своими руками перемотка электродвигателя осуществляется довольно просто, но потребуется наличие минимального комплекта инструментов.

Самое главное — нужна сноровка и опыт в ремонте. При неправильной эксплуатации электроинструмента, весь удар на себя берёт именно обмотка ротора. Проволока, из которой она изготовлена, может разорваться или обгореть. Но если заменить обмотку, то ресурс инструмента значительно увеличится.

Инструменты и приспособления

Для того чтобы самостоятельно осуществить перемотку якоря электродвигателя своими руками, потребуется наличие следующих инструментов и приспособлений.

1. Мультиметра или индикатора напряжения, а также лампы 12 В (мощность не более 40 Вт), мегомметра.
2. Обмоточного провода, его диаметр должен быть точно такой же, как и на вышедшем из строя электродвигателе.
3. Картон диэлектрический толщиной 0,3 мм.
4. Электрический паяльник.
5. Толстые хлопчатобумажные нити.
6. Эпоксидная смола или лак.
7. Наждачная бумага.

Прежде чем начинать проводить работы, необходимо точно установить поломку. Для этого необходимо визуально осмотреть электродвигатель и проверить, идёт ли на коллектор напряжение. Осуществить диагностику кнопки запуска, прозвонить ее с помощью мультиметра. Только в том случае, если цепь питания полностью исправна, необходимо разбирать электродвигатель и заниматься его ремонтом.

Подготовка к перемотке

Прежде чем приступать к работе, необходимо изучить инструкцию по перемотке электродвигателей. Своими руками если это делать, потребуется не менее 4 часов, и это только на перемотку якоря. Перед началом ремонта необходимо выполнить следующие действия.

1. Посчитать число пазов на якоре.
2. Пересчитать количество ламелей на коллекторе.
3. Определить, с каким шагом произведена намотка. Чаще всего укладываются катушки в начальный паз, после чего в седьмой, а крепится на первом.

Также иногда используется сброс влево или вправо. Если происходит намотка со сбросом вправо, катушка уходит вправо от начала обмотки. Например, если в якоре 12 пазов, шаг намотки 1-6 и сброс производится вправо, закладывается обмотка в первом, после чего в восьмом и проводится крепление во втором пазах. Все эти моменты обязательно необходимо учитывать, иначе после ремонта окажется, что электродвигатель вращается в другую сторону.

Направление намотки и начальный паз

Для того чтобы осуществить перемотку эл. двигателей в бытовых условиях, необходимо запоминать, записывать, либо же фотографировать каждый этап проведения работ. Это существенно облегчит ремонт, позволит избежать неточностей при сборке. Чтобы определить направление намотки и начальный паз, необходимо найти катушку, не прикрытую другими. Именно она является последней.

В том случае, если обмотка уложена вправо, то начальный паз находится справа от крайней катушки. Именно отсюда и необходимо начинать укладку провода. Только таким образом можно добиться максимально точной намотки, очень близкой к заводской. Если исходная обмотка симметрична, в ней укладываются попарно катушки, то начальных пазов будет два. Найти их можно точно так же, как и в прошлом случае.

Особенности

Мастеру обязательно нужно узнать, сколько витков провода уложено в одном пазу и во всей катушке. Для этого необходимо катушку, расположенную сверху, отделить и посчитать, сколько в ней витков. Если необходимо, то производите разборку при помощи газовой горелки. Число витков в пазу напрямую зависит от:

• числа ламелей на коллекторе;
• количества пазов на якоре.

После подсчёта необходимо подготовить коллектор, демонтаж его не требуется. Для этого нужно просто измерить значение сопротивления между корпусом и ламелями.

Сопротивление должно быть в пределах 200-250 кОм. После этого необходимо полностью демонтировать старый проводник, для этого удаляете обмотку. Тщательно защищаете все пазы и корпус якоря. Нагар, заусеницы, обязательно шлифуете при помощи наждачной бумаги. После этого из картона необходимо нарезать прямоугольные отрезки, соответствующие размерам пазов в якоре.

Намотка нового провода

После этого можно приступать к намотке новых проводников. Схема обязательно должно быть такой же, как и на заводской. Начинайте укладку с начального паза, соблюдайте сброс и шаг намотки. Крепеж производится при помощи хлопчатобумажных ниток непосредственно у коллектора. Синтетические нитки не рекомендуется применять, так как они подвержены горению.

После завершения всех работ необходимо проверить обмотки на межвитковое замыкание и обрывы. Если нет поломок, то необходимо нанести эпоксидную смолу или лак на обмотку. Чтобы ускорить процесс, необходимо якорь поместить в духовку, установив температуру в ней 80 градусов. Сушка должна проводиться не менее 20 часов.

Балансировка ротора

Для того чтобы электроинструмент после ремонта работал максимально эффективно, потребуется сделать балансировку. Так как все работы выполняются в домашних условиях, обязательно следует соблюдать определенные рекомендации. Перемотка электродвигателя своими руками выполняется довольно просто, намного сложнее окажется произвести балансировку.

1. Подберите два стальных лезвия. Они должны быть ровные и гладкие.
2. Эти лезвия обязательно устанавливаются параллельно и крепятся к жесткому основанию.
3. Между ними необходимо соблюдать расстояние, которое равно размеру ротора.
4. Размещаете на этих стальных лезвиях ротор и наблюдаете, как он перемещается.
5. Обязательно якорь начнёт проворачиваться, наиболее тяжелая часть окажется снизу.
6. Нужно сместить центр тяжести к оси ротора, закрепляя на нем грузы.

После балансировки якорь должен быть неподвижным.

Для того чтобы уравнять стороны ротора, необходимо навесить на нем небольшие грузики, изготовленные из пластилина. Только после того, как достигнете равновесия, необходимо снять пластилиновые грузики, взвесить их, припаять металл. После этого обязательно перепроверьте балансировку.

Особенности проверки асинхронных моторов

Асинхронные двигатели могут быть одно- и трехфазными. Существуют особенности проверки этих машин.

1. У однофазных асинхронников у пусковой обмотки сопротивление больше, чем у рабочей. Проверить это можно при помощи любого мультиметра.
2. Между обмотками и корпусом электродвигателя сопротивление должно быть большим.
3. В трехфазных моторах у всех обмоток одинаковое сопротивление.

Чтобы узнать более точные параметры двигателя, нужно прочитать информацию, которая находится на его корпусе. На нем имеется пластина со всеми параметрами работы, а иногда даже со схемами соединения обмоток.

Разборка асинхронного мотора

Прежде чем осуществлять перемотку статора асинхронного электродвигателя, необходимо его полностью разобрать. Для этого потребуется использовать съемник, так как крышки установлены на подшипниках очень плотно. Старайтесь все работы проводить как можно аккуратнее, чтобы не допустить разрушение крышки и не повредить обмотку.

Короткозамкнутые роторы очень редко ломаются, поэтому при ремонте его трогать не нужно. Потребуется менять только обмотки на статоре. В том случае, если присутствует почернение на проводах, это говорит о поломке в двигателе. Все соединения в асинхронных двигателях практически незаметны, так как они очень хорошо изолированы, ведь произведен крепеж бандажом.

Удаление обмотки

После разборки обязательно удалите старую обмотку. Для этого потребуется при помощи острого ножа срезать все верёвки и избавиться от клея. Провода максимально очищаются от грязи, электрические соединения при этом не разрушаете. Желательно производить фотографирование всех соединений, чтобы при сборке сделать всё правильно. Обязательно составляете схему соединения всех обмоток, можно использовать для этого справочники.

Затем необходимо выбить колья, изготовленные из текстолита или дерева, которые находятся внутри пазов статора. После этого демонтировать прокладки, освобождая провода. Найдите крайний провод, отведите его к середине статора, он должен полностью отклеиться от обмотки. После этого разматываете следующий виток, до тех пор, пока полностью не освободите паз.

Намотка провода

Способов перемотки статора асинхронного электродвигателя существует несколько, но при выборе любого из них обязательно запоминаете каждый шаг при разборке. Это позволит облегчить ремонт, причём, значительно. Для намотки потребуется медный провод в лаковой изоляции, его сечение должно быть таким же, как и на ремонтируемом электродвигателе.

Убедитесь в том, что на корпусе и магнитопроводе электродвигателя отсутствуют повреждения. После этого необходимо изготовить гильзы, установить их в пазы на статоре. Чтобы не заниматься подсчетом количества витков, не определять толщину, прочность и термостойкость материалы для изготовления гильз, можно воспользоваться справочной литературой. Для этого необходимо узнать тип и модель асинхронного мотора.

Все работы в специализированных мастерских производятся на станках. Автоматом производится даже подсчет числа витков. Но как в домашних условиях перемотать электродвигатель, если таких условий нет? Придётся всё считать самостоятельно, либо же брать все данные из сервисной книжки к электродвигателю.

Завершение намотки

После того как уложите все обмотки в пазах, необходимо вставить между катушками изоляторы. Бандаж необходимо проводить на тыльной стороне статора. Проводите нить через все петли, старайтесь при этом стягивать все изоляторы и провода. Добейтесь того, чтобы изоляционные пластины не соскользнули со своих мест.

Обязательно по завершению выполнить диагностику всей обмотки, после чего прогреть статор и нанести специальный лак. Статор обязательно нужно полностью погружать в лак. Именно так сможете добиться максимальный механической прочности обмоток, ведь заполните пустоты и пазы. На этом перемотка электродвигателя своими руками окончена, можно приступать к эксплуатации.

При подключении трех фазного асинхронного двигателя важно не перепутать “начала” и “концы” обмоток. Что делать если вдруг все-таки они перепутались.

Дело было так. Отправили мы на перемотку трех фазный двигатель 380/660В. Когда перематывают двигатель 220/380В, его сразу соединяют в звезду и выводят три провода, которые только остается подключить к фазам. В нашем же случае двигатель надо подключать в треугольник, поэтому в нем были выведены все шесть концов. Обмотчики, конечно, промаркировали выводы медными проволочками.

Один из наших электриков не понял этой маркировки и соединил выводы по своему, и удалил «не нужные» проволочки маркировки. Конечно, он соединил выводы не правильно, иначе не о чем было бы говорить. При включении двигателя сразу же выбило автомат. То, что соединили, не правильно сразу стало ясно, поэтому переключили по другому. Опять тот же эффект. Еще раз переключили, двигатель вроде запустился, но ток зашкаливал, и защита опять сработала. Так мы пытались определить “начала” и “концы” выводов «методом научного тыка».

Начальству это не понравилось, и запретили дальнейшие эксперименты. Вызвали обмотчика, чтобы тот нашел, где “начала” и где “концы” обмоток.

Сами обмотки вычислить не сложно, достаточно прозвонить. А вот найти где у них “начала”, а где “концы” задача посложнее, даже разобрав двигатель, будет сложно.

Просто поразительно столько опытных электриков, есть даже пенсионеры. А как найти “начала” и “концы” обмоток двигателя никто не догадался. Поэтому добавляем ниже описанный способ в копилку секретов опытных электриков.

Пришел обмотчик и дал нам несколько полезных советов. Во-первых, мы попеняли ему, что неплохо было бы перемотать двигатель на напряжение 220/ 380В. На что он ответил, что это сложнее надо брать провод другого сечения, и количество витков тоже другое. Все это надо рассчитывать, вычислять. А так взяли, убрали все обмотки кроме одной, посчитали, сколько у нее витков, и провод взяли такой же.

Обмотчик и не собирался разбирать двигатель для определения начала и концов обмоток. Как он сказал, что все это условно. Важно относительность “концов” и “начал” между самими обмотками. То есть условно три вывода обмоток мы можем считать началами, хотя реально, по намотке это будут концы. Немножко запутано, но это неважно.

Обмотчик взял с собой понижающий трансформатор и вольтметр. Соединил две обмотки двигателя последовательно и подключил к их свободным концам вольтметр. На третью обмотку подал пониженное напряжение с трансформатора. Стрелка вольтметра осталась на нуле. Значит, соединенные выводы обмоток условно назовем “началами”, и обозначим их подмотнув изолентой. Чтобы убедится что все правильно работает выводы одной из обмоток поменяли местами. Опять замерили напряжение, на этот раз стрелка отклонилась, все правильно.

Теперь осталось найти “начало” на третьей обмотке. Все точно так же, берем одну обмотку с найденным “началом” и последовательно соединяем с третьей обмоткой, и подключаем вольтметр. А на вторую обмотку подаем напряжение. Стрелка отклонилась, а стрелка отклоняется, если “начало” одной обмотки соединено с “концом” другой обмотки. Так как мы понимаем, что соединили с началом первой обмотки (которое мы уже определили), “конец” третьей обмотки. Вывод третьей обмотки соединенный с вольтметром помечаем изолентой как “начало”.

Для того чтобы соединить обмотки двигателя в треугольник, нужно “начало” первой обмотки соединить с “концом” второй, “начало” второй обмотки с “концом” третьей и “начало” третьей с “концом” первой.

Соединили обмотки, подключили двигатель, он сразу же заработал как надо.

Еще обмотчик сказал что этот способ определения начал и концов обмоток двигателя называется «метод Павлова».

Так умный обмотчик научил глупых электриков пятого разряда и начальника электроцеха уму разуму.

Если чего не поняли или есть вопросы, пишите в комментариях.

Во многих бытовых приборах сегодня используются электродвигатели. Главная их особенность в том, что они работают асинхронно. Это позволяет держать постоянную частоту вращения ротора даже при меняющихся нагрузках.

Все выпускаемые электродвигатели имеют разные конструктивные особенности. Каждая модификация может отличаться по количеству полюсов, типу ротора, и других составных частей. Технология перемотки электродвигателей делается по общему принципу, в некоторых нюансах могут быть различия.

Если устройство вышло из строя, то нужно обратиться в мастерскую. При ее отсутствии можно попытаться сделать перемотку двигателя в домашних условиях. Желательно иметь для этого необходимые навыки, но в целом этот процесс не такой сложный на вид.

«Движки» имеют два типа обмотки:

• статорная;
• роторная.

Если учесть, что конструкция и размеры устройств разные, можно дать общую инструкцию для перемотки двигателей. Остановимся на тех, которые используются в бытовых приборах и питаются от переменного тока.

Осмотр двигателя

В случае поломки следует извлечь двигатель из бытового прибора. Очистив составные элементы, проводится внешний осмотр обмоток. Главное точно определить, где произошел пробой. Иногда случается так, что сгорают роторная и статорная обмотки. И тогда нужно их полностью заменить.

Когда возникает неисправность, внутри корпуса двигателя повышается температура. Это приводит к нарушению изоляции на всех элементах. Поэтому, в ремонте электродвигателя заменяются обмотки, и изоляционные покрытия.

Подготовительные работы

Для начала разберемся, как правильно перемотать электродвигатель. Первое что следует сделать – это определить параметры провода и количество витков в катушке. Тут поможет интернет. На форумах люди обсуждают подобные проблемы, а так же рассказывают о личном опыте, как они перематывали двигатели.

ВАЖНО! Необходимо найти точно такую же модель устройства, в противном случае после ремонта «движок» может не запуститься!

При отсутствии нужной информации в интернете, можно узнать ее самостоятельно при осмотре «движка». При сильном выгорании «укладок» находим наиболее целый участок обмотки. Его нужно почистить.

Чтобы избавить провода от нагара воспользуйтесь растворителями. Теперь «катушки» не стоит жалеть, они уже не пригодны. Если не получается очистить обмотку растворителем, то можно ее обжечь.

Есть различные схемы перемотки электродвигателей. Прежде чем извлекать «катушки», следует обратить внимание, как они соединены между собой. И тогда в точности можно скопировать их сборку.

Выступающую верхушку «укладки» надо срезать. Для этого подготовим соответствующий инструмент, все зависит от сечения провода. Чем оно больше, тем серьезнее инструмент понадобится. Срезанную часть нужно разделить на отдельные провода. Так удобнее определить сечение и количество витков.

Сняв обмотку, проверяем железо, на которую она была намотана. Сталь должна быть гладкой без вмятин и заусенций. Дефекты способны повредить изоляционный слой медных проводов, что приведет к очередному пробою. Поэтому все неровности следует зачистить наждачной бумагой.

Если в стальных пазах имеется нагар, от него тоже следует избавиться. Это поможет избежать дальнейших сложностей при работе с изоляцией и проводами.

Как подобрать провод

Чтобы мощность электродвигателя была прежней, следует подбирать провод с таким же сечением, какое и было. Это позволит намотать заданное количество витков.

Если не удается этого сделать, то берется максимально приближенное сечение. Следует помнить о законе Ома, чем меньше диаметр проводника, тем выше его сопротивление.

ВАЖНО! К подбору проводов относятся очень серьезно. Неправильное сечение приведет к перегреву двигателя, изоляционный лак будет плавиться и как следствие приведет к замыканию!

Наматывать обмотку нужно с помощью шаблона, который изготавливается самостоятельно из картона. Он должен соответствовать размерам «железа». Чтобы добиться аккуратного расположения витков используют специальный станок для намотки провода. Это все, что нужно для перемотки двигателя.

Укладка, выполненная вручную, может иметь дефекты. Возникает вероятность уложить провода не плотно, что приведет к увеличению размеров обмотки, и трудностям ее монтажа.

Монтаж и пропитка

Перемотка статора электродвигателя своими руками не представляет особых трудностей. Главное в этом деле – аккуратность.

ВАЖНО! Вставленная в пазы изоляция не должна торчать. Поэтому лишнюю часть обрезают, иначе в процессе работы двигателя, она может задевать ротор!

Чтобы сделать полную изоляцию всех токопроводящих частей применяют специальный лак. На рынке он представлен в большом ассортименте. Но по факту он разделяется на два типа. Первый засыхает при обычных температурах, а второй только после термической обработки.

Проверка и включение

Перед первым после ремонта запуском двигателя его нужно как следует проверить. Для начала все вставленные «катушки» прозванивают. Это поможет узнать наличие обрыва или плохого контакта. Между «укладками» замеряется сопротивление, чтобы при включении не возникло короткого замыкания.

Сразу подавать 220 В на двигатель не стоит, лучше подать пониженное напряжение. Пусть ротор крутится медленно, тут главное выяснить, не греется ли двигатель. Если все прошло хорошо, и не появился дым, значит, ремонт двигателя прошел удачно.

В интернете есть много фото по перемотке двигателей. Это поможет новичкам наглядно ознакомиться с процессом.

Фото процесса перемотки электродвигателей

Каждый статор трехфазного электродвигателя имеет три катушечные группы (обмотки) — по одной на каждую фазу, а у каждой катушечной группы имеется по 2 вывода — начало и конец обмотки, т.е. всего 6 выводов которые подписываются следующим образом:

• С1 (U1) — начало первой обмотки, С4 (U2) — конец первой обмотки.
• С2 (V1) — начало второй обмотки, С5 (V2) — конец второй обмотки.
• С3 (W1) — начало третьей обмотки, С6 (W2) — конец третьей обмотки.

Условно на схемах каждая обмотка изображается следующим образом:

Начала и концы обмоток выводятся в клемную коробку электродвигателя в следующем порядке:

Основными схемами соединения обмоток являются треугольник (обозначается — Δ) и звезда (обозначается — Y) их мы и разберем в данной статье.

Примечание: В клемной коробке некоторых электродвигателей можно увидеть только три вывода — это значит, что обмотки двигателя уже соединены внутри его статора. Как правило внутри статора обмотки соединяются при ремонте электродвигателя (в случае если заводские обмотки сгорели). В таких двигателях обмотки, как правило, соединены по схеме «звезда» и рассчитаны на подключение в сеть 380 Вольт. Для подключения такого двигателя необходимо просто подать три фазы на три его вывода.

1. Схема соединения обмоток электродвигателя по схеме «треугольник»

Что бы соединить обмотки электродвигателя по схеме «треугольник» необходимо: конец первой обмотки (С4/U2) соединить с началом второй (С2/V1) , конец второй (С5/V2) — с началом третьей (С3/W1) , а конец третьей обмотки (С6/W2) — с началом первой (С1/U1).

На выводы «A», «B» и «C» подается напряжение.

В клемной коробке электродвигателя соединение обмоток по схеме «треугольник» имеет следующий вид:

A, B, C — точки подключения питающего кабеля.

1. Схема соединения обмоток электродвигателя по схеме «звезда»

Что бы соединить обмотки электродвигателя по схеме «звезда» необходимо концы обмоток (С4/ U2, С5/V2 и С6/W2) соединить в общую точку, напряжение при этом подается на начала обмоток (С1/U1, С2/V1 и С3/W1).

Условно на схеме это изображается следующим образом:

В клемной коробке электродвигателя соединение обмоток по схеме «звезда» имеет следующий вид:

1. Определение выводов обмоток

Иногда возникают ситуации когда сняв крышку с клемной коробки электродвигателя можно с ужасом обнаружить следующую картину:

При этом выводы обмоток не подписаны, что же делать? Без паники, этот вопрос вполне решаем.

Первое, что нужно сделать — это разделить выводы по парам, в каждой паре должны быть выводы относящиеся к одной обмотке, сделать это очень просто, нам понадобится тестер или двухполюсный указатель напряжения.

В случае использования тестера устанавливаем его переключатель в положение измерения сопротивления (подчеркнуто красной линией), при использовании двухполюсного указателя напряжения им, перед применением, необходимо коснуться токоведущих частей находящихся под напряжением на 5-10 секунд, для его зарядки и проверки работоспособности.

Далее необходимо взять один любой вывод обмотки, условно примем его за начало первой обмотки и соответственно подписываем его «U1», после касаемся одним щупом тестера или указателя напряжения подписанного нами вывода «U1», а вторым щупом любого другого вывода из оставшихся пяти неподписанных концов. В случае, если коснувшись вторым щупом второго вывода показания тестера не изменились (тестер показывает единицу) или в случае с указателем напряжения — ни одна лампочка не зажглась — оставляем этот конец и касаемся вторым щупом другого вывода из оставшихся четырех концов, перебираем вторым щупом концы до тех пор пока показания тестера не изменятся, либо, в случае с указателем напряжения — до тех пор пока не загорится лампочка «Test». Найдя таким образом второй вывод нашей обмотки принимаем его условно как конец первой обмотки и подписываем его соответственно «U2».

Таким же образом поступаем с оставшимися четырьмя выводами, так же разделив их на пары подписав их соответственно как V1,V2 и W1,W2. Как это делается можно увидеть на видео ниже.

Теперь, когда все выводы разделены по парам, необходимо определить реальные начала и концы обмоток. Сделать это можно двумя методами:

Первый и самый простой метод — метод подбора, может применяться для электродвигателей мощностью до 5 кВт. Для этого берем наши условные концы обмоток (U2,V2 и W2) и соединяем их, а на условные начала (U1,V1 и W1), кратковременно, желательно не более 30 секунд, подаем трехфазное напряжение:

Если двигатель запустился и работает нормально, значит начала и концы обмоток определены верно, если двигатель сильно гудит и не развивает должные обороты, значит где то есть ошибка. В этом случае необходимо всего лишь поменять любые два вывода одной обмотки местами, например U1 c U2 и запустить заново:

Если двигатель заработал нормально, выводы определены верно, работа закончена, если нет — возвращаем V1 и V2 по своим местам и меняем местами оставшиеся выводы W1 с W2.

Второй способ: Соединяем последовательно вторую и третью обмотки т.е. соединяем вместе конец второй обмотки с началом третьей (выводы V2 с W1),а на первую обмотку к выводам U1 и U2 подаем пониженное переменное напряжение (не более 42 Вольт). При этом на выводах V1 и W2 так же должно появиться напряжение:

Если напряжение не появилось, значит вторая и третья обмотки соединены неверно, фактически оказались соединены вместе два начала (V1 с W1) или два конца (V2 c W2), в данном случае нам просто нужно поменять надписи на второй или на третьей обмотке, например V1 с V2. Затем аналогичным способом проверить первую обмотку, соединив ее последовательно со второй, а на третью подав напряжение. Данный способ представлен на следующем видео:

Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы ? Пишите в комментариях!

Не нашли на сайте статьи на интересующую Вас тему касающуюся электрики? . Мы обязательно Вам ответим.

Состоит из двух основных частей - статора и ротора. Статор - неподвижная часть, ротор - вращающаяся часть. Ротор размещается внутри статора. Между ротором и статором имеется небольшое расстояние, называемое воздушным зазором, обычно 0,5-2 мм.

Статор асинхронного двигателя

Ротор асинхронного двигателя

Статор состоит из корпуса и сердечника с обмоткой. Сердечник статора собирается из тонколистовой технической стали толщиной обычно 0,5 мм, покрытой изоляционным лаком. Шихтованная конструкция сердечника способствует значительному снижению вихревых токов, возникающих в процессе перемагничивания сердечника вращающимся магнитным полем. Обмотки статора располагаются в пазах сердечника.

Корпус и сердечник статора асинхронного электродвигателя

Конструкция шихтованного сердечника асинхронного двигателя

Ротор состоит из сердечника с короткозамкнутой обмоткой и вала. Сердечник ротора тоже имеет шихтованную конструкцию. При этом листы ротора не покрыты лаком, так как ток имеет небольшую частоту и оксидной пленки достаточно для ограничения вихревых токов.

Принцип работы. Вращающееся магнитное поле

Принцип действия трехфазного основан на способности трехфазной обмотки при включении ее в сеть трехфазного тока создавать вращающееся магнитное поле.

Запустить

Остановить

Вращающееся магнитное поле асинхронного электродвигателя

Частота вращения этого поля, или синхронная частота вращения прямо пропорциональна частоте переменного тока f 1 и обратно пропорциональна числу пар полюсов р трехфазной обмотки.

,

• где n 1 – частота вращения магнитного поля статора, об/мин,
• f 1 – частота переменного тока, Гц,
• p – число пар полюсов

Концепция вращающегося магнитного поля

Чтобы понять феномен вращающегося магнитного поля лучше, рассмотрим упрощенную трехфазную обмотку с тремя витками. Ток текущий по проводнику создает магнитное поле вокруг него. На рисунке ниже показано поле создаваемое трехфазным переменным током в конкретный момент времени

Запустить

Остановить

Магнитное поле прямого проводника с постоянным током

Магнитное поле создаваемое обмоткой

Составляющие переменного тока будут изменяться со временем, в результате чего будет изменяться создаваемое ими магнитное поле. При этом результирующее магнитное поле трехфазной обмотки будет принимать разную ориентацию, сохраняя при этом одинаковую амплитуду.

Магнитное поле создаваемое трехфазным током в разный момент времени Ток протекающий в витках электродвигателя (сдвиг 60°)

Запустить

Остановить

Действие вращающегося магнитного поля на замкнутый виток

Теперь разместим замкнутый проводник внутри вращающегося магнитного поля. По изменяющееся магнитное поле приведет к возникновению электродвижущей силы (ЭДС) в проводнике. В свою очередь ЭДС вызовет ток в проводнике. Таким образом, в магнитном поле будет находиться замкнутый проводник с током, на который согласно будет действовать сила, в результате чего контур начнет вращаться.

Влияние вращающегося магнитного поля на замкнутый проводник с током

Короткозамкнутый ротор асинхронного двигателя

По этому принципу также работает . Вместо рамки с током внутри асинхронного двигателя находится короткозамкнутый ротор по конструкции напоминающий беличье колесо. Короткозамкнутый ротор состоит из стержней накоротко замкнутых с торцов кольцами.

Короткозамкнутый ротор "беличья клетка" наиболее широко используемый в асинхронных электродвигателях (показан без вала и сердечника)

Трехфазный переменный ток, проходя по обмоткам статора, создает вращающееся магнитное поле. Таким образом, также как было описано ранее, в стержнях ротора будет индуцироваться ток, в результате чего ротор начнет вращаться. На рисунке ниже Вы можете заметить различие между индуцируемыми токами в стержнях. Это происходит из-за того что величина изменения магнитного поля отличается в разных парах стержней, из-за их разного расположения относительно поля. Изменение тока в стержнях будет изменяться со временем.

Запустить

Остановить

Вращающееся магнитное поле пронизывающее короткозамкнутый ротор

Вы также можете заметить, что стержни ротора наклонены относительно оси вращения. Это делается для того чтобы уменьшить высшие гармоники ЭДС и избавиться от пульсации момента. Если стержни были бы направлены вдоль оси вращения, то в них возникало бы пульсирующее магнитное поле из-за того, что магнитное сопротивление обмотки значительно выше магнитного сопротивления зубцов статора.

Скольжение асинхронного двигателя. Скорость вращения ротора

Отличительный признак асинхронного двигателя состоит в том, что частота вращения ротора n 2 меньше синхронной частоты вращения магнитного поля статора n 1 .

Объясняется это тем, что ЭДС в стержнях обмотки ротора индуцируется только при неравенстве частот вращения n 2

,

• где s – скольжение асинхронного электродвигателя,
• n 1 – частота вращения магнитного поля статора, об/мин,
• n 2 – частота вращения ротора, об/мин,

Рассмотрим случай когда частота вращения ротора будет совпадать с частотой вращения магнитного поля статора. В таком случае относительное магнитное поле ротора будет постоянным, таким образом в стержнях ротора не будет создаваться ЭДС, а следовательно и ток. Это значит что сила действующая на ротор будет равна нулю. Таким образом ротор будет замедляться. После чего на стержни ротора опять будет действовать переменное магнитное поле, таким образом будет расти индуцируемый ток и сила. В реальности же ротор никогда не достигнет скорости вращения магнитного поля статора. Ротор будет вращаться с некоторой скоростью которая немного меньше синхронной скорости.

Скольжение асинхронного двигателя может изменяться в диапазоне от 0 до 1, т. е. 0-100%. Если s~0, то это соответствует режиму холостого хода, когда ротор двигателя практически не испытывает противодействующего момента; если s=1 - режиму короткого замыкания, при котором ротор двигателя неподвижен (n 2 = 0). Скольжение зависит от механической нагрузки на валу двигателя и с ее ростом увеличивается.

Скольжение, соответствующее номинальной нагрузке двигателя, называется номинальным скольжением. Для асинхронных двигателей малой и средней мощности номинальное скольжение изменяется в пределах от 8% до 2%.

Преобразование энергии

Полеориентированное управления асинхронным электродвигателем по датчику положения ротора

Полеориентированное управление позволяет плавно и точно управлять параметрами движения (скоростью и моментом), но при этом для его реализации требуется информация о направлениии вектора потокосцепления ротора двигателя.

По способу получения информации о положении потокосцепления ротора электродвигателя выделяют:
• полеориентированное управление по датчику;
• полеориентированное управление без датчика: положение потокосцепления ротора вычисляется математически на основе той информации, которая имеется в частотном преобразователе (напряжение питания, напряжения и токи статора, сопротивление и индуктивность обмоток статора и ротора, количество пар полюсов двигателя).

Полеориентированное управления асинхронным электродвигателем без датчика положения ротора

Для повышения КПД и снижения износа щеток некоторые АДФР содержат специальное устройство (короткозамкнутый механизм), которое после запуска поднимает щетки и замыкает кольца.

При реостатном пуске достигаются благоприятные пусковые характеристики, так как высокие значения моментов достигаются при невысоких значениях пусковых токов. В настоящее время АДФР заменяются комбинацией асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором и частотным преобразователем.