Как самому перемотать обмотку электродвигателя

Электродвигатель, как и любая конструкция, не вечен. Он подвержен естественному износу или поломкам от нештатных ситуаций, и рано или поздно приходится принимать решение о его ремонте или замене. Если неисправность связана с обмоткой статора или ротора, возможное решение проблемы – перемотка.

Диагностика обмотки и возможные причины неисправности

В процессе эксплуатации электродвигателя могут возникнуть различные неисправности, которые потребуют замены обмотки ротора или статора. Внешние проявления могут быть различными, но для окончательной диагностики потребуются приборы.

1. Обрыв обмотки. Может возникнуть при механическом воздействии на электромотор, попадании внутрь посторонних предметов и т.п. Также может произойти перегорание провода обмотки из-за технологической перегрузки, заклинивания подшипников, случайной подачи повышенного напряжения и т.п. Обрыв обмотки статора двигателя внешне проявляется в виде отсутствия реакции на подачу питания. У коллекторного двигателя может произойти обрыв цепи ротора (якоря). В этом случае возможные внешние проявления – гудение, перегрев обмотки статора, отсутствие вращения при подаче питания. Диагностика производится мультиметром в режиме омметра. При обрыве обмотки тестер покажет бесконечное сопротивление.

   

2. Замыкание на корпус или между обмотками возникает вследствие повреждения изоляции по причинам ее естественного старения, перегрева, механического воздействия. Внешне проявляется, как появление напряжения на корпусе мотора (если он не заземлен), выбивание защитного автомата сети (если заземлен), потеря мощности или полная остановка двигателя и т.п. Обнаружить неисправность можно мегаомметром, прозванивая каждую обмотку на корпус (на вал для якоря).
   

   Если замыкание устойчивое и металлическое (не через остаточное переходное сопротивление), его можно обнаружить мультиметром.

3. Сложнее всего обнаружить межвитковое замыкание обмотки. Внешне оно выглядит, как повышенный шум, появление дыма, локальный перегрев корпуса двигателя, отказ вращаться при подаче напряжения. Сопротивление медного (да и алюминиевого) провода невелико, общее сопротивление обмотки составляет от долей ома до нескольких ом. По этой причине изменение общего сопротивления при небольшом количестве замкнутых витков тестером не определить. Визуально такая проблема тоже видна далеко не всегда.

   

Для диагностики нужен специальный прибор, который можно купить или сделать самостоятельно (схему можно найти в сети). Другой способ определения наличия и места межвиткового КЗ в статоре – с помощью металлического шарика. Ротор двигателя демонтируется. Двигатель подключается к сети через понижающий трехфазный трансформатор. Если статор исправен, в нем создается вращающееся магнитное поле, которое в обычном режиме увлекает за собой ротор. Шарик будет кататься по внутренней поверхности статора вслед за полем. Если в обмотках присутствует межвитковое КЗ, шарик остановится («прилипнет») в месте замыкания.

Если предстоит диагностировать однофазный двигатель с пусковой обмоткой, в нем для создания вращающегося магнитного поля потребуется стартовая коммутация обмоток. В однофазном двигателе с одной рабочей обмоткой статор создает пульсирующее магнитное поле.

Такое тестирование можно производить только через понижающий трансформатор». Напрямую к сети 3 х 380 В подключать электромотор для подобной диагностики нельзя!

Особенности перемотки электродвигателей различных типов

Различные типы двигателей требуют специфического подхода к ремонту.

Асинхронные двигатели

Большинство двигателей переменного тока, с которыми можно столкнуться в быту (да и на производстве) – асинхронные трехфазные с короткозамкнутым ротором («беличья клетка»). В таких двигателях перемотке подлежит только статор.

Ротор выполнен в виде жесткой металлической конструкции и обмотки из эмалированного провода не содержит. Да и вероятность его выхода из строя невелика.

Коллекторный двигатель

В эту категорию попадают асинхронные двигатели с фазным ротором, синхронные электромоторы, электродвигатели постоянного тока. Все эти моторы содержат коллектор – узел, посредством которого подается ток в обмотку ротора, которая представляет собой катушку из эмалированного провода. В этом случае проблема, требующая перемотки, может возникнуть как в статоре, так и в роторе (якоре) электромотора.

Двигатели постоянного тока с постоянными магнитами имеют только роторную обмотку.

Перед тем, как приступить к самостоятельной намотке двигателя любой конструкции надо иметь в виду, что в домашних или гаражных условиях получить заводское качество (натяжение провода, равномерность укладки и т.п.) невозможно. В любом случае срок службы перемотанного двигателя будет ниже. Если своими руками выполняется перемотка якоря, то итогом работы будет значительный дисбаланс вала, который надо устранить. Для этого потребуется специальное оборудование, в противном случае при работе двигателя будет наблюдаться повышенная вибрация, которая в конечном итоге приведет к ускоренному износу подшипников.

Расчет и выбор материалов для обмоток

Основное правило при выборе материала для перемотки – провод и количество витков должны быть строго идентичны заменяемым. Любое отклонение приведет к изменению электрических характеристик двигателя и, в большинстве случаев, в худшую сторону. Если имеется подробная техническая документация на электродвигатель, большая часть проблем отпадет. Чаще всего, ее не будет, поэтому перед разборкой электромотора надо зарисовать или сфотографировать:

• конструкцию обмоток;
• направление и характер намотки;
• схему соединения обмоток.

Далее надо определить материал провода – медь или алюминий. Потом потребуется удалить старый намоточный провод – во время этой процедуры надо посчитать и записать количество витков в каждой обмотке. И завершающий этап – измерение толщины провода. При замерах надо учитывать, что проводник покрыт лаковой изоляцией, а размеры нового провода могут быть даны «по меди», т.е. без изоляции.

Измерять толщину провода можно штангенциркулем, но он не даст нужной точности. Лучше это делать микрометром.

Здесь может возникнуть проблема, связанная с местом производства электродвигателей. Если обмотки были выполнены отечественным проводом, то его сечение соответствует метрической системе измерения (в миллиметрах), для зарубежной продукции часто применяется система AWG, где диаметр калибруется в дюймах. Конечно, можно подобрать аналог с ближайшим размером, но следует иметь в виду, что увеличение диаметра может привести к тому, что нужное количество провода просто не уместится на место старой обмотки, и придется уменьшать количество витков. Это привете к снижению индуктивности обмотки, ослаблению магнитного поля, снижению мощности и перегреву двигателя за счет уменьшения индуктивного сопротивления обмоток.

Использование провода меньшего диаметра приведет к увеличению плотности тока через проводник и к повышенному нагреву электромотора.

Процесс перемотки электродвигателя

Процедура перемотки катушек двигателя состоит из нескольких стадий.

Удаление старой обмотки

Любой ремонт, связанный с перемоткой, начинается с удаления неисправной обмотки. Перед ее началом надо разобрать корпус, снять ротор и выполнить указанные выше процедуры по фиксации характера намотки.

Для демонтажа ротора, возможно, потребуется съемник подшипников.

Далее удаляются все крепления провода, сам провод аккуратно сматывается, чтобы не повредить пазы и другие детали. Во время этого процесса подсчитывается количество витков. После снятия старого провода пазы зачищаются от нагара, наждачной бумагой снимаются заусенцы.

Намотка новой обмотки статора

Сначала в пазы укладывают изоляцию, которую можно сделать из электроизоляционного картона. Начало провода надо припаять к контактной точке. Новую обмотку выполняют с натяжением. Провод укладывают виток к витку, избегая перекрещивания как в пазах, так и в лобовых частях.

По мере намотки провода катушку надо уплотнять неметаллическим (пластиковым или деревянным) инструментом. Металл использовать нельзя – так легко повредить лаковое покрытие. После укладки всего провода его надо закрепить с помощью хлопчатобумажных ниток. Синтетические материалы использовать нельзя – они расплавятся даже при небольшом нагреве.

Намотка обмотки ротора

Принципиально перемотка якоря не отличается от перемотки статора, но надо стараться укладывать витки равномерно по поверхности, чтобы при вращении разбаланс был минимальным. И в любом случае ротор придется балансировать. Лучше делать это на специальном оборудовании, но можно попробовать сделать несложный станок из двух металлических лезвий на станине и попытаться добиться баланса вручную.

Устройство станка понятно из рисунка. Если неотбалансированный ротор положить на лезвия, он будет занимать положение самой тяжелой частью вниз. Надо на противоположной части напаять грузик так, чтобы скомпенсировать этот вес. Повторяя операцию несколько раз, можно добиться, чтобы ротор не занимал какого-то преимущественного положения.

Этот способ не поможет достичь идеальной балансировки, но это лучше, чем ничего.

Пропитка

По окончании намотки провода, получившуюся обмотку надо пропитать лаком. Делать это надо по нескольким причинам:

• чтобы скрепить витки катушки и предотвратить разуплотнение намотки под действием центробежных сил;
• чтобы уменьшить риск повреждения изоляции летящими в воздухе твердыми частицами;
• чтобы снизить риск разрушения эмалевой изоляции при трении проводников друг об друга под действием магнитострикционных явлений.

Пропитать обмотки можно специальным лаком, например, Г-95 или другим электроизоляционным лаковым составом.

После высыхания лака надо прозвонить обмотки на обрыв и правильность подключения, проверить сопротивление изоляции. Лишь затем можно пробовать электродвигатель на холостом ходу и под нагрузкой. Эти измерения не помешает сделать и до заливки лаком – если на этом этапе уже есть неисправности, их будет проще устранить.

Первый пуск двигателя после ремонта желательно делать через понижающий трансформатор. Если старт окажется успешным, можно включать отремонтированный мотор под полное напряжение сети.

Для наглядности видео: Схема перемотки электродвигателя Citycoco.

Видео-процесс перемотки якоря.

При принятии решения о замене обмотки электродвигателя в кустарных условиях надо понимать, что при отсутствии минимального набора оборудования, а особенно, при отсутствии квалификации и опыта, шансы на успех невелики. Экономическая целесообразность самостоятельного ремонта в каждом конкретном случае определяется владельцем электромотора. Но отрицательный результат также является результатом, даже неудачная попытка что-то кладет в копилку опыта, и эти моменты лежат на противоположной чаше весов.