Пошаговая инструкция перемотки электродвигателей своими руками

Во многих бытовых устройствах и самодельных конструкциях в качестве привода используются электрические машины небольшой мощности. Несмотря на высокую надежность электромоторов, их выход из строя по ряду причин — не редкость. Учитывая относительно высокую стоимость этих устройств, практичнее осуществлять их ремонт, а не замену. Предлагаем рассмотреть возможность перемотки электродвигателей в домашних условиях.

Виды электродвигателей и особенности их ремонта

Как правило, в быту используются коллекторные моторы постоянного тока и бесколлекторные асинхронные двигатели переменного тока. Именно ремонт этих приводов мы и будем рассматривать. Информацию о принципе действия и конструктивных особенностях асинхронных и коллекторных машин можно найти на нашем сайте.

Что касается синхронных приводов, то в быту они практически не используются, поэтому в данной публикации эта тема не затрагивается.

Особенности ремонта асинхронной машины

Проблемы с двигателем любого типа могут иметь механический или электрический характер. В первом случае свидетельствовать о неисправности может сильная вибрация и характерный шум, как правило, это говорит о проблемах с подшипником (обычно в торцевой крышке). Если вовремя не устранить неисправность, вал может заклинить, что неминуемо приведет к выходу из строя обмоток статора. При этом тепловая защита автоматического выключателя может не успеть сработать.

«Сгоревшие» провода обмотки статора

Исходя из практики, в 90% выход из строя асинхронных машин возникают проблемы с обмоткой статора (обрыв, межвитковое замыкание, КЗ на корпус). При этом короткозамкнутый якорь, как правило, остается в рабочем состоянии. Поэтому даже при механическом характере повреждений необходимо произвести проверку электрической части.

Проверка обмотки

В большинстве случаев проблема может быть обнаружена по внешнему виду и характерному запаху (см. рис. 1). Если эмпирическим путем неисправность установить не удается, переходим к диагностике, которая начинается с прозвонки на обрыв. Если таковая обнаруживается, выполняется разборка двигателя (этот процесс будет описан отдельно) и тщательный осмотр соединений. Когда дефект не обнаружен, можно констатировать обрыв в одной из катушек, что требует перемотки.

Если прозвонка не показала обрыва, следует переходить к измерению сопротивления обмоток, при этом учитывать следующие нюансы:

• сопротивление изоляции катушек на корпус должно стремиться к бесконечности;
• у трехфазного привода обмотки должны показывать одинаковое сопротивление;
• у однофазных машин сопротивление пусковых катушек превышает данные показания рабочих обмоток.

Помимо этого следует учитывать, что сопротивление статорных катушек довольно низкое, поэтому для его измерения бессмысленно использовать приборы с низким классом точности, к таковым относятся большинство мультиметров. Исправить ситуацию можно собрав несложную схему на потенциометре с добавлением дополнительного источника питания, например автомобильной аккумуляторной батареи.

Схема для измерения сопротивления обмоток

Методика измерений следующая:

1. Подключается катушка привода к схеме, представленной выше.
2. Потенциометром устанавливается ток 1 А.
3. Производится расчет сопротивления катушке по следующей формуле: , где R_К и U_ПИТ были описаны на рисунке 2. R – сопротивление потенциометра, – падение напряжения на измеряемой катушке (показывает вольтметр на схеме).

Стоит также рассказать о методике, позволяющей определить место межвиткового замыкания. Это делается следующим образом:

Статор, освобожденный от ротора, подключается через трансформатор к пониженному питанию, предварительно поместив к нему стальной шарик (например, от подшипника). Если катушки рабочие, шарик будет циклически двигаться по внутренней поверхности безостановочно. При наличии межвиткового КЗ, он «прилипнет» к этому месту.

Особенности ремонта коллекторных приводов

У данного типа электромашин чаще возникают механические неисправности. Например, стирание щеток или засорение контактов коллектора. В таких ситуациях ремонт сводится к чистке контактного механизма или замене графитовых щеток.

Тестирование электрической части сводится к проверке сопротивления обмотки якоря. В этом случае щупы прибора двум соседним контактам (ламелям) коллектора, после снятия показаний производится измерение далее по кругу.

Проверка обмотки якоря коллекторного электродвигателя

Отображенное сопротивление должно быть примерно одинаковым (с учетом погрешности прибора). Если наблюдается серьезное отклонение, то это говорит, что имеет место быть межвитковое КЗ или обрыв, следовательно, необходима перемотка.

Обмоточные данные электродвигателей

Это справочные данные, поэтому самый надежный способ получить такую информацию – обратиться к соответствующим источникам. Эти данные также могут приводиться в паспорте к изделию.

В сети можно встретить советы, в которых рекомендуют при перемотке вручную пересчитать витки и измерить диаметр провода. Это трата времени. Значительно проще и надежней по маркировке двигателя найти всю необходимую информацию, в которой будут указаны следующие параметры:

• номинальные рабочие характеристики (напряжение, мощность, потребляемый ток, число оборотов и т.д.);
• количество проводов для одного паза;
• Ø проволоки (как правило, в данном показателе изоляция не учитывается);
• информация о внешнем и внутреннем диаметре статора;
• количество пазов;
• с каким шагом выполняется обмотка;
• размеры ротора и т.д.

Ниже представлен фрагмент таблицы с намоточными данными для электромашин типа 5A.

Пример таблицы с намоточными данными

Пошаговая инструкция перемотки электродвигателя своими руками

Необходимо сразу предупредить, что без спецоборудования и навыков работы перемотка катушек будет, скорее всего, бесполезным занятием. С другой стороны отрицательный опыт это тоже опыт. Понимание сложности процесса является лучшим объяснением его стоимости.

Первый этап — демонтаж

Мы приводим алгоритм действий для асинхронных машин, он следующий:

1. Отключаем привод от сети (380 или 220 В).
2. Демонтируем электромотор с конструкции, где он был установлен.
3. Снимаем задний защитный кожух охлаждающего вентилятора.
4. Демонтируем крыльчатку.
5. Откручиваем крепление торцевых крышек, после чего снимаем их. Начинать желательно с фронтальной части, после ее демонтажа ротор легко «выйдет» с тыловой крышки.
6. Вытаскиваем ротор.

Данный процесс можно существенно облегчить, если использовать специальное устройство – съемник. С его помощью легко освободить вал двигателя от шкива или шестерни, в также снять торцевые крышки.

Съемник для демонтажа

Мы не будем приводить инструкцию по разборке коллекторного двигателя, поскольку особо не отличается. Строение электромашины данного типа можно найти на нашем сайте.

Этап второй — снятие обмотки

Очередность действий следующая:

1. При помощи ножа снимаем бандажный крепеж и изоляционное покрытие с мест соединений проводов. В некоторых инструкциях рекомендуется зафиксировать схему соединений, например, сделав фотоснимок. Делать это особого смысла нет, поскольку это справочная информация и узнать ее по марке двигателя не составляет проблемы.
2. Используя зубило, сбиваем верхушки проводов с каждого торца статора.
3. Освобождаем пазы, используя пробойник соответствующего диаметра.
4. Очищаем статор от грязи, копоти, лака пропитки.

Статор, освобожденный от обмотки

На этом этапе мы рекомендуем остановиться, взять корпус и отвезти его специалистам. Самостоятельный демонтаж позволит снизить стоимость восстановительных работ. Как уже упоминалось выше, без спецоборудования качественно перемотать катушки довольно сложно. Для понимания сложности процесса опишем его технологию, что позволит облегчить выбор.

Перемотка статора (финальная фаза)

Процесс состоит из следующих действий:

1. Установка изоляторов в каждый паз (гильзование).
2. Толщина материала и его характеристики подбираются по справочнику.
3. Определяются обмоточные данные по марке двигателя.
4. На специальном станке производится намотка необходимого количества витков всыпных катушек. В сети можно найти фото и параметры самодельных ручных станков, но качество их работ довольно сомнительное. Станок для намотки всыпной обмотки
5. Катушечные группы укладываются в пазы, после чего производится их обвязка и соединение. Эти процессы довольно сложные и выполняются вручную.
6. Осуществляется пропитка. Для этого корпус нагревается до температуры 45°С – 55°С и полностью погружается в емкость с пропиточным лаком. Заливать лаком провода не имеет смысла, поскольку в этом случае все равно останутся пустоты.
7. После пропитки корпус помещают в специальную камеру, где осуществляется сушка при температуре 130-135°С.
8. Финальное тестирование катушек омметром.
9. Сборка и пробный запуск (если в ремонт передавались на только корпус, а и остальные детали и крепления).

Если на восстановление сдавался только корпус, рекомендуем перед тем, как включать мотор, проверить катушки.

Перемотка якоря

Процесс замены обмотки коллекторного двигателя несколько похож за исключением небольших нюансов, связанных с особенностью исполнения. Например, на перемотку отправляют якорь, а не корпус, при условии, что проблема возникла не с катушками возбуждения. Помимо этого имеются следующие отличия:

• Для намотки применяется специальный станок, более сложной конфигурации.
• Обязательно необходима проточка, балансировка якоря (в финальной части процесса), а также его чистка и шлифовка.
• При помощи специального фрезерного станка производится нарезка коллектора.

Для перечисленных процессов требует спецоборудование, без него перемотка электродвигателей — пустая трата времени.

Перемотка статора асинхронного электродвигателя

Асинхронные электродвигатели небольшой мощности (до нескольких киловатт) часто применяются в различных бытовых электроприборах и используются мастерами в качестве привода самодельного оборудования.

Хоть асинхронные электромоторы самые надежные и неприхотливые, но и они иногда выходят из строя, а мастера в поиске комплектующих для своих самоделок, часто находят сгоревшие электродвигатели почти за бесплатно.

Не желая тратиться на дорогостоящую починку двигателя в мастерской, многие энтузиасты решаются делать механический ремонт и электрическую перемотку электродвигателей своими руками.

После исключения механических неисправностей асинхронного электродвигателя, поиск и ремонт которых описаны в одной из статьей данного ресурса, причину чрезмерного нагрева и недостаточных оборотов электромотора следует искать в его электрической части. У асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, которые наиболее популярные в быту, в отличие от коллекторных электромоторов отсутствуют щетки и якорные обмотки, поэтому в подавляющем большинстве случаев причина неисправности кроется в обмоточных проводах статора.

Сгоревшие обмотки электродвигателя

Прозвонка обмоток статора

Устройство асинхронных электродвигателей, а также их подключение и проверка были описаны в предыдущих статьях данного сайта в разделе об электрических двигателях. Очень коротко нужно напомнить:

• Между выводами обмоток и корпусом сопротивление должно быть как можно большим;
• у трехфазных асинхронных электродвигателей сопротивление всех обмоток должно быть одинаковым;
• у однофазных асинхронных двигателей сопротивление рабочей обмотки должно быть меньше, чем у пусковой.

Примерное соотношение сопротивления пусковой и рабочей обмотки

Точные параметры сопротивлений обмоток необходимо узнать из бумажного паспорта электродвигателя, из сети Интернет или из справочников. Поскольку у обмоток асинхронных электродвигателей с мощностью от нескольких киловатт сопротивление весьма низкое (в пределах десятка Ом и меньше), то выявить различия при проверке обмоток будет крайне трудно при использовании обычных цифровых или стрелочных мультиметров. Поэтому используют метод с добавочным источником напряжения и реостатом.

Измерение сопротивления обмотки при помощи источника напряжения, реостата и вольтметра

Место межвиткового замыкания в обмотках асинхронного электродвигателя можно узнать, подключив горизонтально размещенный статор без ротора к пониженному трехфазному напряжению и поместив вовнутрь стальной шарик. Вращающееся электромагнитное поле исправных обмоток будет гонять шарик по внутренней окружности статора. Если же где-то в обмотках имеется межвитковое замыкание, то в этом месте шарик примагнитится.

Установка шарика вовнутрь статора для поиска междувиткового замыкания

Иногда случается заводской брак при пайке или сварке, приводящий к разрыву соединения выводов обмоток статора в легкодоступном месте, что делает ремонт электродвигателя достаточно простым. Но чаще всего межвитковое замыкание или обрыв обмотки случается в пазах статора, что требует полной перемотки электромотора. Перемотка обмоток асинхронного двигателя является сложным делом, и требует наличия идентичного обмоточного провода, навыков и инструментов.

Перемотка обмоток статора мощного электродвигателя в мастерской

Поэтому, если имеется асинхронный электродвигатель с явными признаками обрыва обмотки или межвиткового замыкания, без наличия оборудования, провода и навыков для перемотки, разбирать корпус имеет смысл, если это упростит работу специализированному мастеру, и уменьшит общую стоимость ремонта. Сам статор без ротора и торцевых крышек примерно вдвое легче, чем весь электромотор, что также может оказаться немаловажным при транспортировке к месту ремонта.

Разобранный асинхронный электродвигатель

Демонтаж электродвигателя

Отключив электродвигатель можно приступать к его демонтажу вручную или при помощи подъемного устройства. Для этого нужно открутить болты крепления и отсоединить вал двигателя от ведомого механизма. В зависимости от предназначения на валу двигателя может быть плотно посажен шкив, шестерня, или червячная передача, для их съема предназначен специальный инструмент – съемник. На торце в центре вала двигателя предусмотрено углубление, предназначенное для резьбового штыря съемника.

При демонтаже электродвигателя может понадобиться подъемное приспособление

Как правило, съемник имеет три зацепа, которыми нужно обхватить снимаемый шкив или шестеренку, прокручивая рукой резьбовой штырь, упирающийся в вал, добиваясь плотного захвата. Затем нужно зафиксировать вал двигателя трубным ключом, поворачивая винт при помощи рычага. Плотно посаженный шкив должен сходить с вала мелкими рывками, сопровождающимися характерным поскрипыванием.

Не рекомендуется удерживать съемник руками, хватаясь за его зацепы – от приложенного усилия противодействия силе, закручивающей упорный винт, захваты могут слететь, причинив травму.

После освобождения вала асинхронного двигателя нужно снять его заднюю защитную крышку и демонтировать вентилятор, ослабив винт крепления. Если крыльчатка вентилятора туго сидит на валу, ее также можно снять при помощи съемника. Затем можно снимать торцевые крышки электродвигателя, которые центруют ротор, поэтому запрессованы в проточку в кожухе статора.

Разборка корпуса электродвигателя и осмотр статора

Рекомендуется торцевые (лобные) крышки также снимать при помощи съемника, так как они плотно посажены на подшипники. Но, если съемника нет, или он не подходит, то применяют «народный» метод, вставляя мощную отвертку в паз с разных сторон, поддевая крышку. Подставив отвертку под углом, ударяют по ней молотком. Нужно равномерно ударять с разных сторон крышки, чтобы не было перекосов. Работать надо осторожно, чтобы не разбить крышку, не повредить обмотки внутри, и не покалечиться.

После снятия крышки сразу же обнаружился пробой обмотки статора

Снимать торцевую крышку нужно только с лобной стороны, так как ротор с тыльной крышкой легко выйдет из статора. Поломки в короткозамкнутом роторе крайне редки, поэтому его можно отложить в сторону, занявшись обмотками статора. Уже с одного взгляда на обмотки можно понять суть проблемы – если все, или часть проводов почернела, то потребуется перемотка статора электродвигателя. При отсутствии почернения на проводах, в случае обнаружения омметром обрыва, следует внимательно осмотреть места соединений обмоток.

Часть обмоток почернела от перегрева — данному статору требуется перемотка

Соединения обмоток асинхронного двигателя могут быть незаметны на первый взгляд, так как они заизолированы и закреплены при помощи бандажа. Понадобится изучить схему соединения обмоток, так как у асинхронных двигателей они соединяются по-разному, в зависимости от количества полюсов, о которого зависит скорость электродвигателя. Изучив строение конкретной модели асинхронного двигателя, и найдя все соединения обмоток, нужно убедиться, что у них надежный контакт.

Этапы перемотки асинхронного двигателя

Как правило, на данном этапе ремонта асинхронных двигателей большинство домашних мастеров останавливаются и обращаются к специалистам. Но, многие энтузиасты продолжают ремонт, и пробуют самостоятельно перемотать обмотки электродвигателя. Понятие «перемотка» не совсем точно отображает суть процесса – вначале удаляют старые обмоточные провода, затем мотают на намоточном устройстве мотки из новых проводников, после чего намотанные витки обновленной обмотки укладывают в пазы статора.

После разборки электродвигателя обнаружено междувитковое замыкание в обмотках — требуется перемотка

Удаление старых обмоток статора

Для удаления старых обмоток вначале нужно разрезать ножом все бандажные веревки и клеевые крепления, очистить провода от копоти и грязи, не разрывая электрических соединений, с которых также нужно снять изоляцию. Затем нужно сфотографировать соединение выводов электромотора и обмоток статора с двух сторон, чтобы потом в точности повторить подключения. Также потребуется составить схему подключения обмоток, или узнать из справочника.

Сфотографировать соединения обмоток

При помощи подходящего пробойника выбивают деревянные (или текстолитовые) колышки с пазов магнитопровода статора. Демонтировав все колышки, удаляют изоляционные прокладки, обнажая провода обмоток, которые склеены лаком. Находят крайний провод от места соединения и оттягивают к центру статора, отклеивая от остальной обмотки. Затем берут следующий виток, и также высвобождают, один за другим, пока весь паз не освободится до изоляционной прокладки.

Освобожденный от обмоток статор асинхронного электродвигателя

Затем освобождают следующий паз, двигаясь по кругу. Таким образом, можно понять принцип намотки обмоток, и что более важно – сфотографировать их расположение и подключение, чтобы потом разместить новые обмотки в нужном порядке, а сгоревший провод использовать как крепежную проволоку в хозяйстве. Ручное разматывание обмоток будет полезно начинающему, хотя опытные мастера перемотки срезают зубилом провода у торцов статора намного быстрее.

Срезание обмоток при помощи молотка и зубила

Намотка и укладка обмоток статора

При разматывании обмоток необходимо запомнить количество витков в каждой обмотке, а также измерить длину и ширину образовавшегося мотка. Затем нужно приобрести обмоточный медный провод с идентичным поперечным сечением и необходимыми электротехническими характеристиками изоляции.

Катушки намоточного провода для перемотки электродвигателей

В сети Интернет имеется много обучающих видео по самостоятельной перемотке статорных обмоток асинхронного электродвигателя, но для первого раза также не лишними будут консультация и подсказки опытного мастера перемотки эл двигателей.

Перед ремонтом электродвигателя проводится его дефектация — термин, означающий поиск дефектов, трещин, изъянов в различных узлах двигателя. В отношении перемотки обмоток статора дефектация означает поиск царапин и вмятин в шихтованном магнитопроводе, замкнутые пластины которого ухудшают общие характеристики электромотора. Мастера перемотки также дефектацией называют подбор параметров обмотки соответственно габаритам статора.

Внимательно осмотреть статор для поиска дефектов и повреждений

Подготовка пазов и провода

В пазы статора вставляют новые изолирующие прокладки – данный процесс называется гильзованием. Прокладки вырезаются из специального электротехнического изоляционного материала. Необходимую толщину, термостойкость и диэлектрическую прочность изоляционного материала определяют по справочнику, зная параметры ремонтируемого асинхронного электродвигателя.

В пазах статора установлены изоляционные прокладки

Следующий этап мастера называют дефектацией параметров обмотки асинхронного электродвигателя – по габаритам статора, исходя из таблиц специальных справочников, определяют параметры обмоточного провода и количество витков. Если количество витков каждой обмоточной группы (мотка) было подсчитано ранее, и нужного справочника нет под рукой, данный шаг можно пропустить, надеясь на свою скрупулезность.

Пример справочника для мастера перемотки асинхронных электродвигателей

Далее производят намотку катушечных групп специальным изолированным медным проводом, который поставляется в катушках. При приобретении намоточного провода нужно удостовериться в качестве изоляционного покрытия и соответствия диаметра указанному в документах значению. Проверяют толщину провода при помощи микрометра или наматывают некоторое число витков на карандаш вплотную и измеряют в миллиметрах длину образовавшейся катушки. Разделив длину катушки на количество витков, получают диаметр провода.

Намотка и укладка обмоток в пазы статора электродвигателя

В мастерских намотку катушечных групп (всыпных обмоток) производят специальным намоточным станком, в котором имеется счетчик для подсчета витков и раздвигаемые продолговатые колодки различных размеров для придания моткам нужной формы. В домашних условиях из подходящего материала мастерят колодку для намоточного устройства с ранее измеренными размерами или в соответствии с параметрами катушки из справочника.

Установив барабан на ось с рычагом, наматывают необходимое количество витков каждой катушечной группы – здесь очень важно не ошибиться в счете. Намотав необходимое количество витков, провода временно связывают, чтобы они не растрепались

Укладку катушечных групп производят на столе с мягким покрытием, чтобы случайно не поцарапать изоляционный лак сформированных витков. Продев моток внутрь статора, разрезают временный бандаж и укладывают обмотки в пазы, поддевая провода поочередно через узкий зазор. Направляют обмоточные провода деревянным приспособлением в виде тупого ножа. Уложив катушечную группу в паз статора, ее обвязывают, вставляют прокладку и фиксируют, вбивая с торца статора специальный колок по всей длине паза. Затем переходят к следующей катушечной группе, согласно схеме намотки.

Бандаж и подключение обмоток

После укладки обмоток во все пазы, между мотками вставляют специальные междукатушечные изоляторы в виде полос из изоляционного материала, затем приступают к обвязке катушечных групп. Обвязку (бандаж) производят вначале с тыльной части статора специальной веревкой, продевая ее крючком через петли обмоток, стягивая провода и междукатушечные изоляторы, стараясь, чтобы изоляционный материал не соскользнул из установленного места.

Установка изоляционного материала между обмотками

После укладки обмоток с лобной стороны статора будет торчать много выводов катушечных групп, которые соединяются согласно схеме подключения или идентично сделанной ранее фотографии. На данном этапе очень важно не перепутать выводы уже уложенных мотков обмотки, поэтому провода отгибают радиально и соединяют скруткой для последующей сварки. При пайке соединений есть риск расплавления припоя и потери контакта от вибрации.

Пример схемы соединения обмоток асинхронного трехфазного электродвигателя

После подключения всех катушечных групп обмотки, можно проверить правильность подключения, измеряя сопротивление на выводах и пробой на корпус. После проверки статор электродвигателя разогревают до нужной температуры (около 50ºC) и пропитывают специальным лаком способом полного погружения. При таком способе пропитки лак проникает во все пазы и пустоты, обеспечивая механическую прочность обмоток и дополнительную диэлектрическую изоляцию.

Перемотанный статор окунают в горячий лак

Проверка обмоток и сборка двигателя

После пропитки статоры устанавливают в сушильные камеры для просушки на несколько часов при температуре до 130ºC. В процессе высыхания лака, обмотки, изоляционный материал и бандаж становятся единой прочной упругой конструкцией, стойкой к влияниям влаги, пыли и механических нагрузок.

Статор электродвигателя после перемотки

После остывания двигателя проводят финальную проверку обмоток мегомметром и омметром, проверяя диэлектрическую прочность изоляции (пробой) и целостность обмоток. Сопротивления обмоток трехфазного асинхронного электродвигателя должны совпадать с допуском 0,3 Ом для небольшого электромотора мощностью 1-3 кВт.

Выводы электродвигателя выводят в клеммник и подключают к клеммам. Вставляют ротор и запрессовывают крышки, фиксируя их винтами. Конечной проверкой является испытание асинхронного электродвигателя сетевым напряжением в течение нескольких минут. Ровное и монотонное гудение работающего электромотора, а также одинаковый ток во всех трех фазах укажет на правильность произведенной перемотки асинхронного двигателя.