Почему возникает межвитковое замыкание обмоток двигателя и как его определить
Факторов, влияющих на появление межвиткового замыкания электродвигателя может быть несколько. Рассмотрим основные причины, почему оно возникает:
- Самая распространенная неисправность, при которой происходит пробой обмоток, это перегрузка двигателя. Она может возникнуть при выходе из строя механических деталей. Например, заклинил подшипник ротора, возникла неисправность в транспортере, редукторе или другом механизме. В результате по обмоткам протекает повышенный ток, что приводит к перегреву проводов и разрушению изоляции. Происходит короткое замыкание (КЗ) между витками.
- При изготовлении на заводе допустили брак. Это случается не часто, но не исключено. В процессе эксплуатации изоляция трескается. Обмотка повреждается, происходит межвитковое замыкание.
- Во время ремонта был нарушен технологический процесс. Обмотка получилась очень тугой. В процессе работы электродвигатель нагревается, витки расширяются. Из-за туго намотанной электрообмотки, расширение невозможно. Лак на проводах повреждается, происходит межвитковое замыкание.
- В результате неправильного хранения в двигатель попадает вода, что может привести к пробою изоляции.
С такой неисправностью электродвигатель долго работать не сможет. Произойдет дальнейший нагрев обмотки. Последствия такой неисправности приводят к выходу двигателя из строя. Поэтому важно вовремя определить неисправность, и принять меры по ее устранению.
Диагностика неисправности
Основным признаком возникновения межвиткового замыкания является неравномерный нагрев корпуса. Это происходит по причине повышенного потребления тока одной (неисправной) обмотки. Если возник перегрев одной части корпуса, то двигатель необходимо обесточить и выполнить диагностику.
Ее выполняют следующим образом:
- Проверяют напряжение на всех обмотках. Оно должно быть одинаково, т.е. в сети должен отсутствовать перекос фаз. После этого замеряют токи в каждой обмотке. Замеры производят токовыми клещами. Если ток в одной обмотке отличается от остальных в большую сторону, то это говорит о наличии неисправности в данной обмотке.
- С помощью высокоточного омметра замеряют сопротивление обмоток. Значения должны быть одинаковыми. Обычным прибором проверить наличие замыкания невозможно. Т.к. при коротком замыкании всего двух витков, сопротивление изменится незначительно.
- Замыкание на корпус определяют с помощью мегомметра. Для этого один конец соединяют с корпусом, а второй подсоединяют к обмоткам поочередно. Таким образом, проверяют целостность сопротивления изоляции. В идеале оно должно быть одинаково на каждой обмотке или иметь незначительные отклонения. При этом следует учитывать, что оно меняется в зависимости от температуры проводников.
На нижеприведенном рисунке представлена таблица зависимости изменения сопротивления изоляции от температуры:
Как определить неисправную обмотку
Для определения межвиткового замыкания в электродвигателе, его необходимо разобрать. Произвести визуальный осмотр. Дефект можно определить по внешнему виду обмоток. На них видны места кроткого замыкания, как показана неисправность ротора и статора на рисунках снизу:
Однако зачастую признаки межвиткового замыкания обнаружить визуально невозможно. Поэтому обслуживающий персонал должен знать, что делать в таких ситуациях. При отсутствии видимых неисправностей применяют следующие методы.
Поиск неисправности с помощью металлического шарика
Выявить замыкание изоляции можно при помощи понижающего трехфазного трансформатора. Напряжение вторичной обмотки не должно превышать 40 Вольт.
На разобранный двигатель подается напряжение с трансформатора. Внутрь двигателя по кругу запускают металлический шарик. При исправных обмотках он начинает «бегать» по кругу без остановки.
Если имеется замыкание обмотки, то шарик, сделав два три круга примагничивается в месте неисправности.
Если отсутствует шарик, проверить можно с помощью пластины из трансформаторного железа. Можно использовать железо от неисправного трансформатора. Пластину прикладывают по кругу поочередно. В неисправном месте пластина начнет вибрировать. В остальных местах она примагничивается.
Проверяя исправность электродвигателя, не стоит забывать о технике безопасности. Корпус двигателя должен быть заземлен. При этом, категорически запрещено подавать напряжение выше 40 Вольт на обмотки.
На рисунке снизу показана методика проверки с помощью шарика:
Проверка специальным прибором
Поиск межвиткового замыкания электродвигателя можно производить с помощью прибора для проверки пробоя изоляции обмоток. Его можно приобрести через интернет или сделать самостоятельно. Многочисленные схемы приведены в интернете. Они не сложные. Повторить может любой специалист, имеющий навыки работы с паяльником и разбирающийся в электросхемах.
Как определить неисправность, подробно расписано в инструкции к прибору. Диагностика выполняется за считанные минуты. Однако, для выполнения диагностики необходим осциллограф.
Это дорогостоящий прибор. Работать на нем умеют не все мастера. Поэтому этот метод проверки не получил массового распространения.
Сейчас промышленность выпускает устройства, которые не требуют применения осциллографа. В нем имеются два светодиода, по которым определяют неисправность.
Прибор представляет собой генератор, колебательный контур которого состоит из конденсатора и обмотки двигателя. Подстроечным резистором добиваются возбуждения контура. В этом случае светодиод начинает мигать. Поочередно подсоединяют все обмотки. При подключении неисправной обмотки, светодиод будет гореть постоянно. Т.е. произойдет срыв генерации.
Диагностика якоря с помощью дросселя
Для проверки якоря применяют дроссель. Он представляет собой трансформатор с вырезанным сердечником. Используется прибор заводского изготовления или самодельный.
Сделать его можно при наличии неисправных вибрационных насосов «Малыш» или «Ручеек». Подробная инструкция с описанием имеется в интернете.
Проводились измерения на заводском приборе и самодельном, изготовленном по методике, описанной в интернете. Результат оказался одинаковым.
Как проверять неисправность данным устройством. В вырез помещается якорь. На дроссель подается напряжение. При этом обмотка якоря будет представлять вторичную обмотку трансформатора.
С помощью пластины из трансформаторного железа проверяем исправность обмотки. Постепенно поворачивая якорь, в месте пробоя, пластина примагничивается к якорю и начинает вибрировать. Это показано на нижеприведенном рисунке:
Измерение сопротивления тестером
При отсутствии дросселя можно произвести проверку аналоговым тестером. Стоит отметить, что таким образом можно проверить обрыв обмотки, а замыкание витков проверяют вышеописанным способом.
Для этого производят замеры между ламелями якоря. Сопротивление проводников должно быть одинаковым.
Обязательно производят проверку замыкания проводов на корпус. Для этого необходимо один конец тестера соединить с корпусом и поочередно прозвонить каждую обмотку. Такую проверку выполняют при условии отсутствия обрыва в обмотках.
На фото снизу показано, как измерять сопротивление проводников:
Проверка статора тестером
Проверить целостность обмотки статора можно с помощью тестера. Для этого достаточно измерить сопротивление каждой в отдельности. Замеры выполняют с помощью высокоточного прибора. Не лишне проверить на отсутствие пробоя изоляции на корпус с помощью мегомметра.
На рисунке вверху показана прозвонка целостности обмоток:
Заключение
Во время эксплуатации определить межвитковое замыкание обмоток электродвигателя достаточно сложно. Да и возникает оно нечасто. Обычно двигатели с таким дефектом работают до последнего момента. Пока из него не пойдет дым.
Поэтому у обслуживающего персонала не возникает вопрос, как устранить неисправность. Двигатель отдают на перемотку. Аналогично поступают при своевременном обнаружении КЗ обмоток, перематывают неисправную часть. При этом нужно учитывать, что замыкание витков между собой устранить без перемотки невозможно.
Как проверить статор на межвитковое замыкание мультиметром
Частой причиной выхода из строя автогенератора является короткое замыкание в статорной обмотке из-за обрыва провода. Тем не менее, установить этот дефект не так просто, поскольку придется разобрать генератор, вынуть обмотку и протестировать его мультиметром в варианте тестирования сопротивления. Для того чтобы устранить все возможные причины сбоя в работе генератора, специалисты рекомендуют вначале проверить ротор, после него статор и еще дополнительно диодный мост.
А вот неисправность щеточного узла можно проверить визуально на плотность прилегания щеток к контактным кольцам. После этого можно будет провести проверку цепи на целостность. Перед тем как прозвонить цепь мультиметром, она должна быть отключена от основного питания. Поиском определения обрывов в цепи, можно заниматься только при условии выполнении исполнителем всех мер безопасности.
Проверка работоспособности генератора без снятия статора
Тестирование статора требует полной разборки генератора. Ее целесообразно проводить после того, как все возможные причины неисправности этого блока будут устранены.
Вначале проверяют работоспособность аккумуляторной батареи тестером в режиме U, устанавливая шкалу 20 В. Сначала на неработающем двигателе, значения при этом должны быть в районе 12.6–12.8 В,а потом на работающем с показаниями 13.6–14.4 В.
Следующий вариант проверки электродвигателя — это подача U = 12 В с батареи напрямую на вывод стартера без участия реле. Если электрогенератор функционирует, то в обмотке КЗ нет.
Кроме того без снятия генератора можно протестировать:
- Подачу тока от аккумуляторной батареи на реле;
- Исправность линии управляющего контакт реле от системы зажигания;
- Исправность «массы» движка;
- Фактические пусковые обороты, в том случае, когда замедленное движение якоря;
- Уровень нагрева статорного корпуса;
- Присутствие запаха горелого бакелита статорных обмоток.
Такой анализ может диагностировать поломку статора. В таком случае конструкцию придется разбирать для более детальной проверки.
Проверка на снятом генераторе
До того как определить короткое замыкание мультиметром, внешним осмотром проверяют работоспособность элементов стартера:
- Наличие следов истирания поверхности якоря об ламели.
- Техсостояние коллекторных пластин на износ и распайку. На рабочем якоре глубина между проточками коллекторных пластин обязана быть не меньше 0.5 мм.
- Прокручивание муфты должно быть только в одну сторону, а в другую может быть выполнено вместе с якорным валом.
- Осмотр шестерни, она должна быть без сколов и выработки зубьев.
- Неповрежденность вилки и отсутствие износа ее краев, которыми она входит в зацепление муфты.
- Неповрежденность шестерни стартерного редуктора.
Тестирование ротора
В этом тесте прозванивается роторная обмотка с использованием тестера в режиме «Ω». Для этого к контактным кольцам присоединяются измерительные щупы прибора.
Результаты тестирования обмотки:
- R= 2.2–5.0 Ом, хорошее состояние.
- R=0 — обрыв обмоточного провода.
- При R ниже 2.2 Ом — между витками обмотки замыкание.
- При R выше 5.1 Ом — неудовлетворительный контакт либо не пропаяны качественно выводы обмотки и контактных колец.
После этого рекомендуется измерить величину «I» возбуждения. На кольца потребуется подать постоянное U = +12 В, а в разрыве цепи подключают амперметр. Нормальное состояние тока возбуждения 3–4.,5 А. Если показатель выше — в роторной обмотке замыкание между витками, если выше 5 А — потребуется замена регулятора напряжения.
Важно! Простой способ проверки «Ω» бытовым напряжением можно применить, когда под рукой нет мультиметра. Напряжение подают через обычную лампочку 40 Вт, 1 контакт подключается на кольцо, 2 — на роторный корпус. Если замыканий на корпусе нет — лампочка не светится. Если нить накаливания даже немножко светится — не исключается утечка «I» на массу, а обмотка подлежит замене.
Статор генератора
Перед тем как проверить статор на межвитковое замыкание мультиметром, его отсоединяют от диодного моста, предварительно выполнив отпайку выводов. Далее измерителем в варианте измерения «Ω» проверяют показания, подключив тестовые провода между выводами.
У нормально функционирующей обмотки показатель мультиметра должен демонстрировать 0.2 Ом. При проверке вывода любой обмотки и «0» — значение R= 0.3 Ом.
Важно! Если возникло КЗ обмоток статора, либо на диодном мосту, электрогенератор автомобиля будет очень сильно шуметь.
Пробой в изоляционном покрытии прозванивают обычной лампой 40 Вт от бытовой сети. Как в предыдущем случае, подключая 1 контакт к выводу обмотки, а 2 на статорный корпус. Если обмотка исправна — лампочка не светится. В противном случае, исполнитель ищет дальше обрыв.
Важно! Водитель при тестировании статора генератора должен предварительно осмотреть техсостояние внутренней части статора и внешней ротора. Недопустимо, чтобы они соприкасались между собой в процессе работы, или на водительском сленге — «башмачили». В таком положении генератор будет издавать высокий шум, поскольку происходит повышенный износ подшипников и втулок.
Диодный мост
Работоспособность диодного моста (ДМ) должна проверяться тестером в режиме «Ω». Конструкция диодного моста имеет 2 пластины — положительную и отрицательную. Для замеров, первый щуп соединяют с «+ » ДМ, а второй поочередно с диодными выводами Ф1/Ф2/Ф3 и 0.
После этого меняют место замеров и проделывают аналогичные измерения. В первом варианте мультиметр должен показывать проводимость — то есть сопротивление отличное от «0», а в другом — непроводимость. Так проверяют диоды на «+» пластине.
Для испытания диодов на «−» пластине, первый измерительный щуп подключают с «−» пластиной, а второй по очереди с концами Ф1/Ф2/Ф3. Аналогично далее меняются щупы местами, и повторяется процедура замеров. У нормально работающего ДМ, в первом варианте проводимость есть, во втором — нет.
Важно! Сопротивление не может быть равным «0». Если это произошло, то в диоде существует пробой. Аналогично о пробое диода сообщает отсутствие «Ω» при замерах в обоих направлениях. Неисправность даже одного диода будет создавать недозаряд батареи, поэтому такой ДМ нужно заменить.
Щетки и контактные кольца
Их проверяют визуально, оценивая общее техническое состояние. Обязательно нужно проверить выступающий размер щеток. Он должен быть не менее 4.5 мм,а новых 10 мм. Аналогично проверяют диаметр токосъемных колец, минимальный размер которых установлен 12.8 мм, а новые кольца имеют 14.4 мм.
Важно! Выработанные кольца меняют, предварительно отпаяв выводы обмотки и сняв специальным съемником.
После монтажа подходящих колец их протачивают на токарном станке, чтобы устранить биения, и шлифуют нулевой наждачной бумагой для снятия заусенцев.
Как эффективно найти короткое замыкание мультиметром
Короткое замыкание (КЗ) в автомобиле вызывает большие проблемы и очень опасные. Не только для работоспособности важных узлов и целостности машины, они представляют угрозу для здоровья человека.
Таким образом, автолюбитель должен знать технологию определения короткого замыкания в автомобиле и какие принять меры, после того как его найдет, чтобы имущество и пассажиры были в безопасности.
Что такое «короткое замыкание»
В двух словах — это неисправность в проводке автомобиля. Провода переключают подачу электрического тока между различными цепями управления в машине. При разрыве любого из проводов, ток прекращает движение по проводам и течет в другое место, потенциально вызывая повреждение, в связи с чем ответственные узлы авто не смогут работать.
Короткие замыкания бывают двух типов: на «массу» и на питание. Первое замыкание на землю, когда ток течет от цепи к кузову автомобиля. Это происходит, если провод утрачивает изоляцию либо наэлектризовался, передавая электричество от провода к кузову. Как правило, при этом виде КЗ, можно обнаружить перегоревшие предохранители, неисправные компоненты или индикаторы.
Цепь КЗ на питание образуется обычно в жгуте проводов, где существует много определённых цепей, сгруппированных в непосредственной близости друг к другу. Когда порезанный либо изношенный провод дотрагивается к другому проводу, ток будет перенаправлен к устройству, для которого он не предназначался, например, при включении фар, будет звучать сигнал либо загорятся фары при нажатии на тормоз.
Алгоритм обнаружения короткого замыкания
Обнаружение КЗ в автомобиле — это трудоемкий процесс, независимо от уровня подготовленности исполнителя. Перед тем как найти короткое замыкание, потребуется автомобильная электрическая схема, EWD и мультиметр.
Справка. EWD — это таблица с цветовой кодировкой, помогающая ориентироваться в электрических системах автомобиля, она поставляется продавцом во время продажи автомобиля в комплекте с паспортом и другой технической документацией.
Алгоритм нахождения короткого замыкания в автомобиле:
- Выбирают схему проверки проводов.
- Уточняют по EWD назначение по окраске провода и цепи, в которых они работают.
- Проверяют предохранители на каждую цепь.
- Извлекают предохранители поочередно, и прозванивают цепь мультиметром.
- Чтобы правильно прозванивать провода, они должен быть отключены на конечных точках датчика или нагрузки.
- Для тестирования цепи 5 В, которая используются контроллером ЭСУД для управления трансмиссией и двигателем, нужно по очередности отсоединить аккумулятор и контроллер ЭСУД. Чтобы измерить непрерывность, используют мультиметр и щуп между цепью — кузовом автомобиля, или цепью и двигателем. Это позволит определить место короткого замыкания.
Важно! Перед прозвонкой проводов на обрыв и КЗ, нужно провести визуальный осмотр. Зачастую, в этот момент находим оплавленные провода. В таком случае области поиска для исполнителя заметно сужаются.
Порядок применения мультиметра для проверки КЗ автомобиля:
- Выполняют меры предосторожности при прозвонке провода, он должен быть отключен от напряжения.
- Включают мультиметр и устанавливают в режим сопротивления с наименьшей шкалой или на режим прозвонки, если такой установлен на приборе.
- Проверяют работу прибора путем присоединения щупов вместе, если мультиметр работает в режиме сопротивления, показание должно стремиться к «0».
- Если сопротивление на проверяемом участке больше «0», то выполняют калибровку измерителя, чтобы показание сопротивления равнялось «0».
- При настройке в режиме непрерывности должен раздаваться звуковой, а в некоторых моделях, и световой сигнал.
- Проверяют целостность провода, он должен быть отключен на конечных точках датчика или нагрузки.
- В случае короткого замыкания на экране мультиметра будет отображаться «1» или «OL» (разомкнутый контур) и не звучит звуковой сигнал. Это означает, что в цепи есть КЗ.
После обнаружения КЗ в электроцепях машины, потребуется выполнить замену поврежденной проводки. Иногда это возможно сделать самостоятельно, если повреждение небольшое и видимое. В более сложных случаях потребуется обратиться в сервисный центр.
Если часто горит предохранитель, это уже предвестник КЗ. Недопустимо его менять на более мощный. Если ток КЗ не вызовет перегорания предохранителя, изношенные силовые провода способны сжечь машину дотла за минуту. Знание того, как искать короткое замыкание, может избавить собственника авто от многих проблем и будет гарантировать безопасность автомобиля, а также пассажиров.
Как прозвонить статор болгарки
Статор как элемент электропривода болгарки участвует в создании электромагнитного поля, в котором вращается ротор, создающий крутящий момент на валу шпинделя. Во время эксплуатации по ряду причин он выходит из строя. Выполнить диагностику повреждения и ремонт статора пользователь может самостоятельно.
Устройство
Статор УШМ представляет собой неподвижную конструкцию в виде сердечника, изготовленного из листовой электротехнической стали. В нем имеются пазы, в которых размещается обмотка, свитая определенным образом, провода ее располагаются параллельно друг относительно друга, для уменьшения вихревых токов.
408-316 Статор для BOSCH GWS6-100/GWS6-115 HAMMER. Фото 220Вольт
Обмотка в обязательном порядке покрывается электроизоляционным лаком в целях предохранения от возможного замыкания проводов между собой. В пазах сердечников между катушками укладывается изоляция из электрокартона, стеклоленты и других подобных материалов. В абсолютном большинстве моделей болгарок статор плотно посажен внутрь корпуса из высокопрочного пластика, который является защитой всей электрической части УШМ.
Причины неисправности и характерные признаки
Основные факторы, которые влияют на выход статора из строя следующие:
- питающая сеть не всегда гарантирует стабильное напряжение, возможны его скачки;
- во время эксплуатации электроинструмента внутрь статора может попасть какая-нибудь жидкость, например, вода;
- при обработке некоторых материалов (бетон, дерево и других) образуется больное количество пыли, от попадания которой на обмотку статора трудно защититься;
- длительная работа болгаркой в условиях перегрузки, что является причиной перегрева электроинструмента;
- во время работы болгарки не следует останавливать ее резким выдергиванием шнура из розетки.
408-105 Статор для УШМ Hitachi G18SE3 и HAMMER. Фото 220Вольт
Характерными признаками неисправности статора являются следующие:
- появляется стойкий запах подгоревшей изоляции проводов обмотки;
- ощутимо повышается температура корпусных деталей болгарки;
- электропривод болгарки гудит сильнее, чем в обычных условиях;
- вполне реально появление задымленности;
- шпиндель начинает вращаться медленнее, а то и совсем может остановиться;
- возможна противоположная предыдущему случаю другая крайность — шпиндель начинает самопроизвольно работать на повышенных оборотах, идет вразнос.
Визуальный осмотр на неисправность
Самым первым и самым простым способом определить неисправность статора будет его визуальный осмотр. Для чего следует достать его из корпуса электроинструмента. Разборка здесь не представит никаких сложностей. Главное освободить его от всех других конструктивных элементов болгарки, включая ротор. Это даст возможность при соответствующем хорошем освещении осмотреть все поверхности обмотки статора. Обычно в местах обрыва появляются обуглившиеся участки, что позволяет сделать вывод о наличии дефекта. Если визуальным осмотром не удалось выявить неисправность статора, следует прибегнуть к помощи специальных приборов.
Как проверить обмотку статора УШМ в домашних условиях разными способами
Существует большое количество различных электрических приборов с помощью которых можно произвести диагностику статора. Однако в домашних условиях применяется ограниченное количество технических средств. Некоторые представлены в нижеследующих видео.
Проверка якоря/ротора и статора мультиметром/тестером
В следующем видео в качестве инструмента для диагностики ротора и статора электропривода используется прибор мультиметр или как чаще в обиходе называемый тестером. Применяется для измерения различных электрических параметров: сопротивления, силы тока, напряжения. Для определения неисправностей в виде обрыва проводов, пробоя обмотки на корпус используется режим «омметр», то есть выставляется определенное значение сопротивления, которое сопоставимо с имеющимся в проверяемой цепи. В данном случае с пределом 200 Ом.
Пробой статора на корпус определяется прикладыванием индикаторных щупов к его корпусу и одному из концов обмотки. Наличие на индикаторе какой-либо величины сопротивления показывает о наличии дефекта в виде пробоя обмотки на корпус. При диагностировании обрыва обмотки индикатор прибора не будет ничего показывать при совмещении щупов с выводами обмоток.
Более сложные манипуляции следует провести при проверке обмоток ротора электропривода. Обрыв обмотки может быть в любом соединении с отдельно взятой ламелью коллектора. Поэтому необходимо проверить сопротивление между всеми ламелями коллектора, прикладывая к ним поочередно индикаторные щупы. При отсутствии обрыва сопротивление будет иметь во всех случаях одно и то же небольшое значение. Любые отклонения свидетельствуют о наличии обрыва. Пробой обмотки на корпус проверяется щупами при контакте их с коллектором и «железом» из набора листов из электротехнической стали. Шкала индикатора не должна реагировать на данное действие.
Однако мультиметром невозможно определить межвитковое замыкание. Здесь применяется прибор носящий название индикатор коротко замкнутых витков (ИКЗ). Более подробно о нем в нижеследующей информации.
На межвитковое замыкание, индикатором
Принцип действия прибора для определения межвиткового замыкания показан в следующем видео. Прибор в проверяемой обмотке индуцирует магнитное поле. При наличии в обмотке коротко замкнутых витков ток короткого замыкания вызывает повышенное противодействие генерируемому прибором электромагнитному полю. Регулировкой ИКЗ выполняется настройка, по достижении которой срабатывает световой сигнал (индикаторная лампочка изменяет цвет с зеленого на красный) или раздается звуковое сопровождение. В дополнение к основному применению, автор показывает способ определения мест подсоединения проводов обмотки к ламелям коллектора, при отсутствии визуально просматриваемых контактов.
Макита, без приборов
В одной из моделей Макита в следующем видео во время работы пошел дым, что является верным признаком сгоревших ротора или статора. Для определения причин автор выполнил полную разборку болгарки, дающую возможность хорошо выполнить внешний осмотр подозреваемых в неисправности узлов болгарки. Если на роторе признаков последствий от задымления обнаружено не было, то на статоре несколько мест подгоревшего электроизоляционного лака четко просматривались.
Мультиметр – автомат: быстро и качественно выполняет измерения
Мультиметр, который представлен в следующем видео удобен в работе и позволяет снимать показания без лишней суеты, когда у прибора, не обладающего такой опцией «скачут» измеряемые величины. Показан способ определения погрешности измерения, связанный с сопротивлением индикаторных щупов. Дано ориентировочное значение сопротивления обмотки, где отсутствуют неисправности.