можно ли перемотать электродвигатель с 220 на 380
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:
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:
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:
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:
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:
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:
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 перечисленных процессов требует спецоборудование, без него перемотка электродвигателей — пустая трата времени.
Как лучше подключить двигатель 380 на 220 звездой или треугольником
А что делать в том случае, если на участок заходят всего два провода (ноль и фаза), то есть на участок подается однофазное напряжение 220 вольт? Выход один – провести подключение электродвигателя 380 на 220 В, для чего можно воспользоваться разными схемами.
Схема подключения трехфазного двигателя к однофазной сети.
Сразу же оговоримся, что оптимальный вариант подключение электрического двигателя, работающего на 380В, к трехфазной сети. Это обеспечит и номинальную мощность прибора, и номинал вращения, отсюда и эффективность работы агрегата. Поэтому любое вмешательство в параметры создает условия снижения качества эксплуатации.
Схемы подключения
В основном подключение электрического двигателя к однофазной сети производится при соединении двух питающих проводов по схеме или треугольник, или звезда. В первом случае выходная мощность мотора будет отличаться от номинальной (то есть, при трехфазном подключении) на 30%. Во втором, на 50%. То есть, схема треугольник в данном случае является эффективной.
Из электродвигателя торчат три провода. Так вот фаза питающего провода подключается к одному из них, ноль к другому. А вот третий провод подключается к схеме через конденсатор.
Внимание! Вращение вала электродвигателя в ту или другую сторону зависит от того, к какому проводу будет подключен конденсатор: к фазе или к нулю. Чтобы изменить направление вращения, необходимо просто перебросить провода.
И третий параметр – это частота вращения. Так вот он от номинального не отличается. То есть, если электродвигатель вращается, к примеру, 1280 об/мин от трехфазной сети, то при подсоединении его к однофазной сети он будет вращаться с той же частотой.
Как переделать электродвигатель с 380 на 220
Электродвигатель переключается с одного вида напряжения на другой при помощи специальных подключений обмоток. Для 380-ти вольт – это положение «звезда», а для 220-ти вольт применяется «треугольник». На практике, схема переключения «звезда-треугольник» осуществляются с помощью специальных колодок подключения, установленных на двигателе. Колодка имеет шесть выводов, соединенных перемычками в определенном порядке.
При отсутствии в двигателе колодок и наличии шести выводов, провода собираются в пучки, по три вывода в каждом. Один пучок содержит в себе начало обмотки, а другой пучок является концом обмотки, то есть обмотки последовательно соединяются между собой.
Таким образом, вопрос, как переделать трехфазный двигатель для подключения в однофазную сеть, технически вполне решаемый. Однако, применяемые в цепи конденсаторы, вовсе не способствуют нормальной работе электродвигателя. Конечно, электродвигатель будет работать, но его максимальная мощность будет составлять всего 70% от номинальной.
Пусковой момент находится в прямой зависимости от величины пусковой емкости конденсатора. Постоянно изменяющаяся нагрузка вызывает определенные сложности при подборе оптимальной емкости. Применение трехфазного двигателя в однофазной сети является вынужденной мерой, хотя во многих ситуациях, это единственный выход.
Как выбрать конденсатор
Есть несколько нюансов, которые касаются количества подсоединяемых конденсаторов.
По сути, схема подключения электродвигателя запитана на кнопку «Пуск» и на тумблер отключения питания. Чтобы запустить мотор, необходимо нажать на кнопку «Пуск» и удерживать ее до полного включения двигателя. Это можно контролировать даже на слух.
Теория и схемы
Чтобы избежать путаницы давайте рассматривать этот вопрос на примере трёхфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором как самого распространенного из электрических машин в быту и на производстве. Как правило, у такого двигателя 3 обмотки, также встречаются многоскоростные двигатели и там количество обмоток больше трёх, но кратное этому числу.
У каждой обмотки есть начало и конец, а на схеме начало обмотки обычно обозначается точкой.
Но питающих провода в трёхфазной сети у нас 3 или 4. Отсюда возникает вопрос: «Как правильно соединить шесть концов обмоток с тремя питающими проводами?». Вот здесь как раз и всплывают эти «геометрические фигуры» — звезда и треугольник.
Итак, звезда и треугольник – это названия схем соединения потребителей в трёхфазной электросети как обмоток электродвигателей, трансформаторов, так и любой другой нагрузки.
Полезные советы
Какую схему выбрать и какая лучше?
Итак, как соединить обмотки звездой и треугольником мы разобрались, но здесь как раз и начинается «все самые интересные вопросы», причем эти вопросы у людей возникают чаще всего либо при подключении трёхфазного двигателя к однофазной сети, либо при подключении двигателя к частотному преобразователю с однофазным входом и линейными 220В на выходе и в других ситуациях.
Возможность изменения схемы соединения обмоток нужна для того, чтобы один и тот же двигатель мог эксплуатироваться в электросетях с различным напряжением.
Какую схему лучше выбрать? Вопрос не корректный, нужно соединять обмотки в ту схему, номинальное напряжение которой соответствует напряжению в электросети. Эта информация указана на шильдике электродвигателя.
Если на шильдике вашего двигателя указано как на фото выше «Δ/Y 220/380» — это значит что если линейное напряжение в питающей сети 220В – нужно соединять обмотки треугольником, если 380В – звездой. Если вы будете его подключать к однофазной сети 220В с конденсаторами – обмотки также соединяются треугольником.
Если на шильдике указано только одно напряжение и значок схемы (см. рисунок ниже), то возможности изменить схему соединения нет, и в брно, скорее всего, выведено будет 3 провода.
Встречаются и двигатели, которые в сети 380В работают, соединенными по схеме треугольника, схема звезды в этом случае рассчитана на работу в сети 660В, что вы можете наблюдать на следующей фотографии.
Но зачастую такие двигатели используются для пуска с переключением со звезды на треугольник, это делают для понижения пусковых токов.
660В – это линейное напряжение в схеме звезды, а 380В – фазное, то есть каждая из обмоток такого двигателя рассчитана на 380В. Это наглядно показано на рисунке «Распределение токов и напряжений между элементами цепи схемах звезды и треугольника» приведенного в первой половине статьи.
В этом случае напряжение 380В подаётся сначала на обмотки соединенные по схеме звезды, так как номинальное напряжение для этой схемы 660В двигатель в момент пуска питается от пониженного напряжения и к каждой из обмоток прикладывается всего по 220В.
Когда обороты двигателя возрастают, происходит переключение на треугольник. И уже к каждой обмотке прикладываются их номинальные 380В.
Схема подключения электродвигателя с переходом со звезды на треугольник при пуске
Что будет если перепутать звезду и треугольник?
Чтобы ответить на этот вопрос вспомним формулы мощности трёхфазной нагрузки:
Для упрощения представим, что у нас есть сеть с каким-то определенным напряжением, пусть это будет 220/380 вольт, а также есть 3 лампы накаливания с номинальным напряжением 220В. И еще раз посмотрим на рисунок с распределением напряжений и токов в звезде и треугольнике.
Так как линейное напряжение у нас 380В, а в «звезде» фазное в 1.73 раза ниже линейного, то делаем вывод, что для работы в номинальном режиме нужно подключить эти лампочки звездой, тогда к каждой из них будет приложено 220В.
Теперь соединим их в треугольник, и что получится? Первое что бросается в глаза – к каждой лампе приложено уже 380В вместо 220В номинальных.
Несложно догадаться, что в этом случае наши лампочки просто сгорят, то же самое произойдет и с обмоткой двигателя.
Что при этом происходит с мощностью?
Если питающее напряжение и нагрузка неизменны, то при переключении со звезды на треугольник мощность, выделяемая на этой самой нагрузке, возрастёт в 3 раза. Это происходит потому, что напряжение на каждой лампе увеличилось в 1.73 раза, за ним настолько же вырос и ток.
Формулы для вычисления мощности в обоих случаях одинаковые, но цифры в них различаются, давайте проведем 1 расчет для примера.
Допустим, ток нагрузки в схеме звезды у нас был 1А, тогда полная мощность в звезде равна:
При этом мощность одной лампы в этом случае равна 220 ВА.
В треугольнике к каждой лампе приложено напряжение в 1.73 раза выше – 380В, соответственно и ток через лампу (фазный ток)
возрастет на столько же. При этом не забывайте, что
линейный
ток в звезде и так будет в 1.73 раза больше, чем фазный. Найдем полную мощность по трём фазам:
S=√3*Uл*Iл=1.73*380В*(1.73А*1.73) = 1.73*380В*3А=1972 ВА
А на одной лампе выделится мощность равная:
Но это не значит, что при соединении по схеме треугольника двигатель будет выдавать в 3 раза большую мощность, при питании от номинального для этой схемы напряжения двигатель будет выдавать свою номинальную мощность.
Небольшое отступление от автора — я неоднократно сталкивался с фразами на форумах типа «на треугольнике двигатель работает мягче», «на звезде лучше тянет» или подобные. Однако эти фразы не несут за собой подкрепления какими-либо техническими или научными комментариями. И мне так и не удалось найти, откуда это пошло и почему, никто объяснить так и не смог (если вы можете аргументировано ответить о причинах таких высказываний – пишите об этом в комментариях, интересно почитать).
Как подключить однофазный асинхронный двигатель
Об особенностях асинхронного электродвигателя и его отличиях от коллекторного электродвигателя подробно рассказывалось в предыдущей статье, но сейчас нас интересует практическое применение этих знаний и здесь неискушенного в электромеханике потребителя могут ждать самые неожиданные “засады”.
Возможные схемы подключения однофазного асинхронного электродвигателя
На самом деле, собственно подключение такого движка в любом случае несложно. Вот возможные варианты подключения:
Обязательные условия для начала вращения однофазного асинхронного двигателя
Чтобы ротор начал крутится должны быть выполнены несколько условий:
Внимательный читатель увидит в этих требованиях явное противоречие. Как же так, ведь фаза всего одна?
С технической точки зрения электромеханики, этот “недостаток” легко устраним, но некоторое противоречие в вышеизложенном словоизлиянии, всё же есть. По сути, здесь правильнее говорить о двух фазах, хотя и полученных от одного источника.
Как заставить ротор однофазного электродвигателя вращаться
Стадия строганья с места одно из слабых мест, возникающих в процессе работы однофазного асинхронного двигателя. Теоретически, равные по величине, но направленные в противоположные стороны магнитные потоки разнозаряженных полюсов должны уравновешивать друг друга, поэтому хотя обмотка и будет находиться в возбужденном состоянии, вращения не будет.
Так, должно быть, повторяюсь, теоретически, на практике неоднократно приходится сталкиваться с тем что при подаче напряжения на рабочую обмотку двигатель без всякого внешнего воздействия начинал работать.
Зачем нужен рабочий конденсатор
Если двигатель работает на холостом ходу, то в общем то, без разницы, есть какая-то емкость в цепи рабочей катушки или нет, но всё меняется, если к валу ротора приложить нагрузку. Дополнительная ёмкость, до определенного момента, позволит компенсировать принудительную задержку смещения магнитного поля ротора, тем самым увеличив КПД электродвигателя.
При изготовлении самодельной конструкции на КПД электродвигателя в большинстве случаев просто не обращают внимание т. к. максимальная фиксированная нагрузка может быть разной, работа механизма не продолжительной, а затраты на увеличенное потребление электроэнергии не обременительны.
Зачем нужен пусковой конденсатор
Пусковые конденсаторы маркируются надписью STARTING или START.
Если вы внимательно читали предыдущую главу, то знаете ответ. Для временного сдвига фаз напряжения (тока), единовременно протекающего в двух катушках электродвигателя, но почему используют именно конденсатор, а не другой фазосдвигающий элемент, катушку индуктивности.
Электрический двигатель чаще всего запускается с нагрузкой на валу, иногда значительной. Форма магнитного поля создаваемое обмотками статора в этом случае искажается, приобретает форму эллипса, что приводит к снижению пускового момента. Избежать подобного проседания электротехнических характеристик электродвигателя в этот момент, проще всего с помощью конденсатора.
Параметры конденсаторов для запуска и работы асинхронного двигателя
Для того чтобы вычислить ёмкость конденсатора по формуле, нужно знать все технические характеристики данного электродвигателя. Даже такие специфические, как коэффициент трансформации каждой статорной катушки.
Ёмкость конденсатора, включенного в цепь рабочей катушки, подбирается из расчёта 4 мкФ на каждые 100 Вт мощности. Ёмкость пускового конденсатора в 2–3 раза больше рабочего. Номинальное напряжение каждого конденсатора 350–600 В.
Информация на шильдике (информационной табличке на корпусе изделия), может быть не полной, но зато в некоторых случаях в ней есть данные о типе и параметрах рекомендуемого рабочего конденсатора.
Подключение однофазного асинхронного электродвигателя к сети
Особенность этого подключения заключается в том, что напряжение на рабочую катушку после включения двигателя в сеть должно подаваться постоянно, а на пусковую через фазосдвигающий конденсатор, только на кратковременное время (2–10 сек).
Сделать это несложного, например, с помощью двух тумблеров, один из которых имеет два фиксированных положения (рабочий), а другой без фиксации (пусковой).
На самом деле, всех этих манипуляций при запуске электродвигателя можно избежать, если использовать специально предназначенные для этих целей коммутирующие устройства.
Пусковая кнопка ПНВС
В этом механизме (ПНВС-10) не было бы ничего особенного, если бы не одна фишка. При нажатии кнопки “Пуск” замыкаются все три пары контактов. При отпускании кнопки, крайние пары остаются в замкнутом положении, а средняя пара возвращается в исходное, разомкнутое положение. После нажатия “Стоп” все контакты размыкаются.
На картинке ясно видно, что средняя пара контактов разомкнута, а две крайние пары замкнуты.
Остается подключить пусковую обмотку к крайним клеммам, а пусковую к средней и одной из крайних (общей) клеммам кнопки.
Вот так просто и если хотите, элегантно реализован весь порядок необходимых подключений.
Небольшая цена (120–190 руб), ещё одно из достоинств этого устройства. Некоторых пользователей смущают относительно большие габариты, но поскольку электромотор чаще всего используется в составе какого-то агрегата (станка), что само по себе подразумевает стационарное применение, то размеры блока кнопок, в этом случае, не помеха.
Подключение к сети однофазного двигателя с помощью магнитного пускателя
Поскольку питание, подаваемое на пусковую катушку через несколько секунд после нажатия кнопки “Пуск” нужно отключить, то понадобится два пускателя, а ещё блок, состоящий из двух кнопок, каждая из которых должна иметь две группы контактов с нормально-замкнутыми и нормально-разомкнутыми парами контактов.
Красным цветом обозначены силовые провода. Синим, провода управления.
Получается дороговато, каждый из пускателей с катушкой на 220 В, стоит 700–3000 руб, а ещё такой способ подключения никак не назовешь компактным и простым.
Все эти недостатки компенсируются возможностью коммутировать довольно большую нагрузку.
О подключении трёхфазных электродвигателей к однофазной сети
На мой взгляд, эта тема в наши дни потеряла свою актуальность. Раньше (период СССР), купить однофазный двигатель было проблематично или просто невозможно, а трёхфазники приобретались “по случаю”. Естественно, сразу же возникал вопрос об адаптации такого движка к однофазной сети. Сейчас таких случаев уже почти нет, а покупать дорогой трёхфазный электродвигатель с тем, чтобы подключать его к сети на 220 В. никто в здравом уме не будет.
Возможно, я ошибаюсь и у читателя есть своё мнение на этот счёт. Выскажите его в комментариях.