Преподаватель: Кузьменко Т.И.
Задание: Письменные ответы на контрольные вопросы лекции прислать по адресу: https://vk.com/id597471949 (Дисциплина, тема лекции, группа, фамилия, имя студента). Например: МДК.02.01. Сведения об электродвигателях. ЗТЭЭО-19, Апенин А.
Сроки выполнения: до 16.10.2021г
Задания для дистанционного обучения будут выдаваться в день проведения занятия, согласно расписания и подмен по адресу:https://vk.com/id597471949.
Лекция №4
Тема: Сведения об электродвигателях, применяемых в бытовой технике иметоды определения неисправностей электродвигателей
План
1. Сведения об электродвигателях, применяемы в бытовой технике
2. Подбор электродвигателей
3. Измерение сопротивления изоляции обмоток
4. Измерение сопротивления обмоток.
5. Определение величины тока и потерь холостого хода
Мотивация: Полученные знания необходимы для приобретения необходимых знаний и умений для ремонта бытовой техники.
Одним из основных элементов бытовых машин является электродвигатель. Его правильный подбор, состояние, эксплуатационные характеристики в значительной степени определяют надежность работы всей машины в целом.
Классификация электродвигателей.
1. По роду питающего напряжения: постоянного, переменного тока, с универсальным питанием. Величина питающего напряжения 127 или 220 В.Для автомобильных электроприборов и пылесосов – 12 В постоянного тока бортовой сети.
2. По конструктивному исполнению: наличие или отсутствие коллекторно-щеточного узла.
3. По принципу действия: коллекторные, асинхронные и синхронные. Коллекторные двигатели необходимы, когда требуется частота вращения более 3000 мин-1. Их устанавливают в пылесосах, полотерах, миксерах, кофемолках и др. Если достаточно сравнительно невысокой частоты вращения – 1500 - 3000 мин-1 (например, для привода активатора или центрифуги стиральной машины), используют асинхронные электродвигатели. Однофазные асинхронные электродвигатели отличаются простотой в изготовлении и обслуживании, повышенной надежностью и долговечностью. Они получают широкое распространение с появлением малогабаритных и дешевых тиристорных преобразователей частоты. В некоторые бытовые приборы (для массажа, электробритвы и др.) встраиваются синхронные электродвигатели с пульсирующим магнитным потоком. Они также имеют простую конструкцию и высокую степень надежности.
Подбор электродвигателей
В процессе ремонта бытовой машины иногда возникает необходимость замены марки электродвигателя. Это может произойти, например, из-за прекращения выпуска двигателей данной марки, срочности ремонта и др. В таких случаях нужно, чтобы мощность и частота вращения электродвигателя соответствовали номинальным значениям, при работе машины или прибора его обмотки не перегревались выше предельных значений, а работоспособность сохранялась при допустимых отклонениях напряжения и частоты питания. Ниже приводятся допустимые отклонения параметров электродвигателей бытовых машин в %:
Измерение сопротивления изоляции обмоток
Надежность работы электродвигателя зависит от качества изоляции токоведущих элементов. Основными факторами, ухудшающими изоляцию, являются: загрязнение поверхности изолирующего материала, повышенная температура окружающего воздуха и самого электродвигателя и др.
Для определения сопротивления изоляции служит ручной мегоометр с номинальным напряжением 1000В и верхним пределом измерения 1000Мом. При пользовании этим прибором нужно придерживаться следующих правил:
- концы обмоток, к которым он буде присоединен, должны быть зачищены до металлического блеска;
- при измерении сопротивления обмоток по отношению к корпусу зажим мегоометра, предназначенный для заземления, следует соединить с корпусом статора или валом якоря;
- соединительные провода должны иметь высокое сопротивление изиляции – выше предела измерения мегоометра;
- соединение с концами испытуемых обмоток и с корпусом электродвигателя производится с помощью щупов, надежно припаянных к соеденительным проводам или пружинным зажимам.
Послеоперационный контроль изоляции следует проводить после намотки, а также после пропитки и сушки обмоток. В асинхронных электродвигателях сопротивление изоляции измеряют как между отдельными обмотками, так и между обмотками и корпусом. В коллекторных электродвигателях дополнительно проверяют сопротивление изоляции обмотки якоря по отношению к сердечнику.
При рабочей температуре электродвигателя сопротивление должно быть не менее значения r (но не менее 0,5 МОм):
где U – номинальное напряжение обмоток электродвигателя, В
Р – его номинальная мощность, Вт.
Измерение сопротивления межвитковой изоляции обмотки, уложенной в пазы, осуществляется с помощью разнообразных аппаратов и приспособлений – от простейших по конструкции подковообразных электомагнитов, до сложных электронных аппаратов типа В-4Ф, ЕЛ-1 (рис.1.1) и др. Для выявления короткозамкнутых витков подковообразный магнит, в обмотку которого подается переменный ток частотой 500-1000 Гц, передвигают по окружности статора. Если под электромагнитом находится короткозамкнутый виток, то в этом витке возникает ЭДС, и ее можно будет обнаружить с помощью телефона.
Аппараты ЕЛ-1 являются универсальными. Помимо проверки изоляции обмотки на отсутствие межвитковых замыканий они позволяют испытать на электрическую прочность изоляцию обмоток и выявить обрыв.
Для определения витковых замыканий к аппарату присоединяются две обмотки, в которые поочередно посылаются импульсы напряжения высокой частоты. Если сопротивление обмоток одинаковое, то равными будут и импульсы токов, при этом изображенные на экране электронно-лучевой трубки кривые, соответствующие двум сравниваемым обмоткам, будут сливаться (рис. 1.2, а). Если же в одной из обмоток есть какой-либо дефект (межвитковые замыкания, неправильное число витков и т. д.), то импульсы токов, проходящие через обмотки, будут различны. В результате на экране прибора появится не одна, а две кривые (рис. 1.2, б). Каждому дефекту соответствует своя форма кривой, по которой можно определить характер неисправности в обмотке. Аппарат ЕЛ-1 позволяет выявить один короткозамкнутый виток на каждые 2000 витков.
Испытание электрической прочности изоляции обмоток. От изоляционных материалов, применяемых при ремонте электродвигателей, требуется высокая электрическая прочность. Это значит, что материал, находясь под действием высокого напряжения, должен сохранять свои изоляционные свойства. Причинами неисправной изоляции могут быть: недоброкачественная сборка, удары по обмотке при сборке, транспортировке или хранении намотанных узлов, низкое качество изоляционных материалов.
Электрическая прочность изоляции обмоток характеризуется величиной пробивного напряжения, при котором изоляция разрушается. Испытания лучше всего проводить после обкатки электродвигателей, когда их температура близка к рабочей. На рис. 1.3 изображены схемы испытания электрической прочности обмоток (корпус испытываемого узла на схемах обозначен кружком).
Электродвигатели должны выдерживать испытательное напряжение, установленное соответствующими стандартами. Увеличение напряжения осуществляется плавно от нуля до предельного значения, которое выдерживается в течение 1 мин, после чего напряжение снижается до нуля. Схема установки для испытания элементов электродвигателей на электрическую прочность изоляции изображена на рис. 1.4.
Переменное напряжение от сети подается на вход регулятора 6, которым можно плавно изменять напряжение от 0 до 220 В. В цепь входа регулятора последовательно введены предохранители 1, контакты выключателя 2, выключатель 3 с кнопкой ручного возврата и блок контактов 11, 12, размыкающих цепь установки, когда колпак 14 открыт. К зажимам 15 и 16, на которые подается высокое напряжение,
с помощью пружинных контактов 17 присоединяется испытуемый электродвигатель 13, установленный на подставке 10. Переменное напряжение с регулятора 6 подается в первичную обмотку трансформатора 9. Напряжение на вторичной обмотке измеряется вольтметром 8. Момент пробоя изоляции определяется по амперметру 7. Одновременно выключатель 3 автоматически прерывает цепь питания. В схему введены две сигнальные лампы 4 и 5. Зеленая лампа 4 горит, когда электродвигатель 13 закрыт ограждающим колпаком 14. Красная лампа 5 зажигается при снятии колпака.
Испытание электрической прочности изоляции обмоток необходимо для своевременной отбраковки дефектных узлов. Пооперационная проверка должна производиться два раза: после укладки обмоток в пазы якоря или статора и после их пропитки лаком и сушки при температуре, близкой к рабочей температуре электродвигателя. При проверке изоляции обмотки готового якоря одновременно испытывают и коллектор, пластины которого электрически соединены с обмоткой.
Для контроля качества изоляции коллектора по отношению к корпусу его следует предварительно проверить на испытательной установке еще до посадки на вал 2 (рис. 1.5) якоря. Для этого коллектор устанавливается на изолирующей пластине 3. Напряжение подается через витки медной проволоки ко всем пластинам и через пружинный зажим 1 к втулке коллектора.
Измерение сопротивления обмоток. Сопротивление проводника постоянному току рассчитывается по формуле R = pl/q, где I, q, р —длина, м; сечение, мм2; удельное сопротивление, Ом-м проводника соответственно. Для медной проволоки, используемой в обмотках, при 20 °С р =0,017 Ом-м. В процессе ремонта, если неизвестны параметры проводника, старая обмотка извлекается из пазов сердечника, после чего определяются диаметр провода, средняя длина витка катушки и число витков. Длина провода вычисляется умножением средней длины витка на число витков.
Для определения сопротивления обмоток статора или секций обмоток якоря пользуются омметром. Сопротивление измеряют, когда двигатель находится в холодном состоянии, при котором температура любой его части отличается от температуры окружающего воздуха не более чем на 3°С. Так как электродвигатели бытовых машин и их узлы, обладая малой массой, быстро принимают температуру окружающего воздуха, измерение сопротивления обмоток следует производить в той части помещения, где температура воздуха наиболее постоянна. Полученная величина сопротивления обычно приводится к температуре 20 °С по формуле:
/
где Rt — сопротивление обмоток при температуре t, Ом; /t— температура при измерении, °С; 0,004 — температурный коэффициент сопротивления меди.
Сопротивление обмоток электродвигателей бытовых машин, как правило, составляет единицы, десятки, иногда сотни Ом. Погрешность измерения зависит от точности измерений температуры и сопротивления обмотки.
Определение величины тока и потерь холостого хода. Под холостым ходом подразумевается работа электродвигателя, подключенного к сети и не соединенного с каким-либо механизмом. Проверка холостого хода производится при синусоидальных линейных напряжениях при стабильной частоте.
Для определения величины тока и потерь холостого хода собирается схема, включающая регулятор напряжения, вольтметр, амперметр и электродвигатель. Причинами увеличения тока и потерь холостого хода могут быть: недостаточное количество витков в пазах, уменьшение числа пластин в сердечнике или смещение ротора относительно статора, повышенное трение в подшипниках, плохая сборка и др.
Контрольные вопросы
1. Назовите основные факторы, ухудшающими изоляцию электродвигателей.
2. Какой прибор используется при определении сопротивления изоляции?
4. Когда следует проводить послеоперационный контроль изоляции?
5. Как измеряют сопротивление изоляции в асинхронных и коллекторных двигателях?
6. Каково должно быть сопротивление изоляции?
7. Как осуществляется измерение межвитковой изоляции?
Критерии оценивания ответов на контрольные вопросы
Оценка «5» ставится, если обучающийся: умеет составить полный и правильный ответ на основе изученного материала на все вопросы.
Оценка «4» ставится, если обучающийся: дает полный и правильный ответ на 6 вопросов, но допускает незначительные ошибки и недочеты при воспроизведении изученного материала, небольшие неточности при ответах.
Оценка «3» ставится, если обучающийся: дает полный и правильный ответ на 4 вопроса; излагает материал не систематизировано, фрагментарно, не всегда последовательно, допускает ошибки при их формулировке.
Оценка «2» ставится, если обучающийся: не раскрывает основное содержание материала; не знает или не понимает значительную часть программного материала в пределах поставленных вопросов.
Литература
1. В. И. Заплатинский, Г. Д. Кортын, С. Ф. Привалов и др. Пособие по ремонту электробытовой техники.— П61 Л.: Лениздат, 1989. — 208 с., с.10-20