Как рассчитать количество витков статорной обмотки ушм. Перемотка от а до я. Устройство ручной шлифовальной машины

Когда речь заходит о перемотке статора, в подавляющем большинстве случаев, подразумевается ремонт инструмента. В качестве примера выполнения означенного процесса можно привести перемотку статора на болгарке.

Означенный процесс по замене обмоток в одной из частей электрического двигателя можно осуществить и бытовых условиях. Объяснить это можно полным повторением сгоревшей обмотки. То есть, выбирается точно такой же проводник, с точно такой же изоляцией.

Ниже представлены самые распространенные причины, которые так или иначе могут привести к выходу статора из строя:

• разрыв обормотки в результате перенапряжений;
• электрическое замыкание соседних витков;
• частично выгоревшая обмотка;
• нарушение изоляции.

Как правило, присутствует сразу несколько симптомов из означенного списка. Также наблюдается выход оборудования из строя, при существенном увеличении нагрузки на инструмент.

Любое нарушение эксплуатационных правил, технически может привести к поломке инструмента. Однако, если самое худшее произошло, это не означает, что придётся покупать новую болгарку.

Ведь значительно дешевле осуществить замену электрической обмотки (или сгоревшей её части) и продолжить эксплуатацию оборудования.

Действительно, перед тем, как осуществить перемотку, необходимо подготовить статор. Для этого предварительно укладывают его в раскалённое масло. В результате изоляция (нередко используется электротехнический лак) размягчается.

Удаление выполняется при помощи металлической щётки.

После удаления становится понятно, каким проводом была осуществлена намотка на заводе. С отрезком этого провода идём на рынок и покупаем в точности такой (по техническим характеристикам).

Естественно, запрещается менять металл проводника. То есть, если обмотка была выполнена медным проводом, не стоит выбирать более толстый, но алюминиевый. Наша задача – максимально достоверно восстановить выгоревшую обмотку.

Во многих бытовых приборах сегодня используются электродвигатели. Главная их особенность в том, что они работают асинхронно. Это позволяет держать постоянную частоту вращения ротора даже при меняющихся нагрузках.

Все выпускаемые электродвигатели имеют разные конструктивные особенности. Каждая модификация может отличаться по количеству полюсов, типу ротора, и других составных частей. Технология перемотки электродвигателей делается по общему принципу, в некоторых нюансах могут быть различия.

Если устройство вышло из строя, то нужно обратиться в мастерскую. При ее отсутствии можно попытаться сделать перемотку двигателя в домашних условиях. Желательно иметь для этого необходимые навыки, но в целом этот процесс не такой сложный на вид.

«Движки» имеют два типа обмотки:

• статорная;
• роторная.

Если учесть, что конструкция и размеры устройств разные, можно дать общую инструкцию для перемотки двигателей. Остановимся на тех, которые используются в бытовых приборах и питаются от переменного тока.

Осмотр двигателя

В случае поломки следует извлечь двигатель из бытового прибора. Очистив составные элементы, проводится внешний осмотр обмоток. Главное точно определить, где произошел пробой. Иногда случается так, что сгорают роторная и статорная обмотки. И тогда нужно их полностью заменить.

Когда возникает неисправность, внутри корпуса двигателя повышается температура. Это приводит к нарушению изоляции на всех элементах. Поэтому, в ремонте электродвигателя заменяются обмотки, и изоляционные покрытия.

Подготовительные работы

Для начала разберемся, как правильно перемотать электродвигатель. Первое что следует сделать – это определить параметры провода и количество витков в катушке. Тут поможет интернет. На форумах люди обсуждают подобные проблемы, а так же рассказывают о личном опыте, как они перематывали двигатели.

ВАЖНО! Необходимо найти точно такую же модель устройства, в противном случае после ремонта «движок» может не запуститься!

При отсутствии нужной информации в интернете, можно узнать ее самостоятельно при осмотре «движка». При сильном выгорании «укладок» находим наиболее целый участок обмотки. Его нужно почистить.

Чтобы избавить провода от нагара воспользуйтесь растворителями. Теперь «катушки» не стоит жалеть, они уже не пригодны. Если не получается очистить обмотку растворителем, то можно ее обжечь.

Есть различные схемы перемотки электродвигателей. Прежде чем извлекать «катушки», следует обратить внимание, как они соединены между собой. И тогда в точности можно скопировать их сборку.

Выступающую верхушку «укладки» надо срезать. Для этого подготовим соответствующий инструмент, все зависит от сечения провода. Чем оно больше, тем серьезнее инструмент понадобится. Срезанную часть нужно разделить на отдельные провода. Так удобнее определить сечение и количество витков.

Сняв обмотку, проверяем железо, на которую она была намотана. Сталь должна быть гладкой без вмятин и заусенций. Дефекты способны повредить изоляционный слой медных проводов, что приведет к очередному пробою. Поэтому все неровности следует зачистить наждачной бумагой.

Если в стальных пазах имеется нагар, от него тоже следует избавиться. Это поможет избежать дальнейших сложностей при работе с изоляцией и проводами.

Как подобрать провод

Чтобы мощность электродвигателя была прежней, следует подбирать провод с таким же сечением, какое и было. Это позволит намотать заданное количество витков.

Если не удается этого сделать, то берется максимально приближенное сечение. Следует помнить о законе Ома, чем меньше диаметр проводника, тем выше его сопротивление.

ВАЖНО! К подбору проводов относятся очень серьезно. Неправильное сечение приведет к перегреву двигателя, изоляционный лак будет плавиться и как следствие приведет к замыканию!

Наматывать обмотку нужно с помощью шаблона, который изготавливается самостоятельно из картона. Он должен соответствовать размерам «железа». Чтобы добиться аккуратного расположения витков используют специальный станок для намотки провода. Это все, что нужно для перемотки двигателя.

Укладка, выполненная вручную, может иметь дефекты. Возникает вероятность уложить провода не плотно, что приведет к увеличению размеров обмотки, и трудностям ее монтажа.

Монтаж и пропитка

Перемотка статора электродвигателя своими руками не представляет особых трудностей. Главное в этом деле – аккуратность.

ВАЖНО! Вставленная в пазы изоляция не должна торчать. Поэтому лишнюю часть обрезают, иначе в процессе работы двигателя, она может задевать ротор!

Чтобы сделать полную изоляцию всех токопроводящих частей применяют специальный лак. На рынке он представлен в большом ассортименте. Но по факту он разделяется на два типа. Первый засыхает при обычных температурах, а второй только после термической обработки.

Проверка и включение

Перед первым после ремонта запуском двигателя его нужно как следует проверить. Для начала все вставленные «катушки» прозванивают. Это поможет узнать наличие обрыва или плохого контакта. Между «укладками» замеряется сопротивление, чтобы при включении не возникло короткого замыкания.

Сразу подавать 220 В на двигатель не стоит, лучше подать пониженное напряжение. Пусть ротор крутится медленно, тут главное выяснить, не греется ли двигатель. Если все прошло хорошо, и не появился дым, значит, ремонт двигателя прошел удачно.

В интернете есть много фото по перемотке двигателей. Это поможет новичкам наглядно ознакомиться с процессом.

Фото процесса перемотки электродвигателей

Доврыи вечер.Хочу перемотать якорь болгарки.Скожу сразу щто он у меня первыи.Прошу без критики.Сам я занимаюсь перемоткои асинхроников,а из електроинструментов только статоры.вот згорела и моя болгарка.Купил новыи якорь,поставил,работает.Только он както на половину с пустыми пазами.И схема видно что другая.Взялся перемотать старыь так как есть время да и хочетца научитца.После перемотки крутитца но очень сильное искрение.Вращение правильное.У моево якоря 32 ламели и 16 пазов.По 10 витков в катушке-0,6 провод.В пазу 40 витков.Шаг 1-8.Обмотка шла по 2 катушки паралельно с обеих старон.Может скажите в чем моя ошыбка.Думою проблема в схеме.На фото 2 видно ламель (с фламастером).Оно было начяло первои катушки и конец последнеи.Начяло укладка катушки шла в паз паралельно с ним,дальше в паз 8 и конец на ламель рядом с первоь. На фото паз выделен зеленым цветов.

Болгарка попала ко мне после гарантийщиков, которые как всегда с искрением справиться не смогли, предложили менять якорь ну и всё остальное...естественно без гарантии... Хотя отработала по словам хозяина около полу года.... Якорь конечно же целый и болгарка успешно работает дальше.
Но то такое...
Что в этой болгарке есть такое чего нет у других? Ничего... Подшипники - на мой взгляд неудачно подобраны, при таких размерах якоря... Щётки - это вообще отдельная тема... коллектор втулили 30мм диаметром...мощность знаете ли...
Смазка - а была она там вообще? Цена и гарантия - я уж молчу... Якорь - да хорош, статор вроде не болтается как обычно, а так...в остальном.. типичная машинка с задранным ценником...

Из сопроматаM(крутящий момент) = τ (напряжение в стержне) * W (полярный момент сечения, равный Π*D3/16)

Класс прочности болта *.* означает следующее: 1 цифра – 1/100 номинальной величины предела прочности, в МПа 2 цифра – отношение предела текучести к пределу прочности Т.е болт класса прочности 6.8 имеет предел прочности 600 МПа, а предел текучести 600*0,8=480 МПа Подтверждением полученных цифр является проведенный в учебном центре опыт: Болт М6 прочностью 8,8 начинает «плыть» (возникают необратимые пластические деформации) при 17 Нм, а при достижении крутящего момента в 23 Нм происходит разрушение. Произведём подобный расчет для шурупов и саморезов: Для расчёта взят полный диаметр, минимальное сечение гораздо меньше! Вывод: Для использования самого популярного крепежа со шлицами Ph2 и Pz2требуется инструмент с крутящим моментом не выше 6 Нм для диаметра 4,2-4,5 мм, в редких случаях до 10 Нм для крепежа диаметром 5,0 мм. Превышение указанных моментов ведет к повреждению крепежа и отверточной насадки (биты). 13 саморезов Ø4,5 х70 мм закручены в «пирог» толщиной 121 мм Момента в 3,0 Нм, развиваемого отверткой Makita DF010DSE,достаточно для уверенного заворачивания самореза Ø4,5 х70 мм на всю длину. Если для предотвращения разрушения шурупов и саморезов нужен крутящий момент 2-3Нм, редко 5-6Нм, и в исключительных случаях до 10Нм, то за чем на шуруповерте момент в 20,30,50Нм? А что ещё умеет дрель-шуруповёрт? Если дрель–значит сверлить! А какой крутящий момент нужен для сверления? Теоретическое отступление №2. Рассмотрим сверление стали, как самое тяжелое по нагрузке сверление металла. Крутящий момент рассчитывается по формуле Mкр=10CMDqSyKp, где D-диаметр сверла, S-подача, остальные знаки– поправочные коэффициенты. Для стали сδ=750МПа: CM=0,0345,q=2,0,y=0,8,Kp=1,0 Скорость сверления принимаем равной 20-25 м/мин (с охлаждением спреем), соответствующие обороты заносим в 4-тый столбец. Крутящий момент, скорость вращения и мощность на валу являются связанными величинами. Величину необходимой мощности на валу заносим в 5 -тый столбец. Смотрим на цифры: Для сверления отверстия Ø10-13 мм требуется крутящий момент 8-15 Нм. При рекомендуемой скорости сверления 720 -550 об/мин для этого нужна мощность от 570 до 850 Вт.
А какова мощность аккумуляторной дрели?

В обычном сверлильном патроне не зря 3 отверстия:
Для надежной фиксации патрон должен быть поочередно затянут через все 3 положения ключа. В патроне, затянутом через одно отверстие, сверло Ø10 мм проворачивается при крутящем моменте в 13,5 Нм, а через 3 отверстия (как положено) при 23 Нм. А к сверлу Ø13 мм при сверлении стали нужно передать крутящий момент ~15 Нм. Т.е. при затянутом через одно отверстие патроне сверло будет проворачиваться! Мощность аккумуляторной дрели(потребляемая) = Напряжение аккумулятора*потребляемый ток Потребляемый ток для мощных моделей составляет 20-25 Ампер Таким образом, мощность для аккумуляторного инструмента будет составлять: Для 12 Вольт: 240–300Вт 14,4 Вольт: 290–360Вт 18 Вольт: 360–430Вт Крутящий момент для самой мощной(18вольт) дрели будет составлять: на скорости 1500-1700об/мин: 2-3Нм на скорости 300-400об/мин: 8-14Нм сверление стали сверлом до Ø7мм сверление стали сверлом Ø10-13мм Это величины крутящего момента при максимальной мощности.(в режиме сверления) При перегрузке двигателя при заворачивании жесткого крепежа(на пример болтов) величина крутящего момента достигает 30-40Нм. Именно эти величины указываются в характеристиках как максимальный мягкий/жесткий момент.Практического значения они не имеют! Если при работе инструментом требуется крутящий момент больших значений – значит нужен специализированный инструмент конкретно под эту работу. Резюме: Обычному пользователю достаточно иметь в аккумуляторной дрели/шуруповерте крутящий момент 3-6Нм, регулируемый трещеткой, для работы со стандартным крепежом с головкой размером до Ph/Pz2, и до 10Нм для Ph/Pz3. Для сверления стали, пластмассы, дерева сверлами диаметром до 10мм достаточно крутящего момента в 10-12Нм. Крутящий момент более 15Нм требует применения специализированного инструмента и не должен входить в сферу применения универсальной дрели-шуруповерта.

Расчет обмотки статора включает в себя определение числа пазов статора Z1 и числа витков в фазе обмотки статора 1. При этом число витков фазы обмотки статора должно быть таким, чтобы линейная нагрузка двигателя и индукция в воздушном зазоре как можно более близко совпадали с их значениями, принятыми предварительно при выборе главных размеров, а число пазов статора обеспечивало достаточно равномерное распределение катушек обмотки.

Чтобы выполнить эти условия, выбирают предварительное значение зубцового деления t1 в зависимости от типа обмотки, номинального напряжения и полюсного деления машины. Принимая номинальное напряжение равное 380 В, выберем предельные значения t1 , мм, по таблице 6-9 , t1max=22 мм и t1min=17 мм.

Тогда возможные числа пазов статора Z1min и Z1max соответствующие выбранному диапазону определяются по формуле 6-16

Принимаем Z1 =60, тогда число пазов на полюс и фазу q, найдем по формуле

где m - число фаз, m=3.

Зубцовое деление статора t1 , мм, окончательно определим по формуле

t1 не выходит за указанные выше пределы.

При определении числа эффективных проводников в пазу UП: в двухслойной обмотке желательно, чтобы оно было кратным двум.

Вначале определяем предварительное число эффективных проводников в пазу U"П при условии, что параллельные ветви в обмотке отсутствуют (а = 2) по формуле (6-17)

где А - значение линейной нагрузки, А/м;

I1н - номинальный ток обмотки статора, А.

Номинальный ток обмотки статора определяется по формуле 6-18

где U1н - номинальное напряжение обмотки статора, В, Uн=380 В.

Отсюда по формуле (3.2)

При определении числа эффективных проводников в пазу руководствуются следующим: uп должно быть целым, а в двухслойной обмотке желательно, чтобы оно было кратно двум. Применение двухслойных обмоток с нечетным uп допускается лишь в исключительных случаях, так как это приводит к необходимости выполнять разно витковые катушки, что усложняет технологию изготовления и укладки обмоток.

Примем такое число параллельных ветвей обмотки а, при котором число эффективных проводников в пазу либо будет полностью удовлетворять приведенным ранее условиям, либо потребует лишь незначительного изменения.

Принимаем а=3, тогда число эффективных проводников в пазу uп определяется по формуле 6-19

Примем число эффективных проводников в пазу uп=16.

Окончательное значение числа витков в фазе обмотки статора 1 определяется по формуле 6-20

Окончательное значение линейной нагрузки А, А/м, определяется по формуле 6-21

Значение линейной нагрузки А=54,6 А/м расходится с принятым ранее значением равным 55000 А/м менее чем на 5%.

Коэффициент укорочения ky1 , учитывающий уменьшение ЭДС витка, вызванное укорочением шага обмотки, определяется по формуле 3-4

где 1 - укорочение шага обмотки статора.

Укорочение шага двухслойной обмотки выбирают так, чтобы шаг обмотки был равен целому числу, а коэффициент укорочения составлял приблизительно 1=0,8 при 2p=4

Шаг двухслойной обмотки y1 тогда можно определить по формуле

Полученное значение шага двухслойной обмотки y1 округляем до целого, тогда принимаем y1 =12.

Пересчитаем укорочение шага двухслойной обмотки по формуле

Тогда по формуле 3.7

Найдем коэффициент распределения обмотки, учитывающий уменьшение ЭДС распределенной по пазам обмотки по сравнению с сосредоточенной обмоткой. Он определяется по формуле 3-6

Значение обмоточного коэффициента kоб1 определим по формуле 3-3.

Уточнённое значение обмоточного коэффициента тогда равно

Окончательное значение магнитного потока Ф, Вб, по формуле 6-22

Окончательное значение магнитной индукции в воздушном зазоре В, Тл, определяется по формуле 6-23

Значение магнитной индукции в воздушном зазоре 0,815Тл расходится с принятым ранее значением равным 0,82 Тл менее чем на 5%.

Плотность тока в обмотке статора J1 , А/мм2, предварительно определяется по формуле 6-25

где AJ1 - произведение линейной нагрузки на плотность тока и определяется по рисунку 6-16, д , AJ1 =290 А/мм 3.

Сечение эффективного проводника qэф, мм2, предварительно определяется по формуле 6-24

Обмотка статора выполняется из прямоугольного обмоточного провода и укладывается в прямоугольные пазы.

Обмоточный провод марки ПЭТП-155 (класс F) выбираем по табл. П-29 (копылов часть 2)

Номинальный размер проволоки по большей стороне b , мм

Номинальный размер по меньшей стороне a, мм

Сечение эффективного проводника

Окончательно плотность тока в обмотке статора рассчитывается по формуле 6-27

Контроль правильности: плотность тока в обмотке статора отличается от заданной менее 10%.

Обмотка из прямоугольного провода укладывается в пазы с параллельными стенками. Зубцы в таких пазах имеют трапецеидальное сечение, и индукция в них неравномерна. Выбираем прямоугольный полуоткрытый паз статора. Принимаем предварительно по таблице 6-10 допустимую индукцию в ярме статора Ва=1,5 Тл и индукцию в наиболее узком сечении зубца статора Вz1max=1,9 Тл.

Тогда минимальная ширина зубца bz1min , мм, можно определить по формуле 6-29

где lCT1 - длина пакета статора, мм, равная длине воздушного зазора l, мм;

lCT1 = 250 мм,

kС - коэффициент заполнения сталью пакета статора, выбираемый по таблице 6-11 ; kС=0,95.

Высота ярма статора ha, мм, определяется по формуле 6-28

3-11. РАСЧЕТ ЧИСЛА ВИТКОВ И СЕЧЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ

При выполнении обмоточных работ часто требуется подсчитать требуемое число витков и сечение обмотки.

Число витков обмотки определяется ее рабочим напряжением и тем напряжением (точнее, э. д. с), которое

создается в одном витке. Разделив рабочее напряжение U * обмотки на напряжение одного витка и в, получим число последовательно включенных витков w, которое должно быть в обмотке

(Если в обмотке есть параллельные цепи, то это число витков должно быть в каждой из них).

Таким образом, для определения числа витков нужно узнать напряжение одного витка

Это напряжение создается в витке вследствие того, что через виток, заложенный в паз статора или ротора, проходит переменный по величине магнитный поток, наводящий, как говорят, индуцирующий в витке определенное напряжение.

Оно зависит от величины магнитного потока Ф, проходящего через виток, и выражается формулой

й в = 4,44/Ф-10- |! ,

где f - частота переменного тока. Для 50 гц « В = 2,22ФХ Х10- 6 в.

Таким образом, для определения и в необходимо вычислить, какой магнитный поток проходит через виток.

Здесь следует напомнить, что электротехническая сталь, применяемая в электрических машинах в качестве маг-нитопровода, обладает определенными свойствами, ограничивающими величину магнитного потока, приходящегося на 1 см 2 площади, через которую этот поток проходит. Величина магнитного потока, приходящегося на 1 см 2 площади, называется магнитной индукцией и выражается в гауссах (гс).

Указанные выше ограничения связаны с тем обстоятельством, что по мере увеличения индукции возрастает необходимая для возбуждения магнитного потока намагничивающая сила (ампервитки), а следовательно, ток холостого хода и рабочий ток двигателя. Кроме того, увеличиваются потери в стали и нагрев.

Для различных частей магнитопровода допускаются следующие индукции.

* Для трехфазной машины расчет числа витков обмотки одной фазы ведется по фазному напряжению (см § 3-8).

Таблица 3-2 Допускаемая индукция В

В условиях ремонта обычно ставится задача определения числа витков обмотки для имеющегося (необмо-танного) статора или ротора. Подсчитать магнитный поток, проходящий через виток, проще всего следующим образом.

Площадь полюсного деления S p равна произведению чХ"ст> где / ст - осевая длина стали, см; х - полюсное

nD „

деление, см; z=zj~, где D - диаметр ротора.

Умножив эту площадь на допускаемую индукцию в воздухе В в, взятую по табл. 3-2, и на коэффициент 0,637, получим магнитный поток Ф одного полюса машины

Коэффициент 0,637 вводится в связи с тем, что индукция не имеет постоянной величины вдоль полюсного деления, а распределяется по закону синуса ", поэтому берется среднее значение индукции, равное 0,637 В в.

Допустимость выбранной величины индукции в воздушном зазоре и магнитного потока должна быть проверена подсчетом индукции в других частях магнитопрово-да: зубцах, опижке.

Проверка индукции в спинке статора и ротора в особенности необходима, если машина перематывается на меньшее число полюсов.

В этом случае индукция в спинке может оказаться выше допускаемых величин, указанных в табл. 3-2, и для ее снижения придется уменьшить индукцию в воздушном зазоре и магнитный поток машины.

1 Лишь в одной точке в середине полюсного деления достигается максимальная величина индукции, равная В$, в остальных точках индукции ниже.

Действительно, поскольку при уменьшении числа полюсов увеличивается площадь полюсного деления и магнитный поток на полюс, через спинку необходимо пропустить этот увеличенный магнитный поток.

Индукция в спинке находится по формуле

где h c - высота спинки, см, равная расстоянию от дна паза до наружного диаметра (для статора) или до внутреннего (для ротора).

Коэффициент 0,95 вводится для учета того, что часть длины (5%) занимает изоляционный слой на листах стали.

Индукция в зубцах (статора и ротора) находится по
формуле

2 - число зубцов (статора, ротора); b z мин - наименьшая толщина зубца (статора, ротора).

Следует отметить, что приведенные в табл. 3-2 наибольшие допустимые значения индукции в зубцах относятся к трапецеидальным или грушевидным пазам, при которых толщина зубца на большей его части одинакова. Для пазов с параллельными стенками, при которых толщина зубца изменяется по высоте, максимальная индукция, определенная по формуле, может иметь значения до 21000 (статор) и 22 000 гс (ротор).

Таким образом, проверив величины индукций в спинках и зубцах, можно установить допустимую величину магнитного потока двигателя (на полюс) Ф. Полученную на основании изложенных выше соображений величину потока Ф подставляют в формулу, определяющую н в.

Разделив рабочее напряжение на полученную величину « в, получают необходимое число последовательно включенных витков обмотки.

Примечание. Приведенный метод подсчета является приближенным, так как не учитывает падения напряжения в обмогке

(существенно для машин мощностью менее 1 кет), уменьшения напряжения витка вследствие укорочения шага (существенно для больших укорочейий шага) и уменьшения напряжения обмотки вследствие распределения витков в нескольких пазах (существенно для однофазных обмоток).

Последние два обстоятельства при точном расчете учитываются введением так называемых «обмоточных коэффициентов» (см. [Л. 3, 4] или Жерве Г. К «Расчет асинхронных двигателей при перемотке», Госэнергоиздат, 1959).

Сечение провода обмотки S [мм 2 ] выбирают по допустимой плотности тока Д [а/мм 2 ], т. е. по току, приходящемуся на 1 мм 2 сечения провода

где /ф - ток фазы; а - число параллельных цепей (см. приложение 13); п - число параллельных проводов в цепи, /ф определяем из формулы на стр. 279 по известным

Р, U, К. П. Д. И COS ф.

Допустимую плотность тока Д выбирают в пределах 4-6,5 а/мм 2 для вентилируемых машин, 3-4,5 а/мм 2 для закрытых обдуваемых.

Выбранное число витков и сечение провода должны быть проверены путем укладки в паз пробной секции.