Прибор для проверки якорей стартеров электродвигателей мощность

Опубликовано: 18.05.2024

Всем привет, в сети есть схемы много разных схем для проверки якорей электроинструмента. Каждая схема обладает своими преимуществами и возможно недостатками.

Я хочу рассказать и показать работу схемы, которую я собрал достаточно давно. В девяти случаях из десяти мне удаётся определить межвитковое замыкание в якоре, статоре или в маломощном импульсном трансформаторе.

Из недостатков, не возможность проверки обмотки якоря бесконтактным методом.

Генератор на транзисторах VT1, VT2 не имеет постоянной частоты, она зависит от ёмкости конденсатора С1 и проверяемой обмотки(индуктивности), подключенной к выводам ХР1 и ХР2 этого генератора.

Переменным резистором создаётся необходимая ПОС(Положительная Обратная Связь), для устойчивой работы генерации.
VT4, VT5 генератор с усилителем сигнала, который обеспечивает три визуального состояния лампы накаливания HL1:
Горит, моргает, не горит.

Режим работы зависит от напряжения смещения на базе транзистора VT4.
Принцип работы сего устройства: Если выводы ХР1 и ХР2 замкнуть между собой, генератор на VT1 и VT2 не может возбудиться и не генерирует импульсы. Генератор на VT4, VT5 не работает, его транзисторы открыты и лампа HL1 светится в полный накал, сигнализируя о целостности цепи(типо тестовая проверка).

Если подключить к контактам ХР1 и ХР2 исправную обмотку якоря, то начинает возникать генерация генератора на VT1, VT2. Переменным резистором изменяем глубину ПОС до появления устойчивой генерации, при этом напряжение смещения на базе VT4 увеличивается и генератор на VT4, VT5 начинает работать, лампа HL1 моргает. Частота моргания зависит от индуктивности проверяемой катушки и положения движка переменного резистора R1 глубины ПОС.

Если окажется, что проверяемая обмотка имеет короткозамкнутые витки, то из-за практически отсутствия добротности контура, генератор на VT1, VT2 не запустится, транзистор VT2 будет открыт и лампа HL1 будет постоянно светиться в полный накал, как и при короткозамкнутых выводах ХР1 и ХР2.

В случае обрыва транзисторы VT4, VT5 закроются и лампа HL1 потухнет.
Люди на форумах пишут, что так же можно проверить р-n переходы, но я предпочитаю полупроводники проверять стрелочным тестором, если есть такая возможность.

В редких случаях в самом крайнем положении движка переменного резистора R1 лампа HL1 может засветиться, в таком случае необходимо немного увеличить сопротивление резистора R3, до погасания лампы HL1.

Мне не понравилось большая инерционность лампы накаливания при большой частоте моргания, начинает слабо светиться и может сложиться ложное мнение об исправности обмотки. И я просто заменил лампу на яркий белый светодиод, подключив его через гасящее сопротивление(Подбирается в зависимости от типа имеющегося светодиода)

Ну и конечно же мне пришлось подобрать некоторые номиналы в моём конкретном случае, что бы схем заработала адекватно. Возможно это связано с разбросом параметров используемых мной транзисторов.

После поступления электроинструмента в ремонт задача №1 – определить, что сломалось. Как правило, инструмент выходит из строя из-за гибели якоря или статора или обоих сразу в результате зверской эксплуатации. Основных неисправностей при этом имеется две: 1 – КЗ обмотки (якоря или статора), 2 – обрыв обмотки. Известен еще ряд неисправностей, например КЗ обмотки на корпус, но она элементарно обнаруживается тестером, а другие требуют для обнаружения применения спектрального анализа (!), поэтому мы их обсуждать не будем. Применение микроконтроллера значительно упрощает и ускоряет процесс поиска неисправности.

Понятно, что чем проще и быстрее обнаруживается дефект, тем меньше стоимость ремонта и, соответственно, выше привлекательность ремонтника для потребителя.

1. Способы обнаружения КЗ

Рассмотрим способы обнаружения КЗ обмотки якоря или статора. Их известно как минимум четыре:

1.1. Поконтактная проверка сопротивления обмоток омметром. Проводится последовательное измерение сопротивления на клеммах коллектора, требующее больших затрат рабочего времени. Закороченная катушка дает значение сопротивления, близкое к нулю.

1.2. Метод переменного электромагнитного поля дросселя. Дроссель изготавливается (как правило, кустарно) из большого Ш-образного или тороидального трансформатора. Тестируемый якорь размещается в конусе дросселя и вращается на 360°. При совмещении паза якоря, в котором имеется КЗ, со щелью в магнитопроводе дросселя слышен гул или дребезг. Размеры и вес прибора не для ботаника, посмотрите на образцы в YouTube. КЗ статора этим прибором определить нельзя.

1.3. Тот же метод, модифицированный для ботаника: прибор ИКЗ (ИКЗ-2, ИКЗ-3 и т.д.), широко применяемый ныне в ремонте электроинструмента. Вращая якорь, проверяют обмотки в пазах магнитопровода. Если в пазу нет КЗ, ЭДС мала, и горит зеленый светодиод. Если КЗ есть, наводится большая ЭДС, и горит красный светодиод. Очень удобный прибор тем, что, во-первых, – маленький и легкий, во-вторых, – малопотребляющий, в-третьих, – можно проверять как якоря, так и статоры на КЗ. Один недостаток: прибор обрыв обмотки не обнаруживает, то есть, если КЗ он не обнаружил, то это еще не значит, что якорь/статор нормальный. (См. описание Таблицы 1).

1.4. Метод счета звона. Предыдущие способы предполагают вращение якоря на 360°. Можно установить факт КЗ одним измерением в одном положении якоря, зная, что добротность нормальной индуктивности и дефективной с КЗ различаются в разы. На Рисунке 1 приведены два таких случая.


Рисунок 1.	Вверху – исправная индуктивность. Внизу – КЗ.

После возбуждения LC-контура прямоугольным импульсом, контур некоторое время будет «звенеть». Этот звон можно подсчитать и сделать вывод о добротности контура, а значит, о наличии или отсутствии КЗ.

На Рисунке 2 приведен внешний вид прибора, реализующего этот метод. Он собран на PIC микроконтроллере (МК), который попался под руку, потребляет очень небольшой ток от батарейки CR2032 и позволяет измерять КЗ не только якорей электроинструмента, но и любых других индуктивностей в широком диапазоне – от радиоконтуров (мкГн) до трансформаторов на железе (Гн). Линейка светодиодов показывает состояние проверяемого контура: горит первый светодиод – обрыв (нет колебаний), 2-3 светодиоды – КЗ, 7-8 – нормальный контур. Между ними – в зависимости от псевдорезонанса, в том числе, и для взаимосвязанных. Проверка якоря происходит путем подключения контактов прибора к диаметрально противоположным ламелям коллектора.


Рисунок 2.	Прибор для проверки КЗ индуктивности, реализующий метод счета звона.

Прибор имеет время измерения в разы меньшее, чем у предыдущих, буквально секунды, проверяет КЗ и якоря, и статора, имеет малые габариты.

2. Обнаружение обрыва

Если обнаруживается КЗ, то на этом объекте (якоре, статоре, индуктивности) можно ставить крест: на выброс, в ремонт или на замену. Статор или индуктивность еще можно перемотать. А вот якорь – в 99% замена; мастеров, могущих перемотать якорь – раз-два и обчелся. А на заводах загибают такую цену, что дешевле купить два новых. А вот если КЗ не обнаружено, то необходимо сделать еще одну проверку: а нет ли обрыва в якоре или статоре?

Тут методов обнаружения меньше.

2.1. Тем же омметром, что и в п.1.1., последовательно измеряется сопротивление обмоток якоря на соседних клеммах коллектора как при поиске КЗ. Если в i-й обмотке обрыв, на соответствующих контактах коллектора будет сопротивление не данной обмотки, а суммы всех обмоток вокруг якоря, т.е. более чем в 10 раз большее. Работа нудная: результат i -го измерения нужно запомнить и сравнить с i +1-м измерением; кроме того, для обследования всех обмоток якоря требуется значительное время.

2.2. Контроль постоянства сопротивления половины обмоток якоря. В отличие от поконтактной проверки, здесь величина сопротивления половины обмотки якоря не доли ома, а единицы и десятки ом, что упрощает измерение. В нормальной обмотке при вращении якоря (см. Рисунок 3) показания омметра изменяются на незначительную величину, определяемую разницей сопротивлений секций полуобмотки. А вот при обрыве величина сопротивления возрастает до мегаом. Прокручивая якорь, нужно внимательно следить за показаниями и фиксировать большие отклонения. Мороки, конечно, меньше, чем в предыдущем способе, но вполне достаточно, чтобы прозевать обрыв.


Рисунок 3.	Контроль постоянства половины обмоток якоря авометром.

2.3. Контроль напряжения делителя. Обмотка якоря включается последовательно с резистором и источником питания, например, батарейкой 1.5 В (Рисунок 4). Вращаем рукой якорь и наблюдаем изменения напряжения на вольтметре аналогично контролю сопротивления (п. 2.2.). При отклонении показаний на 20 – 25% или больше делаем вывод о наличии обрыва/обрывов. Здесь тоже нужно следить за показаниями и вычислять эти самые проценты. Кроме того, схема хоть и простая, но ее надо собирать, паять. Зато по этой схеме просто делается полуавтоматический тестер на МК (см. далее).

Рисунок 4.

Контроль напряжения делителя авометром. L1 – проверяемая
индуктивность. Если в индуктивности обрыв, авометр
фактически подключен к источнику питания.

Исследование якорей описанными методами проводилось на имеющихся у автора семи разной степени убитости якорях и двух статорах.

Результаты испытаний сведены в Таблицу 1. Здесь: колонка 1 – от какого инструмента якорь. Колонка 2 – результат проверки на КЗ магнитным прибором типа ИКЗ (п.1.3.). Колонка 3 – проверка КЗ счетом звона (п.1.4.): светодиод 1-я позиция – нет обмотки или обрыв (зависит от взаимоположения щупов и точки/точек обрыва, поэтому результат неоднозначный для якорей); 2, 3 – КЗ; больше 4 – КЗ нет. Колонка 4 – поконтактный поиск КЗ измерением сопротивления секции обмотки якоря авометром. Гуляние величины сопротивления говорит о наличии КЗ или обрыва. У исправного якоря, строка 4, сопротивление всех обмоток постоянное. Колонка 5 – контроль стабильности сопротивления половины обмотки. Гуляние величины сопротивления – то же самое. Колонка 6 – контроль обоих параметров (КЗ и обрыв) одним универсальным прибором (Рисунок 5). Показания семисегментного индикатора при проверке КЗ (счет звона): 1 – нет обмотки или обрыв, см. выше; 2, 3 – КЗ; 4 и более – КЗ нет.


Рисунок 5.	Универсальный прибор на микроконтроллере, проверяющий и КЗ, и обрыв.

Если на первом этапе КЗ не обнаружено, переход к проверке обрыва универсальным прибором происходит нажатием кнопки «КЗ/Обрыв». При этом на индикаторе мигает знак «–» (Рисунок 6). Вращаем якорь в зажиме до тех пор, пока на индикаторе не загорится «О» – обрыв обнаружен, или «Н» – обмотка нормальная, обрыва нет. При этом ничего запоминать, вычислять или сравнивать в уме не надо, всё делает МК. Если полученный i -й результат больше или меньше предыдущего на 20%, это значит в обмотке имеется обрыв/обрывы или пониженное межвитковое сопротивление (еще не КЗ или еще не обрыв) из-за, например, подгоревшей изоляции проводов обмотки или уменьшения диаметра оплавившегося проводника. Это считается скрытым дефектом (который этот прибор способен обнаружить) и на индикаторе горит «О». Если в обмотке «чистый» обрыв, на входе АЦП МК присутствует напряжение питания, см. п. 2.3., а не напряжение делителя R1/R_L1. В этом случае на индикаторе видим «О» – обрыв.


Рисунок 6.	В режиме проверки обрыва мигает знак «–» на индикаторе.

Как видим, полученные разными способами результаты хорошо коррелируют друг с другом. Время поиска прибором КЗ сокращается в 4-7 раз, обрыва – в 2 раза.

Обратим внимание на строку 7 – якорь перфоратора Sparky, имеющий заводской дефект: зажимы ламелей коллектора при сборке (обжиме) перерезали концы проводов обмоток (8 ламелей), поэтому в последнем столбце таблицы показания «1»/«О» – обрывы зафиксированы двумя способами. Вспомним для метода счета звона: «1» появляется, когда «нет контура», т.е. есть в случае обрыва. После ремонта обнаруженных дефектов (припайка концов проводов обмотки к соответствующим ламелям) показания универсального прибора: «4» – нет КЗ, «Н» – нет обрыва. Перфоратор собран и нормально работает. Это редкий случай, когда удалось восстановить якорь без перемотки.

На Рисунке 7 приведена схема универсального прибора для обнаружения КЗ/обрыва якорей, статоров и индуктивностей.

Рисунок 7.

Принципиальная схема универсального прибора для проверки якоря и статора.

Здесь клеммы Common/TP – вход испытуемой индуктивности. С3-С5 – емкости для измерения индуктивностей в трех диапазонах методом счета звона (п.1.4.); U1/R3 – узел измерения напряжения делителя (п.2.3.); S3 – переключатель режима КЗ/Обрыв.

Универсальный прибор потребляет 11 мА в режиме проверки КЗ и 22 мА в режиме проверки обрыва. Питается микроконтроллер (3 В) от двух последовательных батареек ААА.

При проверке необходимо сохранять постоянный угол контактов миллиамперметра относительно полюсов прибора, иначе показания на разных парах ламелей будут разные и на исправном якоре.
Резкое повышение тока (или падение, если разрывов несколько) указывает на обрыв между этими ламелями, и наиболее вероятной причиной обрыва (в случае стартерного якоря) является распайка петушков ламелей. О том как бороться с такой бедой поведано здесь .

Также, использовать ППЯ можно для обнаружения межвитковых замыканий в полюсных катушках электродвигателей.

Изготовление ППЯ
Для начала необходимо определиться с размерами прибора, исходя из того, с какими якорями придётся чаще всего иметь дело. Заводской ППЯ, предназначенный для проверки якорей автомобильных стартеров и генераторов постоянного тока имеет магнитный зазор 120х85 мм. Но на нём также можно проверить и якорь от дрели, и якорь от двигателя троллейбуса.

Однако, якоря диаметром менее 50 мм, на нём проверять уже сложно, пластинка в зазоре ведёт себя неустойчиво и норовит соскочить с якоря и прилипнуть к сердечнику ППЯ. Поэтому, если как основное использование прибора, предполагается проверка маленьких якорей, напр. от дрелей и другого мелкого электроинструмента, то слишком большой ППЯ будет уже неудобен.

Железо для намотки ППЯ можно взять от О-образного трансформатора подходящих размеров, вырезать болгаркой магнитный зазор, угол 90°.

Расчёт катушки производится, исходя из расчёта трансформатора.
Катушка рассчитывается на два рабочих тока:

<Планируется статья посвящённая рассчёту трансформаторов, актуальная и в данном случае>

где S - площадь сечения сердечника В САНТИМЕТРАХ ! квадратных.
220 - напряжение питания в вольтах.

Потребляемая мощность аппарата будет равна S 2 (площадь сечения железа (в см) в квадрате)
Вычислив потребляемую мощность, находим ток: I= P / U (делим мощность на напряжение)
Вычислив ток, находим необходимое сечение провода, исходя из требования:

Сердечник ППЯ стягиваем болтами с изоляционными втулками (из пресшпана, картона и т. п.) и изоляционными шайбами, так чтобы не могло возникнуть короткозамкнутого витка.

Решил сделать прибор для проверки якорей на короткозамкнутые витки и прочее. Пригодится если решили отремонтировать коллекторный двигатель и проверить правильно ли намотали. Очень полезная вещь и когда то в СССР выпускалась. Но теперь Днем с огнем не сыщешь.

Часть первая. Магнитопровод.

P.S. Прибор на статоре пылесоса, навеян мотивами темы на одном форуме. Оригинал здесь. Спасибо автору за толчек в правильном направлении.

Електрокартон от иного двигателя, но в который укладывались когда-то обмотки.

и обложка тетради

Теперь вырезаем:

И наматываем в один слой на магнитопровод, скрепив все дело скотчем:

Потом нам нужны щеки, чтобы провод упирался по сторонам и у нас получилась полноценная катушка. Вырезаем их из фанеры, предварительно рассчитав размеры.

И выбираем стамеской лишнее. Можно немного зачистить на наждаке.

Желательно чтобы сами щечки, становились туго на магнитопроводе.

Если нет, берем тетрадь и отрезаем по размеру щечек кусочек листа и наматываем с проклеиванием. Пока стенка не станет более менее туго.

Вставляем щеки и проклеиваем клеем. У меня пошло чуть ли не пол пачки ПВАКа. Клеил и заливал его около десятка раз. На следующее утро все было готово.

Вот и все по части Магнитопровода.

Часть вторая. Электричество.

(По рассчетам (число витков = 50 / S * 220в) на этом сайте, высчитал нужное количество витков, получилось 660. Но мне не понравилось, что это применимо ко всем толщинам проводов! Как так?? Сайт вроде хороший, но в рассчетах я усомнился. иил я чтото не так понял.)

Мотал я около 4-5 часов. Виток к витку, старательно. Все меньше веря в успех. Получилось около 800 витков.

Закончив, лег спать и оставил на утро.

Сегодня проверил. Поставил тестер и амепрметр в нужные режимы для взятия показаний.

Не забыли сколько должно было быть? Не более 1,25А, а здесь 4,5А только при 100 Вольтах. Эксперимент увенчался дымом из под изоленты, плавлением проволоки и полным провалом. Но лучше так, чем сидеть и смотреть в окно с пьяной харей, бухая беспробудно.

Цель работы: изучение конструкции соответствующих приборов и аппаратов, ознакомление с методами проверки обмоток якорей. Работа рассчитана на 2 часа.

Теоретические сведения

При неисправностях в обмотках генератор или стартер перегреваются и их мощность уменьшается. Наиболее распространенными являются обрывы в обмотках, витковые замыкания в катушках обмотки возбуждения и в секциях обмотки якоря и т.п.

Электрические повреждения в обмотке якоря определяют с помощью индукционного прибора для проверки якорей (ППЯ). Он снабжен трансформатором, который включают в сеть напряжением 220 В. Уложенный на призмы сердечника трансформатора якорь находится в переменном магнитном поле, благодаря чему в секциях обмотки индуктируется ЭДС.

При наличии виткового замыкания в обмотке возбуждения переменный по величине и направлению магнитный поток, пронизывая витки катушки, индуктирует в ней ЭДС. В замкнутых витках будет течь ток, и катушка начнет перегреваться. В короткозамкнутых секциях индуктируемая ЭДС создает переменный ток, который наводит свое переменное магнитное поле, замыкающееся вокруг проводников в пазах (через зубцы сердечника якоря), где уложена короткозамкнутая секция. Это переменное магнитное поле будет вызывать дребезжание стальной пластины, уложенной на секцию.

Замыкание витков и замыкание пластин коллектора определяют следующим образом. Присоединив к двум смежным пластинам коллектора щупы и замкнув с их помощью проверяемую секцию обмотки якоря (рис.14.5.1), поворотом ручки реостата устанавливают стрелку индикатора (миллиамперметра) на середину шкалы. Миллиамперметром измеряют ток, создаваемый ЭДС в одной секции. Затем вновь поворачивают на угол, равный одной пластине коллектора, а щупами замыкают следующую секцию якоря и т.д., проверяя, таким образом, последовательно все секции обмотки. При отсутствии замыканий витков в испытываемых секциях и отсутствии замыкания пластин коллектора ток, измеренный индикатором для каждой отдельной секции не должен отличаться более чем на ± 1 деление шкалы.

Рис.14.5.1. Схема проверки обмотки якоря на индукционном приборе

1 – щупы; 2 – индикатор (миллиамперметр); 3 – реостат; 4 – коллектор якоря

Проверку производят при одном выбранном положении пластин коллектора для всех секций. При этом щупы индикатора должны оставаться

неподвижными, а якорь необходимо поворачивать, так как при несоблюдении этого условия миллиамперметр может регистрировать неодинаковый ток при исправных секциях и отсутствии замыканий пластин коллектора.

Если стрелка индикатора не отклоняется, то в проверяемой секции имеется обрыв. При замыкании щупом короткозамкнутой секции показания миллиамперметра будут значительно ниже, чем на исправных секциях. В случае замыкания пластин коллектора между собой стрелка индикатора будет оставаться на нулевом делении шкалы.

Прибор ППЯ имеет контактное устройство и контрольную лампу для определения замыкания обмотки на корпус. Коснувшись поочередно пластин коллектора, проверяют отсутствие замыкания обмотки и коллектора на корпус.

Аналогичным способом можно проверить замыкание на корпус любых изолированных деталей генератора.

Оборудование и приборы: прибор для проверки автомобильных генераторов и стартеров; контрольная стальная пластинка; плакаты по устройству генератора и стартера; руководство по эксплуатации прибора; якорь стартера.

Порядок выполнения работы

Вначале следует определить короткозамкнутую секцию якоря. Уложить якорь на полюса прибора, как показано на рис. 14.5.1. Для удобства поворачивания закрепить на конце вала якоря специальное приспособление и включить переключатель в положение «2».

Пластины контактного устройства прижать к двум рядом расположенным пластинам коллектора, на которых ЭДС имеет максимальное значение. При помощи ручки регулирующего устройства стрелку индикатора в средней части шкалы.

Не отнимая контактного устройства, поворотом якоря на несколько миллиметров вперед и назад найдите положение якоря, при котором стрелка индикатора максимально отклонится. Запомните это показание.

Поворачивайте якорь так, чтобы рядом расположенная пластина коллектора занимала положение предыдущей. Показания прибора при этом не должны отличаться более чем на ±1 деление шкалы. Проверьте таким образом весь коллектор. Если имеется короткозамкнутая секция, то при касании коллекторных пластин этой секции стрелка индикатора упадет до нуля (если короткое замыкание близко к коллектору). Показания будут значительно ниже, чем на остальных секциях, если короткое замыкание между витками в центре якоря или на противоположном коллектору конце якоря. Показания миллиамперметра занесите в таблицу 14.5.1.

Результаты наблюдений при проверке якоря

Номер секции

Показания миллиамперметра

Определение короткозамкнутой секции при помощи стальной пластины производится следующим образом. Не снимая якоря с прибора, поставьте переключатель в положение «2». Возьмите стальную пластину и, слегка касаясь поверхности якоря, медленно поворачивайте якорь вокруг своей оси. При наличии короткого замыкания в какой-либо секции стальная пластина будет притягиваться и вибрировать над пазами, в которых расположена короткозамкнутая секция.

Определение замыкания на «массу» производится при помощи контактного устройства из комплекта принадлежностей прибора.

Установите переключатель в положение «0». Коснитесь поочередно двух или трех пластин коллектора штырем контактного устройства, нажимая при этом на рукоятку до упора. Если обмотка якоря на «массу» не замкнута, то лампа не загорится. Загорание лампы указывает на наличие замыкания.

Место замыкания определяется с помощью индикатора и контактного устройства в следующем порядке. Поставьте переключатель в положение «2». Возьмите контактное устройство и выдвиньте до упора верхнюю пластину. Коснитесь одной пластиной «массы» якоря, а второй поочередно трех пластин коллектора. При этом будет заметно отклонение стрелки индикатора.

Рукояткой регулировочного устройства установите стрелку индикатора на удобную для отсчета отметку шкалы. Поворачивая якорь, прикасайтесь поочередно одной пластиной контактного устройства к каждой пластине коллектора, а другой – к «массе» якоря.

По мере приближения к замкнутому на «массу» витку показания индикатора будут уменьшаться. Если замыкание близко к коллектору, то показание прибора будет почти равным нулю, или значительно меньше первоначального, если замыкание будет в середине якоря.

Содержание отчета

Отчет должен содержать: номер, наименование, цель и содержание работы; результаты измерений; заключение о техническом состоянии якоря.

Контрольные вопросы

1. Принцип действия прибора ППЯ?

2. Основные неисправности якорей?

3. Как производится поиск неисправностей якоря на приборе ППЯ?

Лабораторная работа 6

Дата добавления: 2018-05-31 ; просмотров: 833 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Читайте также: