Индикатор короткозамкнутых витков своими руками: почему коротит

Определитель короткозамкнутых витков своими руками — Справочник металлиста

При ремонте двигателей и генераторов, это устройство может стать очень полезным. Схема прибора и его работа очень проста и доступна для сборки даже новичкам.

Благодаря этому тестеру станет возможным проверка любых трансформаторов, генераторов, дросселей и разнообразных катушек, индуктивностью от 200 мкГн до 2 Гн.

Аппарат позволит определить не только целостность проверяемой обмотки, но также поможет выявить межвитковое замыкание, способен проверить p-n переходы у кремниевых транзисторов или диодов.

Проверка якоря на межвитковое замыкание

Электрические машины состоят из ротора и статора.  Статор представляет собой неподвижные обмотки, уложенные в корпус. Якорь — это подвижная часть, поэтому на нее как правило попадают частички грязи и смазки и под воздействием температуры образуется  окисленный налет.

Он может послужить причиной неисправной работы или выхода из строя ротора электрической машины. Обнаруживается он визуальным осмотром. Нагар может стать причиной межвиткового замыкания в якоре. Как таковой, ротор электродвигателя при  нормальных условиях эксплуатации не изнашивается.

Со временем подлежат замене только токосъемные щетки, если их длина уже не соответствует допустимому размеру. Однако длительные нагрузки становятся причиной нагрева обмоток статора, что в результате и способствует образованию нагара.

Межвитковое замыкание якоря может случиться при механических повреждениях. Недопустимо на трущихся поверхностях наличие сколов, вмятин, царапин и трещин. Замыкание между витками обмоток якоря происходит в случае выхода со строя подшипниковых узлов.

Тогда якорь перекашивается, что приводит к повреждению ламелей. Еще одной причиной замыкания является воздействие влаги. При попадании капель воды на металлические поверхности начинается процесс коррозии.

Ржавчина затрудняет вращение якоря, токовые нагрузки растут, происходит нагрев в следствии чего может отслаиваться припой, что в свою очередь при длительной эксплуатации может привести к межвитковому замыканию.

Диагностировать эту неисправность возможно и в домашних условиях. Проводят эту процедуру при помощи катушки индуктивности, называемую дросселем.

При помощи данного устройства, вам удастся узнать направление сброса, а также порядок, в котором катушки обмотки подключены к ламелям коллектора.

Таким образом, осуществляется проверка якоря на межвитковое замыкание.

Прибор для проверки межвиткового замыкания – схема

Для определения межвиткового замыкания существуют специальные тестеры-пробники, в основе которых лежат различные физические явления. Схему одного из таких приборов мы уже рассматривали ранее. Но сегодня у нас более экзотическая схема, которая описывалась в журнале «Радиоконструктор 03/2007 стр. 17″. Такой прибор способен автоматически определить, есть ли в обмотке обрыв, или выявить межвитковое замыкание.

В основе этого индикатора лежит принцип самоиндукции. На тестируемую катушку подаются импульсы звуковой частоты. Генератор импульсов собран на VT1-VT2, а частота его зависит от C1-C2 (должна быть в звуковом диапазоне). Транзисторы VT3-VT4 развязывают генератор от тестируемой катушки и обеспечивают необходимое значение импульсов тока, которые подаются на катушку.

Если катушка исправна, на ее выводах появятся импульсы обратной полярности. ДиодD1 выделяет эти импульсы самоиндукции тестируемой катушки и подает их к базе VT5. Транзисторы VT5-VT6 усиливают импульсы самоиндукции и подают усиленный сигнал на динамик Гр.1. Если в катушке есть межвитковое замыкание – ее индуктивность сильно падает, ЭДС самоиндукции будет иметь незначительную величину, недостаточную для открытия VT5 и звучания динамик Гр.1.

Транзисторы VT7-VT8 отвечают за работу светодиодов HL1 и HL2. Когда в катушке есть обрыв – горит HL2, если же обрыва нет – открываются транзисторы VT7—VT8 и загорается HL1, а HL2 шунтируется и тухнет.

Изменение сопротивления

Определение межвитковое замыкание позволяет существенно упростить ремонтные работы. Чтобы качественно проверить мотор на факт сопротивления изоляции, опытные электрики активно используют мегометр с напряжением 500 В. Таким приспособлением можно безошибочно измерить сопротивление изоляции обмоток двигателя. Если электродвигатели обладают напряжением 12 В или 24 В, то без помощи тестера просто не обойтись. Изоляция таких обмоток не рассчитана на испытание под максимальным напряжением. Производитель всегда в паспорте к агрегату указывает оптимальное значение. Если тестирование показало, что сопротивление изоляции гораздо меньше оптимальных 20 Мом, то обмотки обязательно разъединяют и тщательно проверяют каждую по отдельности. Для собранного мотора показатель не должен быть ниже положенных 21 Мом. Если изделие долгое время пролежало в сыром месте, то перед эксплуатацией его обязательно просушивают в течение нескольких часов накальной лампой.

Причины неисправностей

Межвитковое замыкание электродвигателя не является редкой проблемой. Такая неисправность встречается в 50% всех случаев поломок. Ситуация может возникнуть из-за повышенной нагрузки на электроустановку. Неправильная эксплуатация агрегата часто влечет за собой преждевременные поломки. Номинальную нагрузку можно определить по паспорту установки. Перегрузка может быть спровоцирована механическим повреждением самого мотора. Сухие либо заклинившие подшипники часто вызывают замыкание. Не исключен факт заводского брака. Если электродвигатель хранится в ненадлежащих условиях, то это всегда чревато тем, что обмотка просто отсыреет.

Прибор для обнаружения короткозамкнутых витков

Прибор, принципиальная схема которого приведена на рисунке, предназначен для обнаружения короткозамкнутых витков и обрывов обмоток в трансформа­торах, катушках и рамках измерительных головок (без металлического каркаса).

Кроме того, его можно использовать как вольтметр для измерения напряжений по­стоянного тока до 250 В при пределах измерения 0,5; 5; 25 и 250 В. Точность изме­рения не хуже ±2,5%. Питание осуществляется от одной батареи 3336Л.

Прибор содержит блокинг-генератор, собранный на транзисторе T1, и вольт­метр.

Блокинг-генератор выполнен по обычной схеме и при подаче на него напряже­ния питания кнопкой Кн1 вырабатывает колебания частотой около 85 кГц. К обмот­ке II трансформатора Тр1 блокинг-генератора через выпрямитель на диодах Д1 и Д2 подключен измерительный прибор ИП1.

Он регистрирует величину тока вы­прямителя. Отклонение стрелки прибора устанавливают резисторами R2 «Усиле­ние» и R4 «Чувствительность». При включенной кнопке Кн1, т. е.

генерации бло- кинг-генератора, добиваются резисторами R2 и R4 отклонения стрелки измери­тельного прибора на последнюю отметку шкалы.

Трансформатор блокинг-генератора намотан на стержневом сердечнике из феррита, на свободный конец которого одевают катушку, проверяемую на наличие короткозамкнутых витков. Если короткозамкнутых витков нет, то катушка не оказы­вает влияния на работу блокинг-генератора и стрелка прибора отклонится на по­следнюю отметку шкалы при нажатии кнопки Кн1.

Если же короткозамкнутые витки имеются, то за счет большого вносимого зату­хания в контуре блокинг-генератора колебания не возникают и стрелка прибора останется на нулевой отметке шкалы.

При проверке обмотки катушки на обрыв один из выводов подключают к гнезду «5 В», а другой — к штепселю «Пробник».

Стрелка прибора отклонится до какой-то отметки шкалы в зависимости от сопротивления обмотки. При обрыве об­мотки стрелка останется на нулевой отметке шкалы.

Вольтметр прибора состоит из измерительной головки ИП1 и добавочных рези­сторов R5-R9. Кроме измерения напряжений в различных устройствах, вольтмет­ром можно контролировать напряжение батареи питания. Для этого необходимо нажать на кнопку Кн2 и батарея будет подключена к вольтметру.

Трансформатор прибора выполнен на каркасе из электрокартона толщиной 0,5 мм; диаметр каркаса — 9, а длина — 70 мм. Все обмотки намотаны в один слой, виток к витку. Обмотка I содержит 40, обмотка II — 120, а III — 250 витков провода ПЭВ-2 0,15. В трансформаторе применен стержневой сердечник из феррита М400НН 160×8.

В приборе применена измерительная головка М592 на 50 мкА с сопротивлени­ем рамки 2,25 кОм. Резисторы R1, R3 — УЛМ, R2vR4 — СПО-0,25.

Прибор собран в корпусе от омметра М57 размерами 1 20x70x40 м м .

Налаживание блокинг-генератора сводится к определению правильности вклю­чения обмоток / или //. Если обмотки включены правильно, то при нажатии на кноп­ку Кн 1 стрелка прибора ИП1 отклонится на какую-то отметку шкалы. Если же от­клонения стрелки не произойдет, то необходимо поменять выводы одной из об­моток.

Налаживание вольтметра заключается в подборе добавочных резисторов так, чтобы сопротивление их было близко к рассчитанным по формуле:

где R^B – суммарное сопротивление добавочных резисторов, Ом; U — макси­мальная величина измеряемого напряжения, В; iP — ток полного отклонения стрел­ки прибора, мА; RP — сопротивление рамки прибора, Ом.

Схема прибора для проверки межвиткового замыкания

Схема прибора описывалась в журнале «Радио» №7 за 1990 год, но до сих пор не потеряла свою актуальность благодаря своей простоте и надежности. С таким пробором проверка межвиткового замыкания осуществляется за считанные секунды.

Собранный для сайта тестер немного отличается от этой схемы. О внесенных изменениях в схему читаем в конце статьи.

Основу тестера составляет измерительный генератор. Он собран на транзисторах VT1, VT2.  Частота этого генератора не постоянная и зависит от колебательного контура, который образуется конденсатором С1, а также подключаемой катушкой, она подсоединяется к ХР1 и ХР2. Резистором R1 устанавливается нужная глубина положительной обратной связи, для обеспечения надежной работы измерительного генератора. VT3, включен в диодном режиме, он создает нужный сдвиг напряжения между эмиттером VT2 и базой VT4.

При сборке устройства целесообразно проверять правильность схемы постепенно. Проверку работоспособности генератора импульсов можно осуществить подключением переменного резистора на 1 кОм, как показано на схеме. Вращая движок этого резистора можно убедиться, что генератор импульсов работает правильно во всех режимах

При установки сопротивления 200-300 Ом, важно убедиться, что происходит мигание светодиода

Работа тестера осуществляется следующим образом. Если выводы тестера замкнуты, измерительный генератор не возбуждается вовсе, VT2 будет открытым. Напряжения на эмиттере VT2, а значит, на базе транзистора VT4 будет недостаточно, что бы заработал генератора импульсов. VT5, VT6 в таком случае будут открыты, а диод будет гореть постоянно, что сигнализирует о целостности цепи.

В случае подключения к измерительным выводам устройства исправной катушки,  припустим, осуществляется проверка трансформатора на межвитковое замыкание, а также произведя подстройку с помощью R1, измерительный генератор начнет возбуждаться. На эмиттере VT2 напряжение будет увеличиваться, это все приведет к увеличению напряжения смещения на базе VT4, а также пуска генератора импульсов. Диод должен мигать.

Если окажется, что обмотка, которую проверяют, имеет короткозамкнутые витки, тогда измерительный генератор не будет возбуждаться, а прибор заработает также, как и в случе замкнутых выводов (контрольный диод засветится).

Когда измерительные выводы будут отключены или появится обрыв, тогда  VT2 будет закрыт. Напряжение на его эмиттере, а это значит, что и на базе VT4 возрастает. Он открывается до насыщения, а колебания генератора импульсов будут сорваны. VT5, VT6 закроются, а контрольный диод не засветиться вовсе.

Еще одной особенностью этого тестера есть возможность проверки p-n переходов. Подключая к аппарату кремниевый диод или транзистор (анод к ХР1, катод к ХР2), контрольный светодиод должен мигать. При пробое светодиод просто горит, а в случае обрыва не светится.

Вместо VT1— VT3 можно ставить  КТ358В или КТ312В. КТ361Б легко заменяются на КТ502, КТ209. При использовании светодиода необходимо последовательно с ним включать сопротивление около 30-60 Ом.; питания прибора осуществляется от источника — 3В. При использовании кроны целесообразно применить стабилизатор на 3,3В.

Иногда в крайнем правом положении переменного резистора, а также разомкнутых щупах тестера диод может засветиться. Необходимо изменить сопротивление резистора R3 (немного его увеличить), добиться, чтобы диод потух.

Когда проверяются катушки небольшой индуктивности, интенсивность перестройки переменного резистора, возможно, будет чрезмерной. Можно с легкостью выйти из этого положения включением последовательно с резистором R1 дополнительного переменного резистора с небольшим максимальным сопротивлением, например 1 кОм.

Чем опасно появления короткозамкнутых витков в обмотке трансформатора

Появление на обмотке считается дефектом оборудования, которое следует устранять. Электротехническая схема указывает, что подтвержденной частью обмотки является первичная. Та, на которой есть они, является вторичной. Для устранения дефектов используются методики, основанные на знании о параметрах возникающей магнитной связи между частями обмотки.

Действие напряжения импульса неразрывно связно не только с поврежденной частью обмотки. Воздействие влияет на работу первичной части, которая дефектов не имеет. Проявляется действие короткозамкнутых контуров прежде всего в резких и ничем не обусловленных скачках напряжения

Обратите внимание, что:

• для устранения проблемы необходим расчет параметров витка;
• если характеристики первичного и вторичного витков похожи, то скачок напряжения будет максимальным;
• идентичные характеристики витков приводят к увеличению рассеивающего коэффициента.

В результате наличия витков короткозамкнутого контура возникают скачки напряжения. Но это не единственная серьезная проблема, требующая рассмотрения и решения. Поражается вторичная обмотка из-за рассеивания магнитного потока, возникает короткое замыкание в этой части. Явление грозит выходом их строя конструктивных узлов механизма и тех приборов, которые оно питает (по крайней мере одновременное их отключение от сети или переброс в атомический режим работы от аккумуляторов). Также возникает опасность поражения электрическим током. Безусловно, диагностика трансформатора (обязательная визуальная и при помощи прибора) является обязательным методом безопасности на производстве.

Механизм образования витков

Механизм образования завихрений в трансформаторе стандартный для любых типов оборудования. Общий поток при прохождении делится на первый поток, который распределяется по плоскостям, которые не охвачены витками полюса. Второй поток электромагнита находится на плоскости, которая принадлежит кв. На втором образуется ЭДС, приводящая к токовому импульсу. При этом возникает определенного значения угол, который определяется индуктивностью.

Одновременно с прохождением потока возникает сила притяжения. Она складывается из двух составляющих, которые сдвинуты во времени. Пульсация (амплитудные соотношения) определяется сугубо углом сдвига, который возникает между двумя потоками в области действия. Угол никогда не превышает значение 90 градусов. Обычно его значение лежит между 50 и 80 градусами. Объясняется это тем, что достигнуть сдвига потоков на прямой угол невозможно.

Короткозамкнутый виток в трансформаторе: что это такое?

Короткозамкнутый дефект представляет собой нарастание потока магнитной энергии. Происходит это при включении электромагнита при средних показателях напряжения трансформатора. Падение потока наблюдается при отключении.

Находится на двух стержнях сердечника. Но в зависимости от конструктивных узлов и характеристик трансформатора изменяется.

Особенность его в том, что складываться основным энергетическим потоком. Устанавливается параметр в сторону отставания, при этом угол, наблюдаемый между первичным и вторичным токами, уменьшается. При этом изменяется не только величина потока, но фаза, что является важным показателем. В обязательном порядке используются специальные механизмы для определения этого угла.

Как отремонтировать якорь в домашних условиях

Из-за якоря происходит треть поломок шуруповёрта. При каждодневном интенсивном режиме работы неисправности могут возникнуть уже в первые полгода, например, при несвоевременной замене щёток. При щадящем использовании шуруповёрт продержится год и более.

Якорь можно спасти, если не нарушена балансировка. Если во время работы прибора слышен прерывистый гул и идёт сильная вибрация, то это нарушение балансировки. Такой якорь подлежит замене. А отремонтировать можно обмотку и коллектор. Небольшие короткие замыкания устраняются. Если повреждена значительная часть обмотки, её можно перемотать. Изношенные и сильно повреждённые ламели проточить, нарастить или впаять. К тому же не стоит браться за ремонт якоря, если вы неуверены в своих возможностях. Лучше его заменить или отнести в мастерскую.

Проточка коллектора

Со временем на коллекторе образуется выработка от щёток. Чтобы от неё избавиться, необходимо:

• Проточить коллектор, используя резцы для продольного обтачивания, то есть проходные резцы. Проходной прямой резец
• Ещё нам необходим обратный конус для центрирования по подшипнику. Сделайте в нём отверстие до 8 мм.

  Обратный конус

• Так как медь тягучая, отрегулируйте станок на количество оборотов от 600 до 1500 в минуту.
• Первичная подача по половине деления. Когда резец слегка коснётся изделия, произведите продольную проточку всего коллектора. По образовавшемуся блестящему рисунку вы увидите состояние ламелей, все неровности поверхностей.
• Если коллектор ровный, то проточка будет равномерной.
• Если есть ямки, то продолжайте проточку, пока поверхность не выровняется.
• Для последнего прохода нужно подать резец на одну четвёртую от деления.
• Для полировки возьмите наждачную бумагу с тысячной зернистостью и включите станок так, чтобы якорь вращался в ту сторону, в которую вращается во время работы.

Не забудьте очистить ротор от стружки, чтобы не произошло замыкания.

Видео по теме

Как перемотать якорь

Перед тем как разобрать якорь, запишите или зарисуйте направление обмотки. Оно может быть влево или вправо. Чтобы его определить правильно, посмотрите на торец якоря со стороны коллектора. Наденьте перчатки, возьмите острые кусачки или ножовку по металлу. Удалите лобовые части обмотки. Коллектор нужно почистить, а снимать необязательно. Аккуратно, не повреждая пазовые изоляторы, выбейте стержни оставшихся частей обмотки с помощью молотка и металлического зубила.

Видео: Снимаем обмотку

Надфилем, не повреждая плёнки изолятора, удалите остатки пропитки. Посчитайте проводники в пазу. Высчитайте число витков в секции и измерьте диаметр провода. Нарисуйте схему. Нарежьте из картона гильзы для изоляции и вставьте их в пазы.

Видео: Намотка влево и вправо

После намотки сварите выводы секций с петушками коллектора. Теперь проверьте обмотку тестером и индикатором короткого замыкания. Приступайте к пропитке.

Инструкция по пропитке (с учётом регулятора числа оборотов)

• Убедившись в отсутствии проблем, отправьте якорь в электродуховку на прогрев для лучшего протекания эпоксидной смолы.
• После прогрева поставьте якорь на стол под наклоном для лучшего растекания по проводам. Капните смолой на лобовую часть и медленно крутите якорь. Капайте до появления клея на противоположной лобовой части.

  Пропитка под наклоном

• Расположите якорь горизонтально и капайте на обе лобовые части. Крутите якорь до потери текучести.
• Оставьте в вертикальном положении до полной полимеризации. Сушка якоря на воздухе до полимеризации

В конце процесса слегка проточите коллектор. Балансируйте якорь при помощи динамической балансировки и болгарки. Теперь проточите окончательно на подшипнике. Необходимо прочистить пазы между ламелями и отполируйте коллектор. Сделайте окончательную проверку на обрывы и замыкания.

Особенность обмотки для болгарок с регулируемым числом оборотов в том, что ротор намотан с запасом мощности. Плотность тока влияет на число оборотов. Сечение провода завышено, а количество витков занижено.

Как найти межвитковое замыкание

Замыкание витков легко определить, для этого есть несколько методов

Во время работы электродвигателя обратите внимание на неравномерный нагрев статора. Если одна его часть нагрелась больше, чем корпус двигателя, то необходимо остановить работу и провести точную диагностику мотора

Существуют приборы для диагностики замыкания витков, можно проверить токовыми клещами. Нужно измерить нагрузку каждой фазы по очереди. При разнице нагрузок на фазах надо задуматься о наличии межвиткового замыкания. Можно перепутать витковое замыкание с перекосом фаз сети питания. Чтобы избежать неправильной диагностики, надо измерить приходящее напряжение питания.

Обмотки проверяют мультиметром путем прозвонки. Каждую обмотку проверяем прибором отдельно, сравниваем результаты. Если замкнуты оказались всего 2-3 витка, то разница будет незаметна, замыкание не выявится. С помощью мегомметра можно прозвонить электромотор, выявив наличие замыкания на корпус. Один контакт прибора соединяем с корпусом мотора, второй к выводам каждой обмотки.

Если нет уверенности в исправности двигателя, то необходимо произвести разборку мотора. При разборе нужно осмотреть обмотки ротора, статора, наверняка будет видно место замыкания.

Наиболее точным методом проверки замыкания между витками обмоток является проверка понижающим трансформатором на трех фазах с шариком подшипника. Подключаем на статор электромотора в разобранном виде три фазы от трансформатора с пониженным напряжением. Кидаем шарик подшипника внутрь статора. Шарик бегает по кругу – это нормально, а если он примагнитился к одному месту, то в этом месте замыкание.

Можно вместо шарика применить пластинку от сердечника трансформатора. Ее также проводим внутри статора. В месте замыкания витков, она будет дребезжать, а где замыкания нет, она просто притянется к железу. При таких проверках нельзя забывать про заземление корпуса двигателя, трансформатор должен быть низковольтным. Опыты с пластинкой и шариком при 380 вольт запрещаются, это опасно для жизни.

Как поменять старый редуктор на новый

Болгарки отличаются размерами, мощностью, производителями, но принцип компоновки комплектующих одинаковый. Новый якорь двигателя болгарки подбирается строго в соответствии с моделью вашего инструмента.

• После откручивания всех крепёжных болтов кожуха, корпуса и редуктора вынимаем редуктор с якорем из корпуса. Обычно редуктор и якорь жёстко крепятся друг к другу. Чтобы их разъединить необходимо разобрать редуктор.

  Редуктор с якорем

• Открутите болты крепления.
• Вал ротора прикручен к корпусу редуктора гайкой. Открутите её. Снимите шестерню.
• Далее, идёт подшипник. Чтобы его снять, иногда достаточно постучать деревянным бруском по корпусу редуктора. Но чаще всего прикипевший подшипник не снимается без некоторых хитростей. Между крыльчаткой и подшипником стоит пластина, которая прикручена двумя болтами к редуктору. Чтобы до них добраться, отломите кусок пластмассовой крыльчатки или разогретым гвоздём прожгите два симметричных отверстия. Второе отверстие необходимо для балансировки, если вы не собираетесь менять крыльчатку.
• Открутите оба болта, постучите деревянным бруском по корпусу редуктора, и якорь отсоединится от него. При этом подшипник останется на валу. Снимите съёмником все подшипники с вала.

Видео: как снять и в чём могут быть трудности

Новый подшипник посадите в корпус редуктора со стороны ротора. Прикрутите пластину, из-за которой была сломана крыльчатка. Внутрь корпуса вставьте шестерню и наживите гайку так, чтобы она вошла в пазы шестерни. На новый якорь наденьте крыльчатку, вставьте якорь в корпус редуктора. Закрутите гайку.

Самостоятельная намотка трансформатора

Нет трансформатора? Мотайте сами. Катушка – провод ПЭДТ-200, диаметр 0,35. Витков приблизительно 1500 с плюсом – сопротивление 40 Ом получилось, потом пропитать лаком и все высушить в печке, будет качественная и монолитная катушка. Цена прибора для проверки якорей выходит сущие копейки, так что пробуйте – все работает отлично!

Если не хотите собирать плавный регулятор тока на микросхеме 2008 – сделайте проще. Возьмите две катушки, переключаемые переключателем, более мощный ток и меньший. Для тестирования различных роторов.

Вначале положите якорь в конус и приложите пластину, когда она трясется это означает что поврежден ротор, когда она не дрожит в любой точке ротора, тогда можно быть уверенным, что короткое замыкание между катушками отсутствует.

Сердечник трансформатора лучше всего разрезать с помощью шлифовального станка, а концы в местах резания сжимаются стопорным зажимом, небольшими тисками. Что касается максимума угла, покажем его на картинке. Желтый цвет уже является крайним случаем для небольших роторов, оптимальным будет зеленый. В идеале иметь 3 таких сердечника на все случаи проверок.