Устройство якоря электродвигателя: конструкция, принцип работы и ремонт

Что такое якорь электродвигателя. Как устроен якорь. Какие бывают неисправности якоря. Как проводится ремонт якоря электродвигателя. Какие этапы включает профессиональный ремонт якоря.

Что представляет собой якорь электродвигателя

Якорь является ключевым элементом электродвигателя постоянного тока, от которого во многом зависит его работоспособность. Это подвижная часть двигателя, которая вращается внутри статора.

Основные функции якоря:

  • Преобразование электрической энергии в механическую
  • Создание вращающего момента двигателя
  • Обеспечение вращения вала двигателя

Конструктивно якорь представляет собой цилиндр, на который намотаны обмотки из медного провода. Обмотки якоря подключаются к коллектору — устройству для подвода тока.

Устройство и конструкция якоря электродвигателя

Якорь электродвигателя постоянного тока имеет следующую конструкцию:

  • Сердечник якоря — цилиндр из листов электротехнической стали
  • Обмотка якоря — медные проводники, уложенные в пазы сердечника
  • Коллектор — набор медных пластин для подвода тока к обмотке
  • Вал якоря — стальной стержень, на который насажен сердечник
  • Балансировочные грузы — для устранения дисбаланса при вращении

Сердечник якоря собирается из тонких листов электротехнической стали для уменьшения потерь на вихревые токи. В пазы сердечника укладывается обмотка из изолированного медного провода. Концы обмотки припаиваются к пластинам коллектора.


Принцип работы якоря в электродвигателе

Принцип работы якоря электродвигателя основан на взаимодействии магнитных полей статора и якоря:

  1. При подаче напряжения на обмотку якоря в ней возникает ток
  2. Вокруг проводников обмотки образуется магнитное поле
  3. Это поле взаимодействует с полем статора
  4. В результате возникает вращающий момент
  5. Под действием момента якорь и вал начинают вращаться

Коллектор обеспечивает постоянное изменение направления тока в обмотке якоря, что поддерживает его непрерывное вращение. Это позволяет преобразовывать электрическую энергию в механическую работу вращения вала.

Основные неисправности якоря электродвигателя

Наиболее распространенные неисправности якоря электродвигателя:

  • Межвитковое замыкание в обмотке якоря
  • Обрыв провода обмотки
  • Замыкание обмотки на корпус
  • Нарушение пайки проводов к коллектору
  • Износ и повреждение коллектора
  • Искривление или биение вала якоря
  • Ослабление крепления сердечника на валу

Эти неисправности приводят к нарушению нормальной работы двигателя, повышенному искрению на коллекторе, перегреву обмотки и снижению мощности. При их обнаружении требуется ремонт якоря.


Диагностика неисправностей якоря электродвигателя

Для выявления неисправностей якоря проводится его диагностика, которая включает:

  1. Внешний осмотр якоря на наличие повреждений
  2. Проверка сопротивления и целостности обмотки
  3. Измерение сопротивления изоляции обмотки
  4. Проверка на межвитковое замыкание
  5. Измерение биения вала и коллектора
  6. Проверка пайки проводов к пластинам коллектора

Диагностика позволяет точно определить характер неисправности и объем необходимого ремонта якоря. Она выполняется с помощью специальных приборов и оборудования в условиях сервисного центра.

Этапы профессионального ремонта якоря электродвигателя

Профессиональный ремонт якоря электродвигателя включает следующие основные этапы:

  1. Разборка якоря и удаление старой обмотки
  2. Проверка состояния сердечника и вала
  3. Изготовление и укладка новой обмотки
  4. Пропитка обмотки лаком и сушка
  5. Проточка и шлифовка коллектора
  6. Балансировка якоря
  7. Сборка и контрольные испытания

При необходимости выполняется ремонт или замена вала, перешихтовка сердечника, замена подшипников. Все работы проводятся на специализированном оборудовании квалифицированными специалистами.


Преимущества профессионального ремонта якоря

Профессиональный ремонт якоря электродвигателя имеет ряд важных преимуществ:

  • Высокое качество выполнения работ
  • Использование современного оборудования
  • Применение качественных материалов
  • Гарантия на выполненный ремонт
  • Восстановление рабочих характеристик двигателя
  • Увеличение срока службы электродвигателя

Профессиональный подход позволяет устранить неисправность и вернуть якорю электродвигателя его первоначальные технические характеристики. Это обеспечивает надежную и эффективную работу двигателя в дальнейшем.

Профилактика неисправностей якоря электродвигателя

Чтобы избежать серьезных поломок якоря, рекомендуется проводить следующие профилактические мероприятия:

  • Регулярная очистка якоря от пыли и загрязнений
  • Проверка состояния изоляции обмотки
  • Контроль состояния коллектора и щеток
  • Своевременная замена изношенных щеток
  • Периодическая проточка коллектора
  • Контроль уровня вибрации при работе
  • Соблюдение режимов работы двигателя

Профилактика позволяет своевременно выявлять и устранять мелкие неисправности, предотвращая серьезные поломки якоря. Это повышает надежность работы электродвигателя и продлевает срок его службы.



Устройство для пропитки якоря тягового электродвигателя

 

Полезная модель относится к области электротехники, в частности к технологическому оборудованию для ремонта электрических машин, а именно для пропитки якорей тяговых электродвигателей. Внутри автоклава размещена технологическая оснастка, включающая размещенное на дне автоклава резиновое уплотнение, на котором расположена стальная цилиндрическая подставка. На подставке размещена стальная обечайка цилиндрической формы. К дну обечайки (снаружи) подведены четыре технологических трубопровода, соединенные с подающим трубопроводом. На дне обечайки имеется круглая резиновая прокладка, на которую устанавливается якорь электродвигателя. Технический результат — экономия пропитывающего материала, исключение попадания в его состав пыли, повышение уровня пожарной безопасности.

Полезная модель относится к области электротехники, в частности к технологическому оборудованию для ремонта электрических машин, а именно для пропитки якорей тяговых электродвигателей.

Пропитка якоря пропитывающим материалом, в частности лаком или компаундом, необходима для повышения электроизоляционной стойкости, цементации обмоток и изоляционных материалов, создания защитной пленки, препятствующей попаданию влаги во внутренние конструкции.

Известна установка для электровакуумного восстановления и ремонта изоляции электротехнических изделий (патент RU 2191461 С1 7 Н02К 15/00, Н02К 15/12 опубл. 20.10.2002), содержащая оборудование для пропитки и сушки изоляции и деструкции изоляции изделий. Пропитку изоляции электротехнических изделий в установке осуществляют с помощью оборудования, состоящего из вакуумного насоса, накопителя лака, автоклава и системы трубопроводов для откачивания воздуха и для подачи пропитывающего материала (лака) с запорными устройствами, в качестве которых использованы быстродействующие вакуумные задвижки. Указанное оборудование и выбрано в качестве аналога заявляемой полезной модели. Однако оно имеет следующие недостатки:

1. Для пропитки электротехнических изделий, в частности якоря тягового двигателя в условиях вакуум-нагнетания, при заполнении автоклава пропитывающим материалом, требуется большой его расход (минимум 1500 кг лака или компаунда), сам же якорь впитывает в свою изоляцию только 11 кг.

2. При полном заполнении автоклава пропитывающий материал попадает на внутренние поверхности якоря, например вентиляционные каналы и элементы вала, не требующие покрытия слоем термоизоляции. Частицы пыли, содержащиеся на этих поверхностях, попадают в пропитывающий материал, снижая при этом его электроизоляционные свойства, что в процессе эксплуатации может привести к пробою изоляции.

Технической задачей предлагаемой полезной модели является создание технологической оснастки, позволяющей качественно пропитать якорь в условиях автоклава (вакуум-нагнетания), обеспечивая при этом экономию пропитывающего материала и пожарную безопасность при эксплуатации изделия.

Для достижения технического результата, устройство для пропитки якоря тягового электродвигателя, содержащее вакуумный насос, систему трубопроводов для откачивания воздуха и подачи пропитывающего материала, запорные устройства, накопитель пропитывающего материала и автоклав, согласно полезной модели, автоклав снабжен технологической оснасткой, включающей цилиндрический сосуд, расположенный с возможностью вертикального размещения в нем якоря тягового электродвигателя и заполнения пропитывающим материалом, и трубопроводами, связанными с подающим трубопроводом.

При этом:

— сосуд установлен на подставке с двойным дном;

— дно сосуда имеет отверстие для прохода вала якоря;

— на дне сосуда размещено уплотнительное кольцо, например, из резины;

— между подставкой и дном расположено уплотнительное кольцо.

Для экономии пропитывающего материала и исключения попадания в его состав пыли внутри автоклава размещена технологическая оснастка, включающая размещенное на дне автоклава резиновое уплотнение, на котором расположена стальная подставка. На подставке размещен стальной сосуд цилиндрической формы. К дну сосуда (снаружи) подведены четыре технологических трубопровода, соединенные с подающим трубопроводом. На дне сосуда имеется круглая резиновая прокладка, на которую устанавливается якорь электродвигателя.

1. Вертикальное размещение якоря электродвигателя в сосуде и заполнение его малым объемом лака или компаунда исключают попадание пыли с внутренних поверхностей якоря в состав пропитывающего материала, в результате чего его электроизоляционные свойства не снижаются, что способствует повышению уровня пожарной безопасности.

Сущность полезной модели поясняется чертежом.

На фигуре представлено заявляемое устройство для пропитки якоря тягового электродвигателя с вертикально расположенным внутри сосуда якорем.

Устройство содержит вакуумный насос, трубопровод для откачивания воздуха из автоклава с запорным устройством, накопитель пропитывающего материала (лака или компаунда) (на фигуре не показаны), соединенный с автоклавом 1 подающим трубопроводом 2, на котором размещено запорное устройство 3. На дне автоклава 1 размещена технологическая оснастка, включающая резиновое уплотнение круглой формы 4, с расположенной на нем стальной подставкой 5 цилиндрической формы с двойным дном. На подставке размещен сосуд 6 цилиндрической формы, диаметр которого превышает диаметр подставки 5. В сосуд вертикально установлен якорь 7. Дно сосуда 6 имеет центральное отверстие для прохода вала якоря 7 и четыре отверстия, расположенных по его кромке и равноудаленных друг от друга, к которым подведены четыре технологических трубопровода 8, соединяющиеся с подающим трубопроводом 2. На дне сосуда расположена круглая резиновая прокладка 9 с центральным отверстием. Сосуд предназначен для установки якоря электродвигателя и заполнения ее емкости пропитывающим материалом. Сосуд вмещает в себя 200-250 л пропитывающего материала. Автоклав пропитывающим материалом не заполняется. Вертикальное размещение якоря электродвигателя в сосуде и заполнение его малым объемом лака или компаунда исключают попадание пыли с внутренних поверхностей якоря в состав пропитывающего материала, в результате чего его электроизоляционные свойства не снижаются, что способствует повышению уровня пожарной безопасности.

Устройство для пропитки якоря электродвигателя работает следующим образом.

Открывают крышку автоклава 1 и устанавливают якорь электродвигателя 7 вертикально внутри сосуда 6 на резиновую прокладку 9, заводя при этом вал якоря в центральное отверстие дна сосуда. Крышку автоклава закрывают. Открывают запорное устройство, расположенное на трубопроводе откачивания воздуха (на фигуре не показаны). Запускается вакуумный насос (на фигуре не показан), и в автоклаве 1 создается вакуум. Воздух откачивают в течение 30 мин. Затем открывают запорное устройство 3 и пропитывающий материал (лак или компаунд) из накопителя поступает по подающему трубопроводу 2, через технологические трубопроводы 8 в сосуд 6. Заполнив емкость сосуда 6 до нужного уровня, запорное устройство 3 закрывают. Подача пропитывающего материала прекращается. Вакуум меняют на нагнетание воздухом из системы сжатого воздуха (на фигуре не показана). Воздух подается под давлением до 8 атм., в течение 30 мин для того, чтобы пропитывающий материал глубже проник и заполнил все щели якоря. Затем запорное устройство 3 открывают, пропитывающий материал под давлением выдавливается по технологическим трубопроводам 8 и подающему трубопроводу 2 в накопитель. Ожидают в течение 15-20 мин, пока весь лишний пропитывающий материал стечет в накопитель. После этого перекрывают подачу сжатого воздуха и выпускают в атмосферу избытки давления. Открывают крышку автоклава 1 и достают якорь.

1. Устройство для пропитки якоря тягового электродвигателя, содержащее вакуумный насос, систему трубопроводов для откачивания воздуха и подачи пропитывающего материала, запорные устройства, накопитель пропитывающего материала и автоклав, отличающееся тем, что автоклав снабжен технологической оснасткой, включающей цилиндрический сосуд, расположенный с возможностью вертикального размещения в нем якоря тягового электродвигателя и заполнения пропитывающим материалом, и трубопроводами, связанными с подающим трубопроводом.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сосуд установлен на подставке с двойным дном.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дно сосуда имеет отверстие для прохода вала якоря.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на дне сосуда размещено уплотнительное кольцо, например, из резины.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что между подставкой и дном расположено уплотнительное кольцо.

Неисправности и ремонт ламелей якоря электродвигателя

Якорь — подвижная часть электродвигателя постоянного тока, от которой во многом и зависит вся его работа. К поломке якоря могут привести механические повреждения, нарушение правил эксплуатации, перебои в электрической сети и неисправность проводки.

Якорь электродвигателя постоянного тока

Ремонт тяговых электродвигателей требуется в следующих случаях

  • Щетки плохо прижаты к коллектору, что не обеспечивает между ними должного контакта и может спровоцировать короткое замыкание.
  • Материал используемых щеток не соответствует типу коллектора, из-за чего они вступают в диссонанс. Очень часто электродвигатели выходят из строя именно из-за того, что их комплектующие подобраны неправильно.
  • Повышенное биение коллектора на валу якоря при вращении.
  • Обрыв обмотки якоря, короткозамкнутые витки в обмотке.
  • Сопротивление между обмоткой якоря и его сердечником слишком низкое/высокое, не соответствует норме. От сопротивления во многом зависит работа двигателя, поэтому любое его отклонение от нормы может неблагоприятно сказаться на работоспособности устройства.
  • Короткие замыкания.
  • Неисправность проводов.

Ремонт вала электродвигателя или всего якоря одновременно не стоит начинать самостоятельно — лучше довериться профессионалу, который обладает необходимым опытом и специальным оборудованием.

Стадии ремонта якоря электродвигателя

Ремонт ламелей якоря электродвигателя состоит из нескольких этапов, каждый из которых должен выполняться в специализированном сервисном центре на профессиональном оборудовании.

Основные этапы ремонта тяговых электродвигателей:

  • Якорь достается из устройства, проводится его чистка от пыли и других видов загрязнения.
  • Диагностика устройства для определения возможных неполадок. На специальном оборудовании проводятся испытания якоря, устанавливается наличие дефектов и их количество.
  • Проверяется уровень сопротивления изоляции якоря. Устройство сможет нормально функционировать только в том случае, когда уровень сопротивления соответствует нормальному.
  • Проверка на наличие замыканий между витками, которые чаще всего и провоцируют выход из строя всего якоря. Заметить такой дефект можно и без специального оборудования, но провести качественный ремонт вала электродвигателя сможет только специалист.
  • Непосредственно сам ремонт якоря тягового электродвигателя.

Механические неисправности ламелей якоря электродвигателя

Если вовремя не заняться ремонтом ламелей якоря электродвигателя, устройство не сможет нормально функционировать, двигатель не запустится. Грубое вмешательство и непрофессиональный ремонт может привести к тому, что устройство сломается еще быстрее, к тому же вместе с ним выйдут из строя и другие комплектующие. Чтобы этого избежать, рекомендуется пользоваться только квалифицированной помощью.

Чтобы продлить срок жизни устройства и электродвигателя в частности, специалисты рекомендуют проводить регулярную профилактику на выявление возможных повреждений и чистку. Профилактика позволяет не просто установить наличие дефектов (визуально и при помощи специального оборудования), но и устранить их на стадии зарождения.

Если устройство уже нельзя починить, у нас вы можете купить совершенно новый электродвигатель на замену старому.