Обмотка статора и ротора проверка

Как известно, при такой частоте вращения обмотка статора должна иметь 4 полюса, образуемых двенадцатью катушечными группами, причём каждый полюс образуют три соседние катушечные группы, принадлежащие разным фазам. Проверим, соблюдается ли это правило в нашей схеме. Для этого обозначим стрелками моментные направления токов в катушечных группах каждой фазы (рис. 2).

Примечание. При расстановке стрелок необходимо соблюдать следующее правило; направление токов 2 – х фазах направлено в одну сторону (от клемм), а в 3- ей в противоположную сторону (к клемме). Такой порядок расстановки стрелок объясняется тем, что 3-х фазная система образуется 3-мя однофазными токами сдвинутыми относительно друг друга на 1/3 периода и в любой момент времени в одной из фаз ток направлен противоположно 2-м другим. Сказанное поясняется на рисунке 3.

На рисунке 3 на оси времени отмечены точки t1, t2, t3 и в эти моменты времени ток i в одной из фаз направлен противоположно двум остальным. Это справедливо и в любой другой момент времени.

Как видим на рисунке 2, стрелки над катушечными группами образуют 4 полюса, а это значит, что схема составлена правильно.

Таким образом, мы убедились, что схема на рисунке составлена правильно. Для проверки схемы намотанного двигателя, необходимо имитировать направление токов в фазах как показано на рис. 2. Для этого необходимо соединить фазы в звезду, присоединить к источнику постоянного тока любые две фазы к клемме [+], а 3-ю фазу к клемме [-] и проверить изменение направления магнитного потока компасом, передвигая его по окружности расточки статора. При правильном соединении схемы, стрелка компаса чётко поворачивается противоположными концами к разноимённым плюсам. Сказанное поясняется на рис. 3а.

В расточке статора положение стрелки компаса показано на рис. 4.

При 4-х полюсной машине стрелка повернется каждым концом к сердечнику по 2 раза, при 6-и полюсной по 3 раза, при 8-и полюсной по 4 раза и т. д. Если стрелка не определяет четко полюса, значит схема соединена неправильно. При определенном навыке можно четко определить место, где допущена ошибка. Ток обмотке статора должен составлять 5…10% от номинального, что позволяет провести проверку схемы до пайки (сварки), а значит неисправность можно легко устранить.

Положение статора при испытании (горизонтальное или вертикальное) значение не имеет. При однослойной обмотке метод проверки такой же. При проверке схемы обмотки статора с соединением фаз в треугольник необходимо присоединить источник постоянного тока к любым двум углам этого треугольника, рис.5. На этом же рисунке показано направление токов в фазах.

На рис.6 показана та же схема, что и на рис.3, но соединённая в треугольник с обозначенными направлениями токов в катушечных группах, указанными на рис.5.

Как видим и в этом случае схема образует 4 полюса, проверяемых магнитной стрелкой. Нами рассмотрена очень простая схема. Обычно обмотчики соединяют такие схемы без ошибок, можно сказать «неглядя». Поэтому рассмотрим более сложную схему, а именно полюсно - переключаемую на 8 и 4 полюсов, схема соединения фаз теугольник-звезда (схема Даландера). При 750 об/мин. (8 полюсов) фазы соединяются в треугольник, напряжение подается на выводные концы 8С1, 8С2, 8С3, а концы 4С1, 4С2, 4С3 остаются свободными.

Для проверки этой схемы присоединим к двум любым выводным концам (углам треугольника) источник постоянного тока как показано на рис. 7, не забывая о том, что направление токов в фазах надо ставить в соответствии с рис.5. После сборки схемы в статоре проверим компасом количество образуемых полюсов. Как видим, их получилось 8, значит схема на 8 полюсов собрана правильно.

Далее проверим эту обмотку на 4 полюса. При работе двигателя на 1500 об/мин. фазы соединяются в звезду в 2 параллельные ветви. Для этого выводные концы 8С1, 8С2, 8С3 соединяются вместе, а питание подводится к выводным концам 4С1, 4С2, 4С3. Присоединим к выводным концам источник постоянного тока как показано на рис. 8 и проверим компасом количество образуемых полюсов. Как видим, их получилось 4, значит схема и на 4 полюса собрана правильно.

Для того, чтобы бы убедиться во всесильности этого метода проверки схемы возьмём одну из наиболее сложных схем при соотношении частот вращения не равным 1 к 2-ум, а именно полюсно - переключаемую обмотку 1500 и 1000 об/мин. Такие обмотки вызывают наибольшие затруднения у ремонтников.

С таким соотношением частот вращения наибольшее распространение получили полюсно - переключаемые обмотки с дополнительно включаемыми катушками на одной из частот вращения (схема Харитонова) и начиная серии 4А полюсно – переключаемая схема YYY/YYY. Для убедительности возьмём схему, которая совмещает обе эти схемы.

Данная схема имеет 24 катушечных группы, по 1, 2, или 3 катушки в группе. При включении на 1500 об/мин. напряжение подводится к выводным концам 4С1, 4С2 и 4С3 (остальные концы свободны) при этом в работе участвуют катушечные группы, образующие треугольник и находящиеся внутри его. При включении на 1000 об/мин. напряжение подводится к выводным концам 6С1, 6С2 и 6С3 (остальные концы свободны) при этом в работе участвуют все катушечные группы. Сечение провода в дополнительно включаемых группах больше, чем в остальных группах. На рис.9 эти группы начерчены более толстыми линиями. Прежде чем собирать такую схему в статоре, необходимо проверить правильно ли она изображена на рисунке.

Для этого над катушечными группами проставим направление токов с определенный момент времени, помня, что в 2-х фазах ток направлен от начала к концу фаз, а в 3-ей от конца к началу. На рис.11 направление токов для обоих случаев обозначены стрелками над катушечными группами. Соседние стрелки одного направления обведены овалами (см. рис.11), их количество соответствует количеству образуемых обмоткой полюсов. В нашем случае их 6 и 4, значит схема начерчена правильно и можно приступить к её монтажу.

После сборки схемы в статоре необходимо проверить сколько полюсов образует эта обмотка при подключении её на к источнику постоянного тока. Для проверки поступаем так же как и в предыдущих случаях. Подключаем выводные концы 4С1, 4С2 и 4С3 к источнику постоянного тока: 2 конца на [+], а третий на [-] и проверяем компасом количество образованных обмоткой статора полюсов. Затем точно так же проверяем количество полюсов при подключении источника постоянного тока к выводным концам 6С1, 6С2 и 6С3. Естественно нельзя подводить ток сразу ко всем 6 выводным концам.

На рис.11 для сокращения объёма и большей наглядности оба испытания совмещены. При правильной сборке схемы стрелка компаса в обоих случаях должна четко поворачиваться, как показано на рис.11 то одним, то другим концом к железу статора в соответствии с образованными обмоткой полюсами. Такие схемы имеют двигатели АИР 100S 6/4, 1,7/2,24 кВт. и АИР 100L 6/4, 2,2/3,15 кВт. Часто вызывают затруднения схемы статоров с двумя независимыми обмотками. Двигатели с такими обмотками работают, в зависимости от требуемой мощности на одной из обмоток, когда не требуется полная мощность и на двух обмотках, включаемых параллельно, когда требуется полная мощность.

При испытании таких двигателей на холостом ходу с параллельно включенными обмотками ротор не вращается, или частота его вращения в 5…7 раз меньше необходимой, хотя до этого при подключении на каждой из обмоток ротор вращался в одну и ту же сторону и соответственно были маркированы выводные концы. Дело в том, что из 3-х возможных вариантов включения двигателя с двумя независимыми обмотками на параллельную работу с правильно маркированными выводными концами только 1 правильный.

Правильное включение таких двигателей можно определить с помощью того же компаса. На рис. 12 показана схема такого двигателя на 3000 об/мин. Каждая из обмоток имеет по 6 катушечных групп и каждая из обмоток соединена в звезду. Начала фаз 1-ой обмотки обозначены С1, С2 и С3, 2-ой обмотки А,В, и С. При правильном включении обеих обмоток они должны создавать два полюса, которые легко проверяются магнитной стрелкой.

На рисунке 13 показана та же схема, но с пересоединёнными по кругу выводными концами, а именно к С1 присоединён к В, к С2 - С и к С3 - А. Такое переключение не меняет направление вращения ротора от каждой из обмоток и каждая из них образует 2 полюса, эти полюсы смещены в пространстве относительно друг друга и их результирующее магнитное поле уже не образует 2-х полюсов как в первом случае. Поведение магнитной стрелки в этом случае показано на рисунке.

Конечно можно переключая выводные концы "методом втыка" прийти в конце концов к правильному соединению, но до этого можно вывести обмотку из строя при первом же включении. С помощью компаса можно проверить схему и фазного ротора. Для этого от источника постоянного тока подключаем к любым двум контактным кольцам [+], а к третьему [-] и передвигая компас по окружности ротора, проверяем количество созданных обмоткой полюсов.

Используя возможность с помощью компаса "увидеть" магнитное поле и определит его направление можно, например, определить в каких пазах расположены катушки обмотки возбуждения или подмагничивания в асинхронных генераторах, и на какой угол они смещены относительно рабочей обмотки. Для этого конечно должна быть неповреждённой хотя бы одна фаза. В заключении хотелось бы отметить следующее.

В технической литературе иногда рекомендуется проверять схему с помощью шарика или вертушки. При таком методе проверки на обмотку статора подаётся 3-х фазный ток пониженного напряжения и в расточку статора вбрасывается шарик по направлению предполагаемого вращающегося магнитного поля, созданного обмоткой статора или раскручивается вертушка. Если шарик продолжает катиться по внутренней поверхности сердечника статора или вращение вертушки не прерывается при её перемещении по окружности расточки, то схема считается собранной правильно, так как установлено, что вращающееся магнитное поле обмоткой создано. Разберёмся в правильности такого утверждения. Вращающееся магнитное поле в 3-х фазных двигателях создаётся пульсирующими токами каждой фазы, смещёнными относительно друг друга во времени и пространстве. Известно, что 3-х фазный двигатель можно включить в однофазную сеть и ротор будет вращаться (даже без фазосдвигающего элемента) если его раскрутить (в любую сторону) за вал, например с помощью верёвки. Таким образом, вращение ротора достигается и без вращающегося магнитного поля статора. Шарику или вертушке также необходимо придать первоначальное движение иначе они крутиться не будут. Исходя из вышеизложенного можно утверждать, что такие способы проверки весьма ненадёжны.

Имеются и другие недостатки этого способа проверки схемы:

Определение начала и конца фазных обмоток асинхронного электродвигателя