Усунення несправностей та тестування однофазних двигунів змінного струму

Посилання на сторінку сайту Магазину Gtest(R) з номенклатурою Мультиметрів, та Струмовимірювальних Кліщів а також рекомендовані прилади та статті для подальшої самоосвіти - наприкінці цієї Розділу

Однофазні двигуни поширені в побутових та невеликих промислових пристроях. Вони трохи складніші за трифазні моделі, тому важливо розпізнавати види відмов і загальні симптоми.

Однофазні двигуни змінного струму (AC) можна знайти у побутових приладах та інших простих промислових програмах. Все, від компресора на холодильнику до водяного насоса та стельового вентилятора у стандартному будинку, використовує однофазний двигун змінного струму. Ці двигуни зазвичай використовуються в додатках, де двигун або має два стани (включений і вимкнений), або може працювати з постійною швидкістю, що потенційно вибирається з кількох можливостей.

Додавання конденсатора робить їх набагато складнішими, ніж трифазний двигун, і це також обмежує можливість керування шляхом регулювання частоти, але їх можна використовувати в житлових приміщеннях, коли трифазне живлення недоступне, і тому вони дуже поширені.

Однофазні двигуни змінного струму

Однофазний двигун змінного струму складається із кількох важливих частин. Більшість із цих двигунів містять дві котушки дроту: пускову обмотку та робочу обмотку, хоча іноді їх називають основною обмоткою та допоміжною обмоткою відповідно. Обмотки включають статор, нерухому зовнішню частину двигуна, яка генерує магнітне поле, що впливає на вал обертання, який доречно називається ротором.

Багато однофазних двигунів мають пусковий конденсатор, який забезпечує додатковий пусковий струм для запуску двигуна, але, що більш важливо, він викликає невеликий зсув у часі максимального струму. Якщо він є, він буде підключений послідовно з пусковою обмоткою, тому час максимального струму (і наступного магнітного поля) буде забезпечувати постійний напрямок запуску.

Однофазні двигуни можуть мати кілька відводів, тобто кілька місць для подачі струму на котушки. Це керує швидкістю двигуна. Уявіть собі вентилятор у коробці; вентилятори можуть мати три налаштування швидкості та положення ВИМК. Ці три налаштування швидкості часто являють собою три окремі відводи, причому найвища швидкість походить від відводу з найменшою кількістю витків та найменшим імпедансом. Цей процес працює тільки тоді, коли навантаження на двигун дуже мале. 

В основі звичайного побутового вентилятора лежить однофазний двигун змінного струму, який може працювати на кількох швидкостях.

Тестування однофазного двигуна змінного струму

Існує чотири поширені види відмов щодо однофазних двигунів змінного струму. По-перше, одна з обмоток може обірватися, що призведе до розімкнутого ланцюга. По-друге, може вийти з ладу ізоляція, що призведе до короткого замикання. По-третє, двигун може бути перевантажений через численні причини (що також може призвести до першої відмови). Четвертий вид відмов - відмова пускового конденсатора, якщо двигун оснащений.

Розрив обмоток - розімкнутий ланцюг

Однією з найпоширеніших причин відмови двигуна є обрив обмотки. У цьому режимі відмови провід в одній із двох обмоток розірваний, і магнітне поле не генерується. Очевидною ознакою обриву обмотки є те, що двигун не обертається під час подачі живлення, але може вільно обертатися при повороті вручну.

Часто несправність знаходиться в одній із точок з'єднання, але обмотки можуть вийти з ладу в будь-якому місці. На жаль, якщо обмотка розірвана посередині, її може бути важко знайти і рідко варто ремонтувати, тому що двигун необхідно перемотати. Якщо обмотка розірвана на одній з клем, це можна відремонтувати.

Тестування на обрив обмотки, як відомо, складне для однофазних двигунів. Оскільки пускова обмотка містить конденсатор та має різний опір, недоцільно вимірювати кожну обмотку, щоб визначити несправність. 

Рисунок 1. Усередині однофазного двигуна є доступ до клем запуску, роботи та загального виведення, але який порядок? Натомість перевірте основні дроти живлення.

Всі однофазні двигуни мають два дроти, що входять у корпус, L і N. Часто також є третій провід заземлення. Підключіть мультиметр до висновків L і N і налаштуйте вимірювач на опір. Значення має починатися з нижчого опору, але з нуля, і має швидко трохи збільшитися і вирівнятися трохи більш високому значенні (це навмисно невизначено, оскільки точні значення опору залежить від розміру двигуна). Ця дія вказує на те, що ємнісна пускова обмотка дійсно заряджалася належним чином і є функціональною, і оскільки опір досяг стійкого рівня, це також вказує на те, що робоча обмотка є функціональною. Якщо пускова обмотка розімкнена, опір взагалі не зміниться. Якщо робоча обмотка розімкнена, конденсатор продовжуватиме заряджатися, а опір повільно продовжуватиме збільшуватися.

Порушення ізоляції - Коротке замикання

Протилежністю обірваної обмотки є коротке замикання, у якому ізоляція вийшла з ладу. Це можна знайти при візуальному огляді, де ізоляція в обмотках котушки зношена, розплавлена ​​або іншим чином пошкоджена. Однак іноді пошкодження приховано всередині корпусу або невидиме для людського ока, оскільки певна хімічна дія або термічна деградація ізоляції можуть призвести до зміни діелектричних властивостей ізоляції дроту, що необхідно визначити за допомогою інших засобів.

Перший тест для визначення несправності ізоляції - це використання мультиметра для перевірки безперервності або низького опору між клемою S і корпусом або шасі. Потім цей тест повторюється з клемою R. Нарешті слід перевірити клему C і корпус. Незважаючи на загальноприйняті терміни (загальний, заземлений і т. д.), має бути високий опір між клемою C та шасі двигуна. Якщо будь-який із цих тестів показує низький опір, ізоляція може бути пошкоджена.

Інший тест - це використання мегомметра для перевірки ізоляції, якщо значення опору нижче, ніж повинно бути, але не повністю дорівнює нулю, як при цьому короткому замиканні.

Мегаомметр подає високу напругу на свої клеми, щоб виміряти дуже високий опір. Навіть якщо двигун пройшов тест мультиметром, все одно гарною ідеєю буде провести тест із мегаомметром. Показання нижче мегаома вказують або на пряме коротке замикання або на пробій ізоляції або діелектрика. При тестуванні з мегаомметром слід дотримуватись особливої ​​обережності, оскільки вони можуть використовуватися для подачі напруги 5000 В і більше.

Рисунок 2. Цей двигун є комутуючим двигуном змінного струму, який подає струм як на обмотки ротора, так і на обмотки статора.

Я (автор) вперше зіткнувся з перевантаженням однофазного двигуна змінного струму, коли був дитиною. З верхньої полиці свого двоярусного ліжка він продовжував складати одяг на стельовий вентилятор і вмикати його. Якийсь час це здавалося забавною грою. Зрештою, пара піжамних штанів обернулася навколо вентилятора, і в поєднанні з вантажем іншого одягу та незбалансованим характером укладання вентилятор перестав обертатися, натомість злегка дзижчання. Раптом у кімнаті згасло світло. Двигун продовжував споживати більше струму, доки не спрацював вимикач.

Багато умов можуть призвести до перевантаження двигуна, наприклад, фізичне навантаження двигуна, як описано вище, невиконання технічного обслуговування, в результаті чого змащені поверхні стають незмазаними, збирається пил і сміття, які можуть зупинити двигун, та інші подібні ситуації. Крім того, багато цих двигунів також мають тепловий вимикач, який може розмикатися, якщо двигун працює занадто жарко. Іноді це проблема з побутовими приладами, коли їх вентиляційні отвори заблоковані на переповнених стільницях або засунуті з естетичних, а не функціональних міркувань.

Перевантаження можна усунути, перевіривши двигун та умови його роботи, а потім замінивши їх. Заміна комплекту зношених підшипників, зняття частини навантаження, нанесення мастила або переміщення двигуна на місце з кращою вентиляцією можуть вирішити цю проблему. Однак, якщо двигун був перевантажений кілька разів, може бути корисно перевірити обмотки, щоб переконатися, що ізоляція була термічно пошкоджена.

Відмова конденсатора

Деякі двигуни мають великий конденсатор для підвищення та усунення струму для запуску двигуна. Цей пусковий конденсатор задіяний лише під час запуску, заряджається та розряджається. Якщо двигун оснащений пусковим конденсатором і періодично або постійно не запускається, але двигун обертається вільно, і ніякі вимикачі не перемикаються, можливо, конденсатор несправний.

Конденсатори, що вийшли з ладу, можуть бути фізично пошкоджені. Будь-який конденсатор, що здувся з боків або має витік електроліту, слід замінити. Однак деякі просто висихають, і немає жодних видимих ​​ознак їхньої несправності. Для перевірки пускового конденсатора можна використовувати добрий мультиметр. Однак будьте обережні під час поводження з конденсаторами. Якщо конденсатор працює, він може зберігати заряд протягом багатьох років після вимкнення живлення.

Рисунок 3. Цей старий двигун повітряного компресора має великий конденсатор для пускової обмотки.

Однофазні двигуни змінного струму

Однофазні двигуни змінного струму дуже поширені у домашньому господарстві та для невеликих приладів. Хоча вони не працюють так плавно, мають обмежені можливості управління і, як правило, зношуються швидше, ніж їхні трифазні аналоги, їхня простота і недорога конструкція роблять їх популярним вибором для споживчих товарів.

Хоча усунення несправностей цих двигунів можливе, часто дешевше замінити двигун або, можливо, навіть весь пристрій, ніж ремонтувати такий двигун.

Магазин Gtest® - авторизований постачальник мультиметрів до України: https://gtest.com.ua/izmeritelnye-pribory/multimetry

Магазин Gtest® - офіційний постачальник мегометрів в Україну: https://gtest.com.ua/izmeritelnye-pribory/megaommetr