Выявление межвиткового замыкания
Третья, можно сказать, стандартная поломка – межвитковое замыкание. Так называют процесс короткого замыкания, происходящего между витками на одной катушке электродвигателя. Неполадка характерна сильным гудением мотора, заметным снижением мощности. Чтобы выявить неполадку такого типа, обычно используют токовые клещи или все тот же мультиметр. Во время диагностики токовыми клещами нужно измерить значение тока в каждой фазе. Нашли место, где оно завышено? Там есть замыкание.
Почему сопротивление бывает низким?
Если провода электромотора покрыты специальной пленкой, но при остальных нормальных условиях сопротивление будет показывать одинаковое значение очень долгое время. Но эксплуатация оставляет свой след, и на защиту могут воздействовать некоторые разрушающие факторы. Ниже представлены основные из них:
- повреждения механического характера (удары, падения и т.д.);
- среда, где двигатель находился долгое время, обладала повышенной влажностью;
- среда постоянного нахождения электромотора характерна наличием в ней агрессивных химических веществ;
- в среде, где находится двигатель, часто колеблется температура.
Дополнительные факторы влияния: если двигатель работает больше, чем предписано по инструкции, его перегрев может негативно сказываться на состоянии обмотки.
Все, что перечислено ниже негативно влияет на показатели сопротивления. За этим следует пробой обмотки на корпус, возникает межфазное замыкание.
Подведем итог
Если вовремя не выявить дефекты в работе электродвигателя постоянного тока, они могут привести к дополнительным ремонтным работам, с большими затратами труда и средств. Особенно это касается сопротивления в обмотках мотора. Не выявленные вовремя проблемы с данной характеристикой могут привести к полному выходу агрегата из строя и даже пожару. Чтобы избежать печальных последствий неисправности, сопротивление можно проверить с помощью мегаомметра, вольтметра и амперметра, применяя повышенное напряжение и многое другое.
Как возбудить ген
Итак, что же надо сделать, чтобы возбудить генератор? Как и говорилось выше, следует демонтировать таблетку с генератора, так как неисправность возникла именно в нем. Далее, соединить плюсовые выводы обоих устройств, а минусовой выход в шоколадке разрезать. В процессе сборки соединить его с массой щеток.
От клеммы «30» гена изолировать провод, подсоединить в выводную цепь «15» индикатор, мощностью не более 15 Вт. Это касается генов серии Г222. Если агрегаты других моделей, то возбуждать надо, подключая индикатор к выводу «В».
Самовозбуждение генератора можно представить себе и так.
Схема 6
На представленной выше схеме левыми крайними стрелками отмечены диоды. Они устанавливаются только в генераторы современных моделей, в старых агрегатах их не бывает. Точнее говоря, схема без представленных диодов считается классической, а с ними – модернизированной, современной.
На некоторых моделях генов якори подразумевают наличие щеток. Они тоже снимаются, высверливается таблетка. Один контакт напрямую идет к якорю через диоды на плюс, как видно на схеме, второй контакт – на минус (самая нижняя стрелка).
Соответственно, на схеме отмечено: плюс и минус.
Ток начнет подаваться не сразу, т.е, не с малых оборотов. Где-то, если смотреть по тахометру, напряжение начнет вырабатываться после 4000 об/мин. Другими словами, газуем до 4 тысяч оборотов, появляется ток. Если спускаемся до 1 тысячи оборотов в минуту или меньше, напряжение пропадает, нужно будет заново газануть. Примерно таков принцип генерации тока при самовозбуждении.
На некоторых автомоделях двигатель установлен малооборотистый. В этом случае придется делать что-то со шкивами, чтобы увеличить начальную скорость вращения. Для обычного двигателя все должно быть нормально.
Система возбуждения в генераторе
Идем дальше. На выходе получается не 12 вольт, это следует знать изначально. Без регулятора ген будет выдавать все, что он сможет, вплоть до 20-30 вольт. К примеру, во время старта и до 36 вольт доходит. Это можно проверить по лампочке такого вольтажа, подключенной к выходам. Дальше уже опускается до 20 вольт.
Схему, безусловно, можно доработать. Например, врезать конденсатор в плюсовой провод, идущий на якорь. Делается это для того, чтобы при падении оборотов двигателя, не допустить спада напряжения. Хороший конденсатор можно поставить также на выходе, чтобы сгладить первый скачок напряжения и регулировать, сглаживать спады.
Реализуя данную схему, важно помнить о выдаче большого напряжения. Это не 12 вольт, можно легко спалить лампочки, ЭБУ и всю автомобильную электрику в принципе. Предупреждение
В режиме самовозбуждения ген будет отдавать все, что сможет без каких-либо ограничений, что чревато перегревом и для него самого. Чуть больше нагрузки, и пиши панегирик генерирующему устройству. Поэтому данный способ применим только, как вынужденная мера, опять же, если вы остались на дороге и надо доехать до ближайшего СТО
Предупреждение. В режиме самовозбуждения ген будет отдавать все, что сможет без каких-либо ограничений, что чревато перегревом и для него самого. Чуть больше нагрузки, и пиши панегирик генерирующему устройству. Поэтому данный способ применим только, как вынужденная мера, опять же, если вы остались на дороге и надо доехать до ближайшего СТО.
Обмотка — возбуждение — двигатель — постоянный ток
Обмотка возбуждения двигателей постоянного тока всех размеров работает удовлетворительно и за переломом кривой насыщения, обеспечивая этим меньшую чувствительность момента к изменениям напряжения возбуждения и больший удельный момент двигателя. Если в приборной следящей системе используются двигатели с возбуждением от постоянного магнита, то необходимо предусмотреть хорошую компенсацию, чтобы предупредить размагничивание магнитов от внезапных перемен направления сигнала. На рис. 7 — 30 показан типовой серводвигатель с возбуждением от постоянного магнита. Характерные кривые для этой машины показаны на рис. 7 — 29 при двух значениях напряжения. Конструкция полюсов этой машины состоит из отливки Alnico VI в форме кругового кольца, которое полностью охватывает якорь.
Производится измерение сопротивления обмотки возбуждения двигателя постоянного тока. Для измерения применены: магнитоэлектрический вольтметр со шкалой на 150 делений, с пределом измерения 15 в, и такой же амперметр с пределом измерения 0 3 а. Сопротивление цепи вольтметра составляет 5000 ом.
При обрыве цепи обмотки возбуждения двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением исчезнет ток возбуждения и, следовательно, магнитный поток, создаваемый им.
При обрыве цепи обмотки возбуждения двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением исчезнет ток возбуждения и, следовательно, магнитный поток, создаваемый им. Останется лишь магнитный потек остаточного намагничивания, который составляет не более 3 — 5 % номинального потока.
Что произойдет при обрыве обмотки возбуждения двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением, если он работает: а) с номинальным моментом на валу Мс Мном; б) вхолостую.
Например, условия охлаждения обмотки возбуждения двигателя постоянного тока параллельного возбуждения практически остаются неизменными и при остановке двигателя, а условия охлаждения якоря при остановке сильно ухудшаются. По этой причине двигатель постоянного тока, рассчитанный для длительного режима на неизменные условия охлаждения, при повторно-кратковременном режиме будет использоваться нерационально: при предельном допустимом нагреве обмотки якоря и коллектора обмотка возбуждения будет нагреваться значительно ниже допустимой температуры.
|
Схема минимально-токовой защиты. |
Защита от перенапряжения на обмотке возбуждения двигателя постоянного тока требуется при ее отключении от источника питания. В этом режиме вследствие быстрого спадания тока возбуждения и тем самым магнитного потока в обмотке возникает значительная ( до нескольких киловольт) ЭДС самоиндукции, которая может вызвать пробой ее изоляции.
Что произойдет при обрыве цепи обмотки возбуждения двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением, если он работает: а) с номинальным моментом на валу McAia; б) вхолостую.
Одновременное изменение тока в якоре и обмотке возбуждения двигателя постоянного тока не изменяет его направления вращения. Это свойство используется в коллекторных двигателях переменного тока, где ток с частотой сети одновременно изменяет свое направление в обеих обмотках.
| Суммарные потери |
В отдельных случаях, например при питании обмоток возбуждения двигателя постоянного тока от постороннего источника или при очень большой частоте пусков двигателя с ко-роткозамкнутым ротором, может возникнуть необходимость проверки условий нагрева отдельно для этих частей двигателя.
К ним относятся защиты от перенапряжения на обмотке возбуждения двигателя постоянного тока, от повышения напряжения в системе преобразователь — двигатель, от превышения скорости ЭП, от затянувшегося пуска синхронных двигателей и ряд других.
Тэ [ ъ / Гв — электромагнитная постоянная времени обмотки возбуждения двигателя постоянного тока; LB — индуктивность обмотки возбуждения.
|
Двухполупериодная реверсивная схема. |
Генератор смешанного возбуждения резко уменьшает напряжение под нагрузкой, двигатель сильно искрит при пуске
Последовательная обмотка возбуждения включена встречно параллельной.
Неисправность легко устраняется путем перемены концов последовательной обмотки возбуждения. Обрыв в обмотке возбуждения. При обрыве параллельной обмотки возбуждения генератор на холостом ходу дает 2-5% номинального напряжения, а двигатель не берет с места или при большом пусковом токе идет «вразнос» (набирает очень большие обороты).
При обрыве последовательной обмотки генератор не дает напряжения, двигатель не берет с места и ток совершенно отсутствует. Обрыв обмотки дополнительных полюсов дает такие же результаты, что и обрыв последовательной обмотки. Наиболее вероятен обрыв в шунтовой обмотке, что определяют контрольной лампой или вольтметром.
При последовательном соединении обмоток полюсов дефектную катушку находят без разъединения схемы обмотки. При наличии параллельных ветвей схема должна быть рассоединена. Неисправность устраняют путем полной или частичной перемотки катушки.
Витковое замыкание в обмотке возбуждения. Если замкнуть витки в обмотке главных полюсов, то якорь машины перегревается от уравнительных токов, напряжение генератора и частота вращения двигателя не номинальные, машина склонна к искрению, при надежном замыкании одной катушки она остается холодной. Межвитковое соединение и короткое замыкание одной или нескольких катушек дополнительных полюсов приводят к тому, что машина при незначительных нагрузках работает нормально, а при увеличении нагрузки начинает искрить. Витковые замыкания чаще встречаются в обмотках параллельного возбуждения. Наличие виткового замыкания можно определить при подаче переменного тока в цепь возбуждения машины. Катушка с витковым замыканием будет сильно нагреваться. Долго держать обмотку возбуждения под переменным током нельзя, так как возможен чрезмерный нагрев станины.
При наличии большого числа замкнутых витков дефектную катушку находят вольтметром: на обмотку возбуждения подают напряжение от источника постоянного тока и измеряют напряжение на всех катушках. На дефектной катушке напряжение будет меньше, чем на остальных. Неисправность устраняют путем полной или частичной перемотки катушки.
Диагностика
В силу того, что цена нового генератора «кусается», а ремонтопригодность довольно таки высока многие автомобилисты своими руками устраняют в ваз 2110 неисправности генератора, что я и предлагаю вам сделать с помощью настоящей инструкции:
Неисправность №1
В случае, когда в щитке приборов контрольная лампочка показывает разряд аккумуляторной батареи, а при проверке тестером в электрической цепи автомобиля напряжение не поднимается выше 13,2 вольта необходимо проверить:
Проверка напряжения в бортовой сети
- Натяжение приводного ремня генератора ваз- при необходимости подтяните;
- На повреждение вентили блока выпрямителей – замена всего выпрямительного блока;
- Диоды, питающие возбуждающую обмотку ротора – замена диодов или всего блока выпрямителей;
- Вывода возбуждающей обмотки идущие от контактных колец на предмет их отпайки – припаять выводы/замена ротора или всего генератора в сборе.
Так же возможно короткое замыкание обмотки статора, ее обрыв или замыкание «на массу» (в этом случае появляется в ваз 2110 шум из генератора, генератор «воет»). Данные предположения проверяются с помощью омметра, при выявлении неисправности статор или весь генератор подлежат замене.
Неисправность №2
Контрольная лампа в щитке приборов так же сигнализирует о разрядке батареи, а тестер выдает значение напряжения в цепи автомобиля не менее 14,7 вольт:
Однозначно вышел из строя регулятор напряжения (замкнулись контакты вывода «DF» с «массой») – замена регулятора.
Неисправность №3
Отчетливо слышен в ваз 2110 шум генератора:
- Если прослушиваются звуки типа подвывания и повизгивания. При отключении проводов остаются, а при снятии приводного ремня исчезают, это значит что вышли из строя подшипники — замена подшипников (передний меняется в сборе с крышкой);
- Если же при отключении проводов шумы исчезают, это указывает на короткое замыкание обмоток статора замыкания их на «массу» — замена статора/генератора.
Так же в этом случае возможно замыкание одного из вентилей, что грозит заменой блока выпрямителей.
Неисправность№4
Контрольные лампы в щитке приборов при повороте ключом замка зажигания не загораются:
- Проверка в монтажном блоке предохранителя «F19» — замена (желательно выяснить причину выхода из строя предохранителя);
- Обрыв электрической цепи в комбинации приборов «выключатель зажигания» — проверьте целостность голубого провода с красной полосой, идущий от монтажного блока до замка зажигания, а так же провод оранжевого цвета идущего от щитка приборов к монтажному блоку;
- Неисправность группы контактов замка зажигания – проверьте тестером наличие контакта, при необходимости замените контактную группу или весь замок зажигания.
Причины нарушения стабильной работы статора генератора
Перед тем как проводить проверку нужно точно узнать, какой именно генератор установлен на вашем автомобиле. Это можно узнать из мануала, но лучший способ узнать модель и параметры генератора – это заглянув под капот найти заводскую бирку. На ней вы найдёте все нужные значения. Если не учитывать различия в моделях генераторов, то результат проверки будет неточен. Зная основы электрики, несложно самому выявить различные проблемы в работе генератора, да и других систем электрической системы.
Все поломки статора можно условно разделить на две группы:
- Обрыв проводов обмотки;
- Замыкание провода на массу.
Если эксплуатация автомобиля проходит в условиях повышенной влажности или при резких сменах температурного режима, изоляция может потрескаться и расслоиться. Это может спровоцировать межвитковое замыкание и даже выход из строя всего генератора, что станет причиной внезапного разряжения аккумулятора, так как генератор не сможет полноценно его заряжать.
6.2. Генераторы с параллельным возбуждением.
У таких генераторов цепь обмотки возбуждения соединяется параллельно
цепи якоря и часть тока потребляемого двигателем (примерно 1%) используется
для питания обмотки возбуждения (рис.6.7).
Обмотка возбуждения выполнена тонким проводом и содержит значительное
количество витков. Самовозбуждение подобных генераторов возможно только
лишь в том случае, если статор машины сохраняет остаточную намагниченность.
Характеристика холостого хода у таких генераторов аналогична характеристике
генераторов с независимым возбуждением (рис.6.5), а внешняя характеристика
(рис.6.6.Б) проходит ниже, так как при увеличении тока нагрузки увеличивается
падение напряжения на обмотке якоря, что приводит к уменьшению выходного
напряжения, а следовательно, и тока возбуждения. Генераторы с параллельным
возбуждением не боятся коротких замыканий и поэтому наиболее широко
распространены.
Витковое замыкание в обмотке якоря
Рис. 80. Раздвижной электромагнит для определения витковых замыканий в обмотках якорей: 1 — неподвижный Г-образный сердечник; 2 — намагничивающая обмотка; 3— подвижный сердечник; 4 — гайка; 5 — винт с рукояткой; 6 — направляющая полоса; 7 — стяжные изолированные шпильки.
При этой неисправности замкнутые витки чрезмерно перегреваются, машина искрит, обмотка дымит, появляется характерный запах горячей изоляции, генератор плохо возбуждается, двигатель плохо разворачивается. Кроме повреждений в самой обмотке, указанные признаки могут возникнуть из-за соединения коллекторных пластин между собой на рабочей поверхности коллектора и в петушках. Витковое замыкание в обмотке якоря можно найти с помощью раздвижного магнита переменного тока (рис. 80). Центры полюсов магнита устанавливают так, чтобы они приближались к точкам якоря, отстоящим один от другого на величину полюсного деления. В обмотку электромагнита включают ток, к пазам якоря, находящимся сверху электромагнита, подносят стальную линейку или ножовочное полотно, при наличии виткового замыкания линейка притягивается к пазу. Витковое замыкание может быть определено и методом милливольтметра. К коллекторным пластинам (рис. 79) подводят ток и замеряют между ними напряжение милливольтметром. При петлевой обмотке меньшие показания прибора соответствуют поврежденным секциям, а при волновой— дефектам в секциях одного обхода по якорю. Следовательно, в этом случае нужно присоединять щупы к пластинам, отстоящим одна от другой на шаг по коллектору. Если шаг по коллектору неизвестен, его можно определить по наименьшему показанию милливольтметра между коллекторными пластинами на расстоянии двойного полюсного деления. Проводя опыт, необходимо вначале присоединять щупы питания и наблюдать за показанием амперметра, а потом искать повреждение щупами милливольтметра.
При малых показаниях амперметра милливольтметр присоединять нельзя. Витковое замыкание имеют те секции, на которых милливольтметр дает минимальные показания. Неисправность устраняется по аналогии с соответствующей неисправностью в обмотке статора асинхронного двигателя.
Устройство и особенности конструкции
Автомобильные генераторы выполняют одну и ту же функцию, работают по одинаковому принципу, но отличаются друг от друга размером, схемой реализации деталей узла, размерами шкива, характеристиками выпрямителей и регулятора напряжения, наличием охлаждения (жидкостное или воздушное часто применяются на дизельных двигателях). Генератор состоит из:
- корпуса (передняя и задняя крышка);
- статор;
- ротор;
- диодный мост;
- шкив;
- щеточный узел;
- регулятор напряжения.
Корпус
Абсолютное большинство генераторов имеют корпус состоящий из двух крышек, которые соединяются между собой шпильками и стягиваются гайками. Исполнение детали из легкосплавного алюминия, который отличается хорошим теплоотводом и не намагничивается. На корпусе имеются вентиляционные отверстия, обеспечивающие теплообмен.
Статор
Имеет кольцевидную форму, установлен внутри корпуса . Является одним из главных деталей, который служит для создания переменного тока за счет магнитного поля ротора. Состоит статор из сердечника, который собран из 36 пластин. В пазах сердечника находится медная обмотка, которая служит для образования тока. Чаще всего обмотка трехфазная, по типу соединения:
- звезда — концы обмотки соединены между собой;
- треугольник — концы обмотки выводятся отдельно.
Ротор
Вращающаяся делать, ось которой вращается на шариковых подшипниках закрытого типа. На валу установлена обмотка возбуждения, которая служит для создания магнитного поля для статора. Для обеспечения правильного направления магнитного поля над обмоткой установлена два полюсных сердечника с шестью зубами для каждого. Также вал ротора оснащен двумя медными кольцами, иногда латунными или стальными, через которые поступает ток от аккумулятора на катушку возбуждения.
Диодный мост/ выпрямительный блок
Также один из главных компонентов, задача которого преобразовывать переменный ток в постоянный, обеспечивая стабильный заряд автомобильного аккумулятора. Диодный мост состоит из положительной и отрицательной радиаторной полосы, а также диодов. Диоды герметично впаяны в мост.
Ток подается на диодный мост с обмотки статора, выпрямляется и поступает на АКБ через выводной контакт в задней крышке.
Шкив
Шкив посредством приводного ремня, передает крутящий момент на генератор от коленчатого вала. Размер шкива определяет передаточное число, чем больше его диаметр — тем меньше необходимо энергии на вращение генератора. Современные автомобили переходят на обгонную муфту, смысл которой сглаживать колебания вращения шкива, сохраняя натяжение и целостность ремня.
Щеточный узел
На современных авто, щетки объединены в один узел с регулятором напряжение, им меняются только в сборе, так как их срок службы довольно большой. Щетки служат для передачи напряжения на контактные кольца вала ротора. Графитовые щетки прижимаются пружинками.
Регулятор напряжения
Полупроводниковый регулятор обеспечивает поддержание необходимого напряжения в заданных параметрах. Находится на блоке щеткодержателей или может выводиться отдельно.
Способы проверки и устранения неисправностей
Замыкание витков обмоток или их обрыв
устраняют либо пайкой, либо перемоткой обмоток в специальной мастерской. Самостоятельно, и без специального оборудования такой ремонт выполнить сложно. Иногда имеет смысл не ремонтировать генератор, а купить новый, так как ремонт, связанный с перемоткой обмоток является довольно дорогостоящим.
Если оборвались провода, например, с выводных клемм, то их можно припаять.
Загрязненные контактные кольца
промывают бензином, после чего просушивают на воздухе. Если кольца окислились или подгорели, то их можно зачистить мелкозернистой наждачной бумагой, продуть сжатым воздухом, затем так же промыть бензином. В некоторых случаях кольца обрабатывают на токарном станке.
Изношенные щетки
(обычно, если их высота меньше 8-10 мм), заменяют новыми. Старые, но неизношенные щетки протирают от загрязнений чистой тряпкой и промывают в бензине. Таким же способом чистят и щеткодержатели. В некоторых случаях приходится заменять весь щеточный узел.
Неисправный выпрямительный блок
, как правило, не ремонтируют, а просто заменяют новым.
Неисправные или изношенные подшипники вала ротора
заменяют новыми. Для устранения иных, более сложных неисправностей генератор сдают в ремонт в специализированную мастерскую.
6.1. Генераторы с независимым возбуждением.
В подобных генераторах обмотка возбуждения питается от отдельного источника,
вследствие чего ток возбуждения не зависит от напряжения генератора,
а следовательно, от условий нагрузки (рис.6.4).
Это дает возможность в очень широких пределах менять магнитный поток,
а следовательно, и ЭДС, возникающую на обмотке якоря. Зависимость ЭДС
от тока возбуждения при постоянном числе оборотов называется характеристикой
холостого хода (рис. 6.5).
Наличие остаточной намагниченности системы возбуждения приводит к
тому, что при отсутствии тока возбуждения, ЭДС возбуждения в якоре не
равна 0, а равна остаточной ЭДС, Е. С ростом тока возбуждения
магнитное поле возрастает и приводит к магнитному насыщению системы
возбуждения, вследствие чего, при значительных токах возбуждения ЭДС
не возрастает.
Вид этой характеристики аналогичен подобной характеристике синхронного
генератора.
Важной характеристикой генератора является внешняя зависимость напряжения
U на выходе генератора от силы тока якоря (рис.6.6.А). Эта зависимость
определяется соотношением:. где Е — ЭДС якоря, Iн — ток нагрузки, Rя
— сопротивление обмотки якоря и представляет собой прямую (рис
6.6.Б
пунктир)
где Е — ЭДС якоря, Iн — ток нагрузки, Rя
— сопротивление обмотки якоря и представляет собой прямую (рис. 6.6.Б
пунктир).
Однако, при значительных токах нагрузки появляется насыщение магнитной
системы и возникает размагничивающее действие реакции якоря, что приводит
к уменьшению суммарного магнитного потока, а следовательно ЭДС и выходного
напряжения быстрее, чем по прямой линии.