как узнать сколько вольт моторчик
Все о моделях железных дорог!
Подключение через аккаунт в соц.сети
Об определении рабочего напряжения неизвестного двигателя.
Об определении рабочего напряжения неизвестного двигателя.
Джентльмены,
Выкладываю здесь копию моей заметки на эту тему, опубликованной в ЛТ в 2006 году.
Существует распространенное заблуждение, что двигатель модели может быть и маленьким, но, если он достаточно высокооборотный, то достаточно оснастить привод модели редуктором с большим коэффициентом замедления (скажем, К=60 или К=80), и получится тот же результат, что с более крупным и тихоходным двигателем и редуктором с меньшим К. Отсюда возникают проекты с крошечными моторчиками, спрятанными в раме, или между боковинами тележек… На самом деле, подобной «подменой» действительно можно обеспечить равенство в обоих случаях, но это равенство будет условным, и только для крутящего момента.
Возьмем 2 условные комбинации «мотор+редуктор»:
Достаточно вспомнить, что для передвижения поезда с масштабной скоростью (на расстояние L за время T) локомотив должен обладать некоей силой тяги F. Эту силу действительно способны развить обе вышеуказанные комбинации (при равенстве крутящих моментов на ободе колеса). Совершенная физическая работа А = F x L, а значит – и выданная механическая мощность P = А / Т окажутся также одинаковыми. Однако эту мощность, со скидкой на КПД, двигатель потребил в виде электричества, и ее значительную часть он должен рассеять в виде тепла. Причем рассеять очень быстро и эффективно, чтобы не перегрелась обмотка, изоляция, подшипники и пр. И тут становится ясно, что маленький двигатель не способен хорошо охлаждаться, так как его миниатюрные детали являются НЕдостаточно массивными для быстрого пропускания теплоты. Даже при номинальной нагрузке перегрев быстро концентрируется в обмотке маленького двигателя, и тепло «не уходит» на сердечник ротора и статор в достаточной степени. Сначала обмотка нагревается, увеличивается ее сопротивление, потребляемый ток и мощность падают… Двигатель как бы «пытается защититься» от критического режима… Но нагрев продолжается… Смазка в подшипниках начинает хуже выполнять свои функции или вообще вытекает из-за нагрева… Двигатель сгорает.
Если двигатель совсем не пришел в движение, то:
1) либо его обмотка (или щеточный механизм) неисправны – тогда нужно «прозвонить» мотор тестером (или любым другим доступным способом – вплоть до лампочки с батарейкой).
Первый случай дальше не рассматриваем: ремонт неисправных двигателей выходит за пределы настоящей заметки. Если двигатель вращается совсем слабо, то рассматриваем это тоже как «второй случай»: значит, рабочее напряжение где-то выше.
Теперь можно собрать простейшую схему (рис. 1) из регулируемого блока питания, вольтметра и амперметра (современные аналоговые блоки для питания макетов, особенно американские, уже имеют эти встроенные 2 прибора на лицевой панели). Наша задача: замерить напряжение ТРОГАНИЯ двигателя на холостом ходу. Практикой установлена простая закономерность:
РАБОЧЕЕ НАПРЯЖЕНИЕ ПРИМЕРНО В 5 РАЗ ВЫШЕ НАПРЯЖЕНИЯ ТРОГАНИЯ.
Однако в некоторых случаях приборы могут показывать именно такие большие величины (типа 5-8 ампер при 12 вольтах). Причин может быть несколько:
2) Плохое состояние подшипников (отсутствие смазки, грязь, ржавчина) или коллектора (нагар, окислы, задиры). В этом случае двигатель туго прокручивается даже «от руки», а под напряжением – трогается поздно, при большом напряжении и большом токе. Раскрутившись, двигатель, на первый взгляд, работает неплохо, и через несколько минут даже «добавляет оборотов». Но стрелка амперметра не дает ошибиться: внутреннее трение в двигателе недопустимо велико, идет интенсивный износ и нагрев…
3) Внутренний обрыв на одной или нескольких секциях обмотки ротора (справедливо для сложных современных двигателей ДПМ, ДПР, и прочих «военных», «авиационных» и «космических», имеющих 5- или 7- или 9-полюсные обмотки ротора. Такой двигатель может не запускаться из определенных положений ротора (у исправного двигателя не бывает «мертвых точек»), сильно шумит и вибрирует, крутится вяло и не тянет. Рабочий ток у него в среднем почти нормальный, но при просмотре на экране осциллографа на месте обычных пилообразных импульсов видны «пропущенные такты», когда ток через двигатель прерывается (в моменты включения в коллекторную цепь неисправных секций обмотки).
Другие способы оценки рабочего напряжения.
Оценка на слух.
Я встречал этот совет в Интернете, но результат такой оценки мне кажется слишком неточным: якобы нормальный режим холостого вращения двигателя диаметром 2-3 см соответствует звуку частотой примерно 3 кГц. Если звук холостого хода гораздо выше – поданное напряжение наверняка слишком велико для данного двигателя.
Сравнение с аналогичным двигателем.
Предлагается сравнивать напряжение при одинаковом значении тока у двух двигателей (свойства одного из которых точно известны). При этом еще оценивать скорость вращения. Методика требует опыта, хотя менее субъективна, чем предыдущая.
Оценка по искрению коллектора.
Требуется блок питания с достаточным запасом по мощности. Метод основан на том допущении, что обычно в хороших двигателях сечение щеток, размеры ламелей коллектора, усилия прижатия щеток сбалансированы и продуманы: они рассчитаны так, чтобы в номинальном режиме не создавать искрения и шума. Следует плавно наращивать напряжение на холостом ходу, наблюдая за работой щеток и коллектора (такое наблюдение возможно, естественно, не на всех типах двигателей). Довести двигатель до момента возникновения первых регулярных искр. Не допускать сильного искрения (а тем более «кругового огня» на коллекторе). Не доводить до появления необычных шумов. «Поймав» момент начала регулярного искрения, следует дать двигателю поработать минут 10, наблюдая за температурой корпуса. Если сильного нагрева (свыше 50 градусов) нет, то это и есть максимально допустимое длительное напряжение для данного двигателя.
Оценка момента насыщения магнитного потока двигателя.
Самый научно обоснованный метод. В его основе лежит свойство магнитных материалов ротора насыщаться магнитным потоком (когда ток через обмотку продолжает нарастать, а сила магнитного потока в магнитопроводе – больше не растет, достигнув максимума). Дело в том, что двигатель при вращении не только потребляет электроэнергию. Он еще и генерирует свою электроэнергию: это ЭДС (т.е. напряжение) самоиндукции, которое складывается с питающим напряжением в той же полярности (то есть «+» ЭДС вырабатывается на той же клемме двигателя, на которую подается «+» источника внешнего питания).
ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна магнитному потоку якоря двигателя. Таким образом, если наращивать напряжение питания двигателя, то в какой-то момент железо якоря насытится магнитным потоком. Потребляемый ток двигателя будет продолжать нарастать, а вот магнитный поток, и, значит, ЭДС самоиндукции, нарастание прекратят или ощутимо замедлят. Наблюдая за амплитудой «всплесков» ЭДС самоиндукции на экране осциллографа, можно поймать момент, когда ее рост прекратится, или даже она начнет уменьшаться. Несмотря на то, что наращивание питающего напряжения еще можно продолжить… Именно при этом напряжении питания двигатель имеет максимальный КПД, и, если не происходит сильного разогрева корпуса в течение 10 минут, то двигатель можно рекомендовать для длительной работы в данном режиме.
Скажу честно: сам я такой вариант не пробовал. Нюансы, о которых надо помнить:
Как проверить электродвигатель мультиметром: обзор 5 конструкций двигателей переменного тока с фото
Мне часто в последнее время друзья и соседи стали задавать вопрос: как проверить электродвигатель мультиметром? Вот я и решил написать небольшой обзор инструкцию для начинающих электриков.
Сразу замечу, что один мультиметр не позволяет выявить со 100% гарантией все возможные неисправности: мало его функций. Но порядка 90% дефектов им вполне можно найти.
Постарался сделать инструкцию универсальной для всех типов движков переменного тока. Эти же методики при вдумчивом подходе можно использовать в цепях постоянного напряжения.
Что следует знать о двигателе перед его проверкой: 2 важных момента
В рамках излагаемой темы достаточно представлять упрощенный принцип работы и особенности конструкции любого двигателя.
Принцип работы: какие электротехнические процессы необходимо хорошо представлять при ремонте
Любой движок состоит из стационарно закрепленного корпуса — статора и вращающегося в нем ротора, который еще называют якорь.
Его круговое движение создается за счет воздействия на него вращающегося магнитного поля статора, формируемого протеканием электрических токов по статорным обмоткам.
Когда обмотки исправны, то по ним текут номинальные расчетные токи, создающие магнитные потоки оптимальной величины.
Если сопротивление прводов или их изоляция нарушена, то создаются токи утечек, коротких замыканий и другие повреждения, влияющие на работу электродвигателя.
Между статором и ротором выполнен минимально возможный зазор. Его могут нарушить:
Когда происходит задевание вращающихся частей о неподвижный корпус, то создается их разрушение и дополнительные механические нагрузки. Все это требует тщательного осмотра, анализа состояния внутренних частей до начала электрических проверок.
Довольно часто не квалифицированный разбор является дополнительной причиной поломок. Пользуйтесь специальным инструментом и съемниками, исключающими повреждения граней валов.
После разборки сразу во время осмотра проверяют люфты, свободный ход подшипников, их чистоту и смазку, правильность посадочных мест.
Кроме этого у коллекторного электродвигателя могут быть сильно изношены пластины или щетки.
Все это необходимо проверять до подачи рабочего напряжения.
Особенности конструкций, влияющие на технологию поиска дефектов
Обычно производитель электрические характеристики указывает на табличке, прикрепленной на корпусе. Этим сведениям стоит верить.
Однако часто во время ремонта или перемотки конструкция статора изменяется, а табличка остается прежняя. Этот вариант следует тоже учитывать.
Для бытовой сети 220 вольт могут использоваться двигатели:
В схемах 380 вольт работают трехфазные синхронные и асинхронные электродвигатели.
Все они отличаются по конструкции, но, в силу работы по общим законам электротехники, позволяют использовать одинаковые методики проверок, заключающиеся в замерах электрических характеристик косвенными и прямыми методами.
Как проверить обмотку электродвигателя на статоре: общие рекомендации
Трехфазный статор имеет три встроенные обмотки. Из него выходит шесть проводов. В отдельных конструкциях можно встретить 3 или 4 вывода, когда соединение треугольник или звезда собрано внутри корпуса. Но так делается редко.
Определить принадлежность выведенных концов обмоткам позволяет прозвонка их мультиметром в режиме омметра. Надо просто один щуп поставить на произвольный вывод, а другим — поочередно замерять активное сопротивление на всех остальных.
Пара проводов, на которой будет обнаружено сопротивление в Омах, будет относиться к одной обмотке. Их следует визуально отделить и пометить, например, цифрой 1. Аналогично поступают с другими проводами.
Здесь надо хорошо представлять, что по закону Ома ток в обмотке создается под действием приложенного напряжения, которому противодействует полное сопротивление, а не активное, замеряемое нами.
Учитываем, что обмотки наматываются из одного провода с одинаковым числом витков, создающих равное индуктивное сопротивление. Если провод в процессе работы будет закорочен или оборван, то его активная составляющая, как и полная величина, нарушится.
Межвитковое замыкание тоже сказывается на величине активной составляющей.
Однофазный асинхронный двигатель: особенности статорных обмоток
Такие модели создаются с двумя обмотками: рабочей и пусковой, как, например, у стиральной машины. Активное сопротивление у рабочей цепочки в подавляющем большинстве случаев всегда меньше.
Поэтому когда из статора выведено всего три конца, то это означает, что между всеми ими надо измерять сопротивление. Результаты трех замеров покажут:
Как найти начало и конец каждой обмотки
Метод позволяет всего лишь выявить общее направление навивки каждого провода. Но для практической работы электродвигателя этого более чем достаточно.
Статор рассматривается как обычный трансформатор, что в принципе и есть на самом деле: в нем протекают те же процессы.
Для работы потребуется небольшой источник постоянного напряжения (обычная батарейка) и чувствительный вольтметр. Лучше стрелочный. Он более наглядно отображает информацию. На цифровом мультиметре сложно отслеживать смену знака быстро меняющегося импульса.
К одной обмотке подключают вольтметр, а на другую кратковременно подают напряжение от батарейки и сразу его снимают. Оценивают отклонение стрелки.
Если при подаче «плюса» в первую обмотку во второй трансформировался электромагнитный импульс, отклонивший стрелку вправо, а при его отключении наблюдается движение ее влево, то делается вывод, что провода имеют одинаковое направление, когда «+» прибора и источника совпадают.
В противном случае надо переключить вольтметр или батарейку — то есть поменять концы одной из обмоток. Следующая третья цепочка проверяется аналогично.
А далее я просто взял свой рабочий асинхронный движок с мультиметром и показываю на нем фотографиями методику его оценки.
Личный опыт: проверка статорных обмоток асинхронного электродвигателя
Для статьи я использовал свой новый карманный мультиметр Mestek MT102. Заодно продолжаю выявлять недостатки его конструкции, которые уже показал в статье раньше.
Электрические проверки выполнялись на трехфазном двигателе, подключенном в однофазную сеть через конденсаторы по схеме звезды.
Общая оценка состояния изоляции обмоток
Поскольку на клеммных выводах все обмотки уже собраны вместе, то замеры начал с проверки сопротивления их изоляции относительно корпуса. Один щуп стоит на клеммнике сборки нуля, а второй — на гнезде винта крепления крышки. Мой Mestek показал отсутствие утечек.
Другого результата я и не ожидал. Этот способ замера состояния изоляции очень неточный и большинство повреждений он выявить просто не сможет: питания батареек 3 вольта явно недостаточно.
Но все же лучше делать хоть так, чем полностью пренебрегать такой проверкой.
Для полноценного анализа диэлектрического слоя проводников необходимо использовать высокое напряжение, которое вырабатывают мегаомметры. Его величина обычно начинается от 500 вольт и выше. У домашнего мастера таких приборов нет.
Можно обойтись косвенным методом, используя бытовую сеть. Для этого на клеммы обмотки и корпуса подают напряжение 220 вольт через контрольную лампу накаливания мощностью порядка 75 ватт (токоограничивающее сопротивление, исключающее подачу потенциала фазы на замыкание) и последовательно включенный амперметр.
Ожидаемый ток утечки через нормальную изоляцию не превысит микроамперы или их доли, но рассчитывать надо на аварийный режим и начинать замеры на пределах ампер. Измерив ток и напряжение, вычисляют сопротивление изоляции.
Используя этот способ, учитывайте, что:
Замер активного сопротивления обмоток
Здесь требуется разобрать схему подключения проводов и снять все перемычки. Перевожу мультиметр в режим омметра и определяю активное сопротивление каждой обмотки.
Это один из недостатков этого мультиметра. Щуп плохо входит в паз крокодила, да к тому же тонкий металл зажима раздвигается. Мне сразу пришлось его поджимать пассатижами.
Замер сопротивления изоляции между обмотками
Показываю этот принцип потому, что его надо выполнять между каждыми обмотками. Однако вместо омметра нужен мегаомметр или проверяйте, в крайнем случае, бытовым напряжением по описанной мной выше методике.
Мультиметр же может ввести в заблуждение: покажет хорошую изоляцию там, где будут созданы скрытые дефекты.
Как проверить якорь электродвигателя: 4 типа разных конструкций
Роторные обмотки создают магнитное поле, на которое воздействует поле статора. Они тоже должны быть исправны. Иначе энергия вращающегося магнитного поля будет расходоваться впустую.
Обмотки якоря имеют разные конструкции у двигателей с фазным ротором, асинхронным и коллекторным. Это стоит учитывать.
Синхронные модели с фазным ротором
На якоре создаются выводы проводов в виде металлических колец, расположенных с одной стороны вала около подшипника качения.
Провода схемы уже собраны до этих колец, что наносит небольшие особенности на их проверку мультиметром. Отключать их не стоит, однако методика, описанная выше для статора, в принципе подходит и для этой конструкции.
Такой ротор тоже можно условно представить как работающий трансформатор. Требуется только сравнить индивидуальные сопротивления их цепочек и качество изоляции между ними, а также корпусом.
Якорь асинхронного электродвигателя
В большинстве случаев ситуация здесь намного проще, хотя могут быть и проблемы. Дело в том, что такой ротор выполнен формой «беличье колесо» и его сложно повредить: довольно надежная конструкция.
Короткозамкнутые обмотки выполнены из толстых стержней алюминия (редко меди) и прочно запрессованы в таких же втулках. Все это рассчитано на протекание токов коротких замыканий.
Однако на практике происходят различные повреждения даже в надежных устройствах, а их как-то требуется отыскивать и устранять.
Цифровой мультиметр для выявления неисправностей в обмотке «беличье колесо» не потребуется. Здесь нужно иное оборудование, подающее напряжение на короткое замыкание этого якоря и контролирующее магнитное поле вокруг него.
Однако внутренние поломки таких конструкций обычно сопровождаются трещинами на корпусе, а их можно заметить при внимательном внутреннем осмотре.
Кому интересна такая проверка электрическими методами, смотрите видеоролик владельца Viktor Yungblyudt. Он подробно показывает, как определить обрыв стержней подобного ротора, что позволяет в дальнейшем восстановить работоспособность всей конструкции.
Коллекторные электродвигатели: 3 метода анализа обмотки
Принципиальная электрическая схема коллекторного двигателя в упрощенной форме может быть представлена обмотками ротора и статора, подключенными через щеточный механизм.
Схема собранного электродвигателя с коллекторным механизмом и щетками показана на следующей картинке.
Обмотка ротора состоит из частей, последовательно подключенных между собой определенным числом витков на коллекторных пластинах. Они все одной конструкции и поэтому имеют равное активное сопротивление.
Это позволяет проверять их исправность мультиметром в режиме омметра тремя разными методиками.
Самый простой метод измерения
Принцип №1 определения сопротивления между коллекторными пластинами я показываю на фото ниже.
Здесь я допустил одно упрощение, которое в реальной проверке нельзя совершать: поленился извлекать щетки из щеткодежателя, а они создают дополнительные цепочки, способные исказить информацию. Всегда вынимайте их для точного измерения.
Щупы ставятся на соседние ламели. Такое измерение требует точности и усидчивости. На коллекторе необходимо нанести метку краской или фломастером. От нее придется двигаться по кругу, совершая последовательные замеры между всеми очередными пластинами.
Постоянно контролируйте показания прибора. Они все должны быть одинаковыми. Однако сопротивление таких участков маленькое и если омметр недостаточно точно на него реагирует, то можно его очувствить увеличением длины измеряемой цепочки.
Способ №2: диаметральный замер
При этом втором методе потребуется еще большая внимательность и сосредоточенность. Щупы омметра необходимо располагать не на соседние ближайшие пластины, а на диаметрально противоположные.
Другими словами, щупы мультиметра должны попадать на те пластины, которые при работе электродвигателя подключаются щетками. А для этого их потребуется как-то помечать, дабы не запутаться.
Однако даже в этом случае могут встретиться сложности, связанные с точностью замера. Тогда придется использовать третий способ.
Способ №3: косвенный метод сравнения величин маленьких сопротивлений
Для измерения нам потребуется собрать схему, в которую входит:
Следует представлять, что точность измерения увеличивает стабильность созданного источника тока за счет:
Один соединительный провод подключают напрямую к клемме аккумулятора и ламели коллектора, а во второй врезают токоограничивающий резистор, исключающий большие токи. Параллельно контактным пластинам садится вольтметр.
Щупами последовательно перебираются очередные пары ламелей на коллекторе и снимаются отсчеты вольтметром.
Поскольку аккумулятором и резистором на короткое время каждого замера мы выдаем одинаковое напряжение, то показания вольтметра будут зависеть только от величины сопротивления цепочки, подключенной к его выводам.
Поэтому при равных показаниях можно делать вывод об отсутствии дефектов в электрической схеме.
При желании можно измерить миллиамперметром величину тока через ламели и по закону Ома, воспользовавшись онлайн калькулятором, посчитать величину активного сопротивления.
Мой цифровой Mestek MT102, несмотря на выявленные в нем недостатки, нормально справляется с этой задачей.
Двигатели постоянного тока
Конструкция их ротора напоминает устройство якоря коллекторного двигателя, а статорные обмотки создаются для работы со схемой включения при параллельном, последовательном или смешанном возбуждении.
Раскрытые выше методики проверок статора и якоря позволяют проверять двигатель постоянного тока, как асинхронный и коллекторный.
Заключительный этап: особенности проверок двигателей под нагрузкой
Нельзя делать заключение об исправности электродвигателя, полагаясь только на показания мультиметра. Необходимо проверить рабочие характеристики под нагрузкой привода, когда ему необходимо совершать номинальную работу, расходуя приложенную мощность.
Например, владелец очень короткого видео ЧАО Дунайсудоремонт считает, что замерив ток в обмотках, он убедился в готовности отремонтированного движка к дальнейшей эксплуатации.
Однако такое заключение можно дать только после выполнения длительной работы и оценки не только величин токов, но и замера температур статора и ротора, анализа систем теплоотвода.
Не выявленные дефекты неправильной сборки или повреждения отдельных элементов могут повторно вызвать дополнительный ремонт с большими трудозатратами. Если же у вас еще остались вопросы по теме, как проверить электродвигатель мультиметром, то задавайте их в комментариях. Обязательно обсудим.