Поиск неисправностей в электронике

В этой главе дается обзор базовых принципов работы двигателей и генераторов, а также методы поиска неисправностей и ремонта.

Основные сведения

Конструкция и теория работы электродвигателей во многом повторяет методы подхода и строение генераторов.

Двигатель представляет собой устройство, которое преобразует электрическую энергию в механическую (рис. 3.1). Генератор делает прямо противоположное. Простой генератор постоянного тока можно превратить в электродвигатель, подключив аккумуляторную батарею к зажимам щеток.

Рис. 3.1. Упрощенная конструкция электрического двигателя

Ток подается к якорю от батареи и превращает его в электромагнит. Якорь имеет «северный» и «южный» полюса, расположенные рядом с одноименными полюсами магнита статора. В результате якорь начинает вращаться, поскольку крайние точки отталкиваются друг от друга, как показано на рис. 3.2.

Рис. 3.2.Вращательное действие упрощенного электродвигателя

Якорь продолжает вращаться, потому что коллектор постоянно меняет ориентацию его полюсов. Такой тип двигателя называется репульсионным. Для увеличения его эффективности на полюсах магнита и на якоре устанавливаются несколько катушек. Это повышает мощность двигателя и делает его работу более равномерной.

Типичный электродвигатель состоит из якоря, обмотки возбуждения, торцевых пластин, подшипников, корпуса, щетки, выключателя и основания (рис. 3.3).

Рис. 3.3.Основные детали электродвигателя

Большинство из них, несмотря на различия по конструкции и характеру работы, содержат статор (внешняя часть из электрических обмоток двигателя), ротор и торцевые крышки (или торцевые пластины).

Статор обычно изготавливается из множества стальных пластин. Этот набор с оксидным покрытием сваривается в оболочке статора, что уменьшает вихревые токи и нагрев сердечника во время работы двигателя.

Проволочные обмотки состоят из большого количества витков. Важно, чтобы каждая катушка была тщательно собрана, иначе вся обмотка может оказаться закороченной, мотор перегреется и прекратит работу.

Фазные роторы постоянного тока и индукционные роторы переменного тока. Фазный ротор постоянного тока имеет коллектор и используется также для универсальных двигателей переменного тока. Как и статор, имеет многослойную металлическую структуру с катушками из провода и лаковой изоляцией. Индукционные роторы не имеют проволочных обмоток или коллектора.

Ротор переменного тока состоит из нескольких металлических слоев с алюминиевыми, медными и/или стальными стержнями. Эта конструкция обеспечивает индуктивность с малым выделением тепла. Иногда для уменьшения нагрева на валу ротора устанавливаются лопасти, играющие роль вентиляторов. Роторы собираются так, чтобы пазы располагались под углом для обеспечения более стабильной работы. Вращающаяся часть двигателя также балансируется с помощью грузов, прикрепляемых к лопастям вентилятора или валу.

Типы двигателей

Электродвигатели работают, в основном, по принципу отталкивания или индукции. Энергосиловые машины репульсионного типа, как вы уже знаете, используют отталкивание одинаковых магнитных полюсов. Магнитное поле полюса якоря противодействует полю неподвижных обмоток статора и заставляет якорь вращаться. Коллектор постоянно меняет полярность обмоток якоря, поэтому он не останавливается. Все двигатели постоянного тока и некоторые переменного работают по принципу отталкивания. Для этого им необходим якорь, коллектор и набор щеток.

Индукционные двигатели, как вы могли догадаться, работают по принципу электромагнитной индукции и почти все на переменном токе. Ротор индукционных двигателей, похожий на беличье колесо, обычно состоит из многослойного стального цилиндра и медных стержней, вставленных в прорези. Его называют короткозамкнутым ротором. Когда на обмотки статора подается переменный ток, в роторе вследствие явления электромагнитной индукции также возникает ток, который создает магнитное поле, чья полярность противоположна полярности ноля обмоток статора. Ротор не начнет вращаться сам по себе, поэтому большинство однофазных двигателей требуют стартовой обмотки и выключателя. Трехфазные двигатели не требуют выключателя для запуска поскольку каждая фаза смещена на 120°. Кроме того, индукционные двигателя не нуждаются для работы в якоре, коллекторе или наборе щеток.

Существует много типов и классов электродвигателей, каждый из которых обладает собственными характеристиками и возможностями. Современное развитие технологий увеличило производство двигателей с различными возможностями. Вот некоторые из наиболее распространенных машин:

♦ с расщепленными фазами;

♦ конденсаторные;

♦ с расщепленными полюсами;

♦ репульсионные;

♦ постоянного тока;

♦ синхронные;

♦ универсальные;

♦ многофазные;

♦ редукторные;

♦ шаговые.

Двигатели с расщепленными фазами