徒弟:现在电动家用电器越来越多,请您教我怎样修理电器上各式各样的电动机好吗?
师傅:家用电器上使用的电动机绝大多数是用220V交流市电作电源的,有电容式、罩极式、串激式等多种类型,它们的构造和工作原理都不同。此外,有的电器里还使用微型直流电动机。你想学电动机的修理技术,一定要结合实践,不但要知道各种电动机的构造、原理,更重要的是要动手操作,才能把本事真正学到手。
徒弟:我看洗衣机、电风扇、木工电刨等电器上使用的电动机都配有一只电容器,您今天就教我这种电机的修理方法吧。
师傅:这类电机在家用电器中使用最普遍,叫“电容运转式”电动机。它有较好的运行性能,效率和过载能力较高,但启动力矩较小,所以多用在启动容易的电器上。
徒弟:您先讲讲这种电机的构造好吗?
师傅:单相电容式电动机由定子、转子、前后端盖、轴承等组成。定子上用漆包线绕制的线圈也叫作绕组。电容式电机有主、副两个绕组,它们按设计的位置嵌放在定子槽内。定子线圈是最容易损坏的,它的绕制、嵌放、连接、绝缘、检验,都有严格的要求,以后我专门给你讲。
徒弟:电机转子粗看起来是个铁柱,仔细看才知道它也是用硅钢片叠成的。
师傅:对。转子硅钢片冲有闭口圆槽,叠压时上下片槽位依次稍微错开,整体上形成斜槽,这样能使转动更均匀平稳。转子绕组是用压铸的方法,将纯铝铸在转子槽内代替导线。要是只看转子槽内的铝条和两个端环,形状象个笼子,所以有的书上叫它“鼠笼式转子”。
徒弟:电容式电动机有三根引线,它怎样接在电路上呢?
师傅:具体接法看图1。电机的主绕组直接接入电源,而副绕组与电容器串联后再与主绕组并联。这样,当电机中通过单相交流电时,由于电容器的作用,副绕组中电流在时间上比主绕组的电流超前,它们就能在定子、转子间气隙中建立一个旋转磁场,使电机转子中产生感应电流,跟随旋转磁场而转动。
徒弟:那么修理电动机应该从哪儿入手呢?
师傅:不论修什么电器,先判断故障是不是电机损坏引起的。常用的办法是将电机与负载脱离,看电机空转是否正常。只有确定电机有问题后,才能着手检测或拆卸。
徒弟:我遇到最多的电机故障就是“不转”,只好把电机拆下检查。
师傅:不。电机通电后不能运转,原因有三个:电路没有接通;电容器损坏;电机本身有问题。实际检修中,一定要先查电源插头、插座、电源线是不是正常,查清电源电压是不是加到电机上了,再查电容器是否良好,{zh1}才检查电机本身。电机线圈断线、轴承损坏、转轴弯曲使定子和转子相擦,都会使电机不转。
徒弟:是不是通电后能够转动,就证明电机没有问题呢?
师傅:恰恰相反,很多有故障的电机仍能转动,但转动并不正常。常见的情况有:电机运转无力.只能空转,一加负载就会停下来,这多是线圈短路或电容器容量减小造成的;电机启动后很快发热,这多是线圈受潮,绝缘下降,使绕组局部短路,或是定子与转子相擦造成;电机运转中噪声很大,这多是轴承损坏,转子轴向间隙过大,转轴弯曲、松动等故障造成的;电机漏电则多是受潮严重或绕组接地造成的。
徒弟:我遇到过几台电机,要先拨一下,让轴转一转,才能迟缓的启动,这是什么原因呢?是因为电源电压低造成的吗?
师傅:这多半是电容器失效或断开,以及副绕组断路造成的。启动时,外力将电机向哪个方向转,电机就随着向这个方向启动,这是一种故障现象。电机前后端盖或是轴承不同心,转子与定子稍有挤卡,就会造成启动困难,但一经启动就能正常运转。电源电压偏低也会使电机启动困难,但这与电机本身无关。
徒弟:电容器是这种电机的主要配件,它的好坏怎样检查呢,能用容量和耐压都适合的“电解电容器”代替启动电容吗?
师傅:电容器的常见故障有断路、短路、容量减退、失效。电机配用的电容器好坏,可以用万用表的高阻挡检查。将万用表拨到R×1k挡,两支表笔分别接到电容器的两个线头上,注意看表针的摆动情况:正常的电容器检测时,表针先向右有较大幅度的摆动,然后再缓缓退回到接近左边起始位置(电阻无穷大处)。
检测电容器时,若表针不动,表明电容器内部有断路的地方}若表针向右摆到零欧姆位置,却不再返回,表明电容内有短路处;表针向右摆动后,不能退回电阻无穷大位置,表明电容器漏电;表针向右摆动的角度很小,表明电容器的容量已经减退。出现上面这些情况,被测电容器都不能再用。
电机配用的电容器是不能用“电解电容器”代替的,即使它的容量、耐压值都适合也不能代用。电解电容器是引线分正、负极的“有极性电容器”,它只能用在直流或脉动电路中,不能用在交流电路中。
为了保证电机的额定功率,并能良好的启动和运行,对所配用的电容器要求较高。在修理时,一定要使用高质量电容器,更不能随意改变它的容量。
徒弟:请您讲讲有机械故障的电机修理方法。
师傅:常见的机械故障是电机转轴弯曲;转子铁心与轴配合松动;端盖变形等。
校正弯曲的电机轴,要将转子搁在V型铁上(如图2),慢慢转动转子,用千分表测量转子铁心表面与转轴的跳动量,找出弯曲部位。再使转轴弯曲部位朝上,固定转子,用铜棒或垫木块后用榔头敲击弯曲的地方,逐渐加力校正。校正后转子铁心表面的径向跳动应小于O.04mm。
徒弟:转子轴松动的电机噪声大、发热高,带不动负载。还能修复吗?
师傅:如果负载不重,可以用粘接的办法修理。先用粗细合适的钢管套在轴上,打击钢管,把转子从轴上退下来。用细砂布将轴和铁心内孔的锈蚀擦净,再用酒精清洗。晾干后,在轴和铁心孔内均匀涂上GY-360厌氧胶,及时把铁心套在轴上,厌氧胶要充满轴孔内间隙。静置6小时,待胶液xx凝固后,转子就能重新使用。
徒弟:电机用旧了,轴承磨损得很厉害,怎么更换呢?
师傅:电机球形含油轴承的检修比较方便,只要拆下轴承盖上的紧固螺钉,就能检修更换。轴承安装前要检查轴承夹的弹性压力,压力太小、弹性不够和碎裂的也要换掉。轴承装好后,不能在座内有松动。
滚珠轴承的拆换要有专用工具,例如用“拉马”,不能强拉硬敲。新轴承要先浸在汽油中洗去防锈油,凉干后涂上润滑脂(黄油)。安装时,轴承要在轴端套正,不可有丝毫偏斜,再借助钢管套筒,将轴承逐渐锤打压入转轴。
徒弟:电机受潮后,或是使用日久,电机外壳常常带电,摸上去感到“麻手”,这种电机怎么修呢?
师傅:检查电机是不是漏电,{zh0}用兆欧表(摇表)通过测量绕组对地的绝缘电阻来判断。有人用万用表测电机漏电,因为表内电池电压很低,检查结果可能不准。测量时,将兆欧表的一根引线接电机绕组,另一根引线接电机外壳(见图3)。按每分钟约120转的速度转动摇柄,正常时表针指示的电阻读数应大于2MΩ电机漏电麻手时,绝缘电阻变得很小。在绕组与定子铁心有明显短路时,绕组引线与铁心间电阻为零,这甚至用万用表也能查出来。
电机漏电若是受潮引起的,可以烘干驱潮。如果能看到在定子槽口处有霉点,或绕组漆皮破损有与铁心短路的地方,可将线圈加热软化后,用竹板将绕组破损处轻轻撬起,垫上绝缘纸。如果经检查短路现象已经xx,再在破损处涂上绝缘漆。
徒弟:您讲过有许多电机发热严重,是因为绕组短路引起的,这种故障怎样判断、排除呢?
师傅:绕组短路的主要原因有:电机严重受潮,线圈间绝缘被破坏,电机长期过载或使用的环境太差,绕组绝缘老化;装配或嵌线操作不当,绕线绝缘被损伤等。
检查时,先对电机施加额定电压,电机空转数分钟后切断电源,迅速打开端盖,取出转子。用手摸线圈表面,若某一部位明显温度较高,就表明那里有短路处。为了准确找到短路点,也可以如图4在绕组两端加上低压交流电,分段测量各个线圈的电压,短路点就在电压读数特别低的那个线圈中。
修理时,如果有短路的线圈整体还完好,可以在这个线圈上单独加上适当电压,对它通电加热,使线圈软化。然后小心地拨动线圈,使短路点分离,再涂浸绝缘漆,也可以单独重绕一个线圈换掉短路线圈。要是短路比较严重,或是绕组整体老化,那就要全部重绕了。
徒弟:线圈断路的电机又怎样修理呢?
师傅:电机绕组断路的情况也各不相同,有的是因装拆不当而碰断线圈;有的接头焊接不良而断开;有的线圈是因短路跳火而烧断。用万用表测断路的线圈电阻值为无穷大,很容易查出。如果线圈断路的地方在端部表面,可以将断路处两端漆包线撬开,重新焊牢,并套上绝缘管。要是断路严重,或是找不到断头,就只好大修重绕了。这我们下次再详细说吧。
画电机绕组展开图
徒弟:家用电动机中最常见的是单相电容式电动机,它的线圈严重损坏或烧毁时,只能重新绕制,是吗?
师傅:对。但你在拆掉电机旧绕组之前,必须弄清它原来是怎么绕的。画出定子绕组的“展开图”。
徒弟:什么是展开图?
师傅:展开图是用来表示绕组中各个绕圈应该放在哪个定子槽中,各个线圈又是怎样连接的。由于电机定子槽和里面的绕组是沿圆柱面分布的,将这种立体的位置关系画在纸上,在平面上表示出来,就叫它为“展开图”。
徒弟:这就是说,展开图是电机原绕组情况的记录,也是线圈重绕后嵌放位置和连线方式的依据,只有画出正确的展开图,才能保证正确的嵌线和接线。
我在一些书里常看到电机绕组的“极距”和“节距”这两个词,它们对线圈的重新绕制很重要吗?
师傅:这是两个决定线圈绕制规格和嵌放位置的数字,画展开图时,要先弄清电机的这两个参数。极距是指沿定子铁心内圆每个磁极所占有的槽数。它等于定子铁心中的总槽数除以电机磁极数。例如,图l所示的一台12槽4极电机,极距就等于12÷4=3(槽)。
节距(或称跨距)是指一组线圈在铁心内的两边之间所跨占的槽数。节距有“全节距”与“短节距”之分。节距等于极距的称为全节距绕组,如图1中一只线圈的一条边在第1槽,另一条边在第4槽,中间相隔3槽,就称“节距等于3”,也可以说成“节距1~4”。这个电机中采用的是全节距绕组。短节距绕组的节距小于极距.例如一台16槽4极电机的极距为16÷4=4,如果它的线圈一条边在第l槽,另一条边在第4槽,则节距也等于3,这台电机采用的是短节距绕组。
徒弟:不同型号的电机绕组结构都相同吗?
师傅:单相电容式电机常用的绕组形式有单层绕组和双层绕组两大类,单层绕组是在每个铁心槽内只安放一组线圈边,所以它的线圈只数是电机定子总槽数的一半;双层绕组是在一个铁心槽内安放一个线圈的一条边后,又安放另一个线圈的一条边,双层绕组的线圈总数等于定子槽数。
常用的绕组连接方式有“链式”和“同心式”两种。链式线圈一环和扣一环,如图2所示;同心式绕组在家用电机中很常见,它的几组线圈都对称,而且是共轴心安放,如图3所示。
徒弟:修理员是要按展开图嵌放线圈和接线的,必须掌握画绕组展开图的方法。请您具体讲讲在了解了电机的绕组连接方式,确定了绕组的极距和节距后,怎样画出绕组展开图。
师傅:图4是一台8槽4极双层链式全节距绕组的展开图,我就以这幅图为例,介绍画展开图的步骤。
1.画出定子线槽的展开图,依次编上号码,从哪一条槽开始数都可以,结果是一样的。因为电机极数是4,就将8槽分为4等分,每极占2槽,也就是说极距为2。在图上,从左边起将各等分标上A、B字样,分别表示主绕组与副绕组所占的槽号数。
2.在每个线槽小等分内,标出磁极与电流方向。如图4中的N↑、S↓。
3.画出主绕组位置。从原电机的绕组结构中了解到,线圈的节距等于极距,也为2,是全节距线圈。它的绕组为双层形式,其线圈总数与总槽数相等,即有主绕组线圈4只,副绕组线圈4只。每槽嵌有两个线圈的边,主绕组4只线圈分别嵌入1~3、3~5、5~7、7~l槽中,在图中用实线表示。
4.画出副线圈位置。主、副两个绕组沿定子槽嵌放时,要相差90度电角度,使电机工作时能产生旋转磁场,这是设计要求决定的。实际上,我们将每极所占槽数(2)再分给主绕组和副绕组,即求出每极每相的槽数为2÷2=1槽。在工艺上,定子上嵌放的副绕组要比主绕组滞后1槽,所以副绕组的4个线圈分别嵌入2~4、4~6、6~8、8~2槽中,在图中用虚线表示。
徒弟:有了这张图我就清楚了。总起来说,这台电机有主、副线圈各4个,分两层嵌放;每个线圈两边中间隔1槽;副绕组比主绕组的位置落后1槽。
师傅:你总结得很好。接下去还要在展开图上表示出线圈的连接方式,图4中下边用A、B分别表示主、副线圈的首端,用a、b表示线圈的尾端,可以看出这里是采用了“首端与首端连接,尾端与尾端连接”的方式,称为“反串接法”。
为了使你更好的了解展开图,我再举一个例子。图5是单相16槽4极单层链式短节距绕组的展开接线图,你从图中能看到哪些内容呢?
徒弟:从图上看,将16条定子槽按磁极数分4等分,每极占的槽数(极距)等于4;线圈的节距足2~5槽.节距等于3。是短节距绕组。所以这里主绕组的4个线圈嵌放在2~5、6~9、10~13、14~1槽中,而副绕组嵌放在4~7、8~11、12~15、16~3槽中。线圈的连接仍然是“首首相接.尾尾相接”的反串接法。
可是为什么这台电机的主、副绕组滞后了2槽呢?
师傅:这也是为了使主、副绕组的相位能相差90度。这台电机每极每相槽也等于极距的一半,4÷2=2。所以副绕组滞后主绕组2槽。
重绕电容式电动机绕组
徒弟:现在可以开始拆除旧绕组了。可是绕组被绝缘漆粘得牢牢的,还很难拆下来。有什么好方法吗?
师傅:对小型电机,可以将线圈一端割断,再用钳子夹住线圈,用大力把它从另一端拉出。为了省力可以先使绕组上的绝缘漆软化,一种方法是用大电流为绕组加热,如图1那样,把电机的主、副绕组串联后,直接接到220V交流电上,绕组很快就会发热软化;另一种办法是把定子绕组放进浓度90%的酒精中,绕组软化后就能拆出。
不论用什么办法拆线圈,都要注意不损坏定子铁心。另外,要保留一两个较完整的线圈,作为以后制作绕线模的样品。
徒弟:怎样选用粗细合适的漆包线呢?
师傅:当然{zh0}用于分卡尺测量漆包线的直径。一种简易办法是:象图2画的样子,将漆包线在铅笔上密绕30~40圈,量出线圈长度L的毫米数,再用实际线圈数除,就得到漆包线的直径数。计算结果相当准确。
例如,漆包线在笔上绕40圈,量出线圈长度是11.5mm,就能算出漆包线带漆皮的外径是11.5/40=0.2875mm。再查表。减去绝缘层厚度0.05mm,即知漆包线线径为0.23mm。
Q2型圆漆包线绝缘层厚度参考表 单位:mm
徒弟:您说怎样做线圈的“绕线模”呢?
师傅:有了绕线模,绕组的各个线圈才能绕得整齐、标准。绕线模一般用木制,形状如图3所示。实际制作时,要紧的是模心要与原来旧线圈样品的形状、尺寸一致;装卸要方便;固定在绕线机上应牢固不变形。
徒弟:绕线时要注意些什么吗?
师傅:初学的人容易略一些小地方,却会造成很xx烦。例如,开始绕线时的线头要留得足够长,线圈排列要紧密平整,不能有过多非交叉重叠;绕制中遇到有漆皮破损处,要随时包上绝缘纸,接头要留在线圈端部;绕到规定的匝数后,要用事先放在线模扎线口中的棉线将线圈扎好,免得松散;线尾要足够长,宁可接线后剪掉,也要避免线头太短的麻烦。
徒弟:线圈绕好后,要将它放到定子槽内,叫做“嵌线’,或“下线”。这是个重要而细致的工作,它的要领是什么?
师傅:嵌线前,先要清理每个字子槽内的残留绝缘物,再在每个槽底放进新的聚酯青壳纸。聚酯纸的规格是厚0.15~0.2mm宽度约等于槽底一周加两端各余3mm左右;长度是铁心厚度加两端各伸出3mm。
将绕好的线圈按绕线展开图及跨距依次放进定子槽内。从主绕组开始放。打开扎线,将漆包线各圈松开,捏扁,轻轻揿入槽内。用竹制划线板将槽内线划直、压紧,使漆包线不在槽内交叉。每个线圈下好后都要及时整形,双手配合将线圈两头捏成扁形,再用力将线圈外侧稍稍推弯,留出足够的空间放副绕组。为了外形美观,伸出定子外的漆包线要一层压一层,形成整体感。
主绕线下好后,准备下副绕组。在主、副绕组的线圈端部问,要插入聚酯青壳纸或黄蜡绸作绝缘层。每下完一组线圈,就要双手配合将伸出铁心的两端漆包线捏成扁形,紧贴在主绕组内侧,然后剪去铁心外多余的青壳纸。
所有线圈下好后,在每槽上再覆盖一条绝缘纸,并用竹制槽楔将铁心槽口封死。槽楔伸出槽口两边的长度应相等。
下线完成后,即按画好的绕组展开图将主、副线圈连接起来。接线完毕,必须仔细检查绕组各部分绝缘,并进行端部整形。绕组端部应整理成“喇叭口”,使线圈不会妨碍转子和端盖的装配。{zh1},还要用棉线将端部线圈绑扎好,并理好引出线。
徒弟:整个绕组做好后,还要进行浸漆绝缘吧
师傅:正式生产中是按这个程序进行的。但绕组浸漆后就不能再有拆改了,所以许多修理员在重绕组圈后,先将电机组装起来,检查绕组与外壳没有短路的地方,通电试运行后,才作绝缘处理的。
徒弟:电机临时组装试转,是不是只要将端盖扣上,不必上紧螺丝。是不是只要能转,就说明接线没有错误?
师傅:这可不能凑合。有的修理员没有将端盖与定子的止口配合对正,或是螺丝坚固不均匀,常会产生转动阻滞摩擦,还可能出别的事故。一定要认真装配,使转子能轻快转动,并注意线圈端部与端盖不能有接触的地方。接通电源后,如果电机不转,或发现转动缓慢、发热严重,有撞击摩擦声等情况,要立即停电。将不正常现象排除后,证明重绕的绕组没有问题,就可以再将定
子拆下放心的浸漆了。
徒弟:浸渍绝缘漆工序包括预烘、浸漆、烘干三个步骤。先将电机定子在100~110℃温度下,烘2~3小时,以驱除绕组内的潮气,然后将绝缘漆浸灌到绕组中去。
常用的绝缘漆是1032三聚氰醇酸漆。大量修理电机时,{zh0}用浸灌法,即将烘热的整个定子绕组连同铁心机座浸泡到绝缘漆中,直到漆灌满绕组,不再冒泡为止(约需15分钟);另一种是涂刷法,即把电机定子竖直放置,用漆恻在绕组上涂抹绝缘漆。刷完一面再刷另一面,并尽量使漆液进入线圈内部。不论用那种方法,浸漆前定子温度{zh0}是70℃左右,过高或过低都不能使绝缘漆很好的进入内部。绝缘漆的粘稠度要适当,如果太稠,可用松节油稀释。待余漆滴干后,将定子放入烘箱内,先用80℃低温烘3~4小时,再用120℃温度烘6~10小时。测量绕组与定子外壳间电阻在3MΩ以上,浸漆即告完成。
徒弟:重绕线圈的电机要作哪些检测?
师傅:对绕组作绝缘处理后,主要的检测是看绕组与铁心问有没有足够的绝缘强度。用兆欧表(摇表)测量,绝缘电阻应接近无穷大,至少不得低于2MΩ。
重新装好电机,若定子膛内有漆块等杂物要事先xx。通电运转时,如果转动方向与原来相反,只要将主绕组或副绕组的两条引线对调就可以了。
{zh1},用兆欧表测量电机引线与外壳间的绝缘情况,阻值不能低于2MΩ。电机绕组与机壳间应能承受1500V的交流电压,1分钟内不发生闪烁和击穿现象。没有专业测试条件时,可以将电机绕组串联一只100W灯泡,接到220V交流市电上,经1分钟,灯泡应不发红或发光。实验时,电机应放在绝缘垫板上,以防触电。