Почему греется электрический двигатель, к чему это ведёт, каким образом устранить данное явление.

Электродвигатель является основным элементом любого электрического устройства, которое содержит в себе функцию движения, перемещения. Естественно, что электромоторы не столь идеальны в своей надёжности, как хотелось бы. Существует ряд определённых причин и условий, при которых электрический двигатель может функционировать ненормально или же работать, но в скором будущем, с высокой долей вероятности, он выйдет из строя, поломается. В этой статье разберём такое явление — повышенный нагрев электрического двигателя, его причины появления, к чему это может привести в последствии, что с этим делать.

Итак, почему греется электрический двигатель? Прежде всего из-за увеличенного тока, протекающего по рабочим обмоткам. При создании электродвигателя, на заводе производителе, в изначальных расчётах учитываются те номинальные характеристики, которыми должен обладать электромотор. Это, прежде всего, электрическая мощность, напряжение питания, количество подключаемых фаз, тип двигателя, его место и условия эксплуатации и т.д. По формулам и таблицам производится расчёт и подбор тех материалов, что будут использоваться при сборке движка. То есть, для определённого значения мощности электрический двигатель должен содержать определённое количество витков, сечение проволоки, по которой будет протекать определённая сила тока. Именно это номинальное значение тока и влияет на допустимый нагрев электродвигателя.

Если вдруг в обмотках двигателя начнут появляться короткозамкнутые витки (это когда замыкаются изолированные проводники внутри обмотки, уменьшая длину проволоки и сопротивление), то это ведёт к повышению силы тока, а это увеличит температуру. Следует учесть, что чем больше температура на электродвигателе, тем сильней происходит износ его частей (смазки, подшипников, изоляции). Следовательно, увеличение температуры нормального двигателя способствует сокращению срока службы этого устройства. Происходит некая последовательность явлений, которая только ускоряет поломку двигателя — нагрев » износ частей » появление дефектов » повышение температуры, и далее всё повторяется пока не произойдёт окончательный выход из строя.

Если двигатель изначально нормальный и не имеет заводского брака, то его место и условия работы могут быть причинами появления нагрева. К примеру, у Вас в каком-то устройстве сгорел старый двигатель, но в запасе имеется электромотор, у которого номинальная мощность немного меньше, чем у прежнего. Вы этому не предаёте особого значения и ставите его на устройство. При работе новый электродвигатель получает механическую нагрузку, которая больше его нормы, что будет естественным образом увеличивать рабочий ток, протекающий по обмоткам. А это ведёт к разогреву. Чрезмерная нагрузка на двигатель способствует его нагреву, и неважно, это происходит из-за недостатка мощности самого движка или же повышения нагрузки из-за прочих условий (затвердевания смазки, её отсутствие в устройстве, окисления механических частей, увеличение массы тяги и т.д.)

Помимо этого имеется ещё одна важная причина, по которой может происходить нагрев электрического двигателя. Это проблемы с питающим напряжением, а именно — пониженное или повышенное напряжение питания, перекос фаз, пропадание одной из фаз. В этих случаях также электродвигателю приходится работать в ненормальных условиях, что ведёт к изменению электрических характеристик и повышению тока в обмотках. Следовательно, нужно взять тестер и проверить наличие фаз, величину напряжений и тока, их равномерность на фазах. Небольшое расхождение имеет место быть, это нормально, но вот если оно значительное, то следует искать причину и устранять неисправность.

Так что имейте в виду, если Вы заметили что температура электрического двигателя высока, а она должна не превышать 125 градусов по Цельсию, то попытайтесь определить причины этого. Посмотрите, не увеличилась ли механическая нагрузка на вал двигателя? Не затирают ли подшипники внутри движка? Не работает ли движок на сухую (без смазки)? Не произошло ли замыкание внутри обмоток? Не произошёл ли перекос фаз, пропадание одной из фаз? Соответствует ли напряжение питания норме? Той ли мощности Вы поставили электродвигатель на своё устройство, что соответствует рабочему номиналу мощности? Если есть перегрев в электродвигателе, то будет присутствовать одна из выше перечисленных причин!

P.S. Ненормальный нагрев электрического двигателя является индикатором ненормальной его работы, то есть это свидетельствует о том, что возможно в ближайшем будущем этот мотор выйдет из строя. Если Вы заметили повышение температуры на двигателе, не поленитесь, выясните причины этого, что позволит сэкономить деньги на ремонт или приобретение нового устройства.

Источник - https://electrohobby.ru/poch-nagr-el-dvig-bmr.html

Почему нагреваются диоды и диодные мосты (выпрямители тока), причины нагрева и что с этим делать

 

Как известно диоды являются полупроводниками, способны пропускать ток только в одном направлении. При прямом включении диода к источнику питания (плюс питания подключается к плюсу, аноду, диода, а минус питания к минусу, катоду, диода) этот полупроводник переходит в открытое состояние и через него может протекать ток. При этом на диоде образуется некоторое падение напряжения (где-то от 0,6 до 1,2 вольта) и с увеличением напряжения питания будет только увеличиваться ток, проходящий через полупроводник. При обратном включении диода (минус питания к плюсу диода и плюс питания к минусу диода) данный полупроводник будет находится в закрытом состоянии. Через него не будет протекать ток, а величина напряжения, которая на нем осядет, будет равна приложенному к нему напряжению.

Нагрев различных электрических элементов, в том числе и диодов, диодных мостов, напрямую связан с количеством тока, который проходит через них. Чем его больше, тем больше и нагрев. При маленьких токах нагрев настолько мал, что его даже незаметно. С увеличением тока и количеством выделяемого тепла температура постепенно увеличивается. Стоит учесть, что это тепло рассеивается через сам корпус компонента, и чем больше по объему этот компонент, тем больше и рассеивание тепла. Но уже при каком-то значительном количестве тока тепла становится настолько много, что оно уже не успевает рассеиваться. Естественно, происходит увеличение температуры компонента, в нашем случае это диод и диодный мост.

Стоит взять во внимание, что большинство нынешних полупроводников, в том числе и диодов, сделаны и кремния. А кристаллы кремния начинают безвозвратно разрушаться от температуры порядка 150-180 градусов по цельсию. Следовательно, когда нагрев диодов дойдет до этих температур они просто сгорят в результате теплового пробоя. Температуры близкие к критическим также негативно влияют на работу полупроводников, как минимум у них ухудшаются имеющиеся характеристики, а то и вовсе такие диоды могут иметь крайне малый срок службы. Максимальными температурами, при которых еще допустимо нормальное использование кремниевых полупроводников можно считать примерно до 60-80 °C.

Теперь по поводу зависимости электрической мощности, что оседает на диоде (полупроводнике) и выделяемого тепла. Выше я упомянул, что чем больше ток протекает через полупроводник, тем больше его нагрев. Это так, но еще нужно учитывать и падение напряжение, которое образовывается на компоненте. Простой пример, если взять одинаковые по своему объему два куска провода, у одного из которых будет большое сечение, но малая длина, и второй кусок провода, содержащий значительно большую длину с меньшим сечением. То есть, по массе и общему объему проводящего материала они будут одинаковы, но по внутреннему сопротивлению они будут различны (где толще сечение и меньше длина сопротивление будет меньше, чем у второго куска). И когда мы эти куски провода поставим между источником питания и какой-нибудь нагрузкой, то заметим, что через, как первый, так и второй кусок будет проходить один и тот же ток (одинаковая величина), а вот падение напряжения будет на них разное. На куске с большим сопротивлением (где большая длина и тоньше провод) будет оседать больше напряжения.

Электрическая мощность равна напряжение умножить на силу тока. И получается, что на куске провода с большим падением напряжения будет оседать большая электрическая мощность. А чем больше мощность, тем большее количество тепла будет выделяться. Проще говоря. И говоря о диодах и выпрямителях можно подытожить, что те полупроводники, на которых происходит большее падение напряжения, при их прямом включении, будут иметь большее тепловыделение, чем те, у которых оно меньше, при одном и том же токе.

Сила тока, которая протекает через диод, диодный мост выпрямитель зависит от мощности нагрузки. Чем меньше сопротивление этой нагрузки и больше ее мощность, тем и сила тока в цепи будет больше. Каждый диод, диодный мост имеет свою максимальную величину, как обратного напряжения, так и прямого тока (тока при прямом включении полупроводника). Протекание тока большей величины, чем это максимальное значение, чревато тепловым пробоем компонента. И, естественно, использовать диоды в своих схемах нужно с токовым запасом. То есть, чтобы в своем номинальном режиме диод или диодный мост работал не на пределе своих возможностей, а имел хотя бы 25% запас (как по току, так и по обратному напряжению), а то и больше.

Мощные диоды и диодные мосты при их эксплуатации на максимальных токах изначально рассчитаны на работу с радиатором, отводящими излишки тепла от полупроводников, улучшающие его рассеивание. Если их использовать на малых токах, то можно обойтись и без радиатора. Чтобы снизить имеющийся излишний нагрев диодов либо выпрямителей можно делать параллельное подключение одинаковых компонентов. То есть, при таком подключении будет увеличен как общий объем детали, что увеличивает рассеивание тепла, так и снизит падение напряжения при прямом включении компонентов.

Каковы причины чрезмерного нагрева диодов и диодных мостов? Ну если полупроводники не используются в режиме перегрузки, которая вызвана слишком большой нагрузкой, то возможно они могут нагреваться от соседних компонентов. Условием для излишнего нагрева полупроводников будет чрезмерная электрическая мощность, которая оседает на элементах. Возможно произошел частичных пробой полупроводника и его внутреннее сопротивление при прямом включении увеличилось. Естественно, на нем будет большее падение напряжения, что ведет к увеличенному тепловыделению. В этом случае полупроводник нужно проверить на имеющееся падение напряжения при прямом включении, и если оно не соответствует норме произвести замену компонента.

P.S. Старайтесь подбирать электронные компоненты для своих схем с неким запасом по их характеристикам. В случае с диодами и диодными мостами нужно иметь хотя бы 25% запас как по прямому току, так и по обратному напряжению. 25%, это как минимум, а лучше 50% или 100%. По стоимости этот запас вам обойдется не так уж и дорого, но зато вы свои схемы обезопасите от случайных тепловых и электрических пробоев, возникающих в полупроводниковых компонентах.

Источник - https://electrohobby.ru/poch-greut-diod-most-ptt.html

Как рассчитать и намотать тороидальный трансформатор не заморачиваясь на формулах, + советы и нюансы.

В этой статье постараюсь рассказать о том, как сделать своими руками силовой трансформатор с нужными характеристиками на основе использования тороидального сердечника. Для новичков и не знающих стоит сказать о достоинствах использования трансформаторов с круглой формой магнитопровода.

Дело в том, что по сравнению с сердечниками Ш-образной и П-образной формы тороидальный сердечник (круглая форма) имеет ряд значительных преимуществ. Прежде всего это максимально возможный КПД (коэффициент полезного действия), что ведет к большей экономии электроэнергии. Также при одинаковой габаритной мощности у трансформатора круглой формы будут значительно меньше размеры и масса, в сравнении с другими видами сердечников. Тороидальные сердечники при своей работе меньше шумят, либо трансформаторное жужжание может вовсе отсутствовать при качественно изготовленном как сердечнике, так и самого готового трансформатора. Также и ток холостого хода у данного типа трансформаторов минимальный. Причем, если покупать только один сердечник тора, то он вам может обойтись практически в копейки. В общем использование круглого сердечника для трансформаторов полностью оправдано и по возможности лучше использовать именно их.

Пожалуй единственным существенным недостатком тороидальных трансформаторов является то, что их весьма затруднительно и проблематично наматывать вручную. Но, к счастью это от отчасти так. Дело в том, что чем больше мощность у трансформатора, тем меньше количество витков приходится на 1 вольт. И габаритную мощность до 100 Вт действительно затруднительно наматывать самому. Поскольку и количество витков будет большим и толщина намоточного провода для первичной обмотки будет мала, из-за чего этот самый провод при намотке может легко порваться. Но вот трансформаторы мощностью где-то от 100 Вт и допустим до 500 Вт уже гораздо легче наматывать своими руками. Мощность более 500 Вт уже сложна по причине существенных размеров и массы самого трансформатора.

Чтобы не заморачиваться на сложных формулах и расчетах тороидального трансформатора можно просто воспользоваться любым онлайн калькулятором, как это сделал я. Итак, заходим в свой интернет. Допустим в поисковике гугла вбиваем такой запрос – калькулятор для расчета тороидального трансформатора.

И первые, появившиеся ссылки приведут вас к странице с таким калькулятором. Ну, а далее вам понадобится знать или узнать размеры своего сердечника, который у вас возможно уже имеется под рукой. А именно нужны внешний диаметра круглого магнитопровода, внутренний диаметр и высота. Учтите, что в калькулятор скорей всего нужно вносить эти значения в сантиметрах (хотя возможно вы найдете калькулятор с миллиметрами).

Для расчета вам в калькуляторе нужно узнать следующие важные параметры, а именно – габаритную мощность сердечника, количество витков на 1 вольт, диаметр провода для первичной и вторичной обмотки. Зная количество витков, которые приходятся на 1 вольт вы легко можете посчитать общее количество витков как для первичной обмотки, так и для вторичной. К примеру, для габаритной мощности моего трансформатора в 160 Вт на 1 вольт приходится 4 витка провода. Следовательно, чтобы узнать общее количество витков для первичной обмотки мне нужно 220 вольт умножить на 4, и я получу 880 витков. Ну, и таким же простым образом узнаем количество витков для своей вторичной обмотки.

Зная габаритную мощность своего сердечника вы также легко можете посчитать величину выходного напряжения и тока. Формула электрической мощности простая, это напряжение умноженное на силу тока. Если, к примеру, для моей мощности трансформатора в 160 Вт мне на выходе трансформатора нужно иметь напряжение 16 вольт, то для того чтобы узнать максимальный ток, который может мне обеспечить такой трансформатор с такой мощностью, мне нужно 160 Вт поделить на мое выходное напряжение 16 вольт. И я получу силу максимального тока в 10 ампер. Определившись с величиной выходного тока и напряжения в онлайн калькулятор также вбиваем эти параметры, после чего калькулятор выдаст количество витков для вторичной обмотки и диаметр провода для нее.

Ну, с расчетами разобрались и тут как видно все достаточно просто. А теперь несколько слов о том, как правильно наматывать сам тороидальный трансформатор. Допустим, вы приобрели, или у вас уже имеется голый железный сердечник круглой формы. Сразу наматывать обмотки на этот железный сердечник нельзя. Обязательно сначало нужно намотать на железо изоляционную ленту.

Обычная изолента ПВХ тут не подойдет, поскольку даже при относительно небольшой нагреве трансформатора такая изолента может потерять свои изоляционные качества. Для этих целей лучше использовать следующие виды изоляционных лент для трансформатора – это лавсановая лента, обычная киперная, черная изолента ХБ, термостойкая стеклотканевая лента, майларовая или каптоновая (также термостойкая). Некоторые еще используют ФУМ ленту (которой уплотняют резьбу на трубах), но она нравится не всем, поскольку относительно тонкая и скользкая. Ее стоит наносить на сердечник трансформатора в несколько слоев.

Сначала на сердечник наматывают первичную обмотку. Метод намотки очень прост. Для начала стоит обзавестись очень простым приспособлением, а именно челноком, который очень легко можно сделать своими руками из любого подходящего материала. На этот намоточный челнок изначально наматывают провод в нужном количестве и нужного диаметра. После этого уже путем пропускания челнока сквозь отверстие трансформаторного сердечника мы виток за витком производим намотку обмоток. Причем обмотки рекомендуется наматывать максимально вплотную виток к витку. Это позволит магнитному полю максимально взаимодействовать с витками провода, что существенно повысит КПД тороидального трансформатора. После намотки одного полного слоя мы делаем намотку изоляционной ленты, и уже поверх изоляции снова наматываем имеющейся намоточный провод обмоток. К концам выводом медного обмоточного провода желательно припаять небольшие куски более гибкого многожильного, изолированного провода примерно такого же диаметра или даже больше. Ну, вот в принципе и все, что стоит знать о расчетах и намотке тороидального трансформатора.

P.S. На первый взгляд намотка тороидального трансформатора своими руками может показаться относительно сложным делом. Но, сложного тут ничего нет. Расчеты делаются просто, для намотки трансформаторов мощностью от 100 Вт и до 500 Вт может понадобится всего несколько часов, если не отрываться от своего намоточного дела. Поскольку даже первичная обмотка у таких трансформаторов содержит не так уж и много витков. Да и провод по диаметру вполне толстый, что упрощает эту самую намотку круглых трансформаторов. А когда вы сделаете первые шаги, то дальше дело уже пойдёт быстрее и увереннее.

Источник - https://electrohobby.ru/rasch-i-nam-tor-trans-hgb.html