Ремонт двухскоростных и многоскоростных электродвигателей: схема Даландера и особенности перемотки

Двухскоростные и многоскоростные асинхронные машины применяются там, где нужно ступенчатое регулирование частоты вращения без дорогих частотных преобразователей: в приводах металлорежущих станков, грузоподъёмных механизмах (кранах, тельферах, лифтовых лебёдках), системах промышленной и противодымной вентиляции, на конвейерных линиях.

Восстановление таких агрегатов на порядок сложнее ремонта стандартных односкоростных моторов. Главная трудность — расчёт и укладка полюснопереключаемых обмоток (прежде всего по схеме Даландера), правильная коммутация катушечных групп и соблюдение полярности полуфаз. Любая ошибка в фазировке или шаге намотки приводит к отказу второй ступени, сильному электромагнитному гулу, перегреву и мгновенному срабатыванию токовой защиты.

Сервисный центр «МосЭлектроРемонт» («МЭР») выполняет профессиональную дефектовку, расчёт и капитальную перемотку двух-, трёх- и четырёхскоростных машин с гарантией сохранения паспортных характеристик на всех рабочих ступенях.

Принцип работы и конструктивное исполнение

Частота вращения магнитного поля статора (n₁) определяется частотой сети (f = 50 Гц) и числом пар полюсов (p):

$n_1=\frac{60\times f}{p}$​

где p — число пар полюсов (не путать с числом полюсов 2p).

Для ступенчатого изменения скорости ротора применяются три подхода:

┌────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│              СПОСОБЫ РЕАЛИЗАЦИИ МНОГОСКОРОСТНЫХ МАШИН                      │
└────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘

  1. ДВЕ НЕЗАВИСИМЫЕ ОБМОТКИ В ОДНОМ СТАТОРЕ:
     В пазы укладываются две гальванически развязанные обмотки (напр., 4 и 6 полюсов).
     Работает либо одна, либо другая ──► Низкий коэффициент использования меди.

  2. ОДНА ПОЛЮСНОПЕРЕКЛЮЧАЕМАЯ ОБМОТКА (СХЕМА ДАЛАНДЕРА):
     Одна обмотка с отводами. Переключение схемы дает кратность полюсов 2:1 (напр., 4/2).
     Максимальный КПД и компактность ──► Самый распространенный тип.

  3. КОМБИНИРОВАННЫЕ ТРЕХ- И ЧЕТЫРЕХСКОРОСТНЫЕ СИСТЕМЫ:
     Одна обмотка Даландера (2 ступени) + одна независимая обмотка (1 или 2 ступени).

Сравнение конструктивных типов:

Схема Даландера: физика переключения

Метод основан на изменении направления тока в половине катушек каждой фазы. При смене направления в одной из полуфаз число полюсов уменьшается ровно в 2 раза, а скорость вращения удваивается.

                  ┌────────────────────────────────────────────────────────┐
                  │                 СХЕМА ДАЛАНДЕРА (2:1)                  │
                  └───────────────────────────┬────────────────────────────┘
                                              │
         ┌────────────────────────────────────┴────────────────────────────────────┐
         ▼                                                                         ▼
┌─────────────────────────────────┐                       ┌─────────────────────────────────┐
│     НИЗКАЯ СКОРОСТЬ (2p полюсов)│                       │   ВЫСОКАЯ СКОРОСТЬ (p полюсов)  │
├─────────────────────────────────┤                       ├─────────────────────────────────┤
│• Соединение: ТРЕУГОЛЬНИК (Δ)    │                       │• Соединение: ДВОЙНАЯ ЗВЕЗДА (YY)│
│  или ЗВЕЗДА (Y)                 │                       │• Питание на 2U, 2V, 2W          │
│• Питание на 1U, 1V, 1W          │                       │• Выводы 1U, 1V, 1W замыкаются   │
│• Выводы 2U, 2V, 2W свободны     │                       │  в нейтральную точку            │
└─────────────────────────────────┘                       └─────────────────────────────────┘

Основные схемы переключения:

• Треугольник / Двойная звезда (Δ / YY):
  • Постоянная мощность (P = const).
  • Момент на низкой ступени в 2 раза выше, чем на высокой.
  • Применение: приводы главного движения станков.
• Звезда / Двойная звезда (Y / YY):
  • Постоянный момент (M = const) или вентиляторная характеристика (M ~ n²).
  • Мощность на высокой ступени пропорционально выше.
  • Применение: вентиляторы, центробежные насосы, дымососы, крановые приводы.

Маркировка выводов и коммутация в БРНО

Двухскоростная машина со схемой Даландера имеет 6 силовых выводов:

┌────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│              ПОДКЛЮЧЕНИЕ ВЫВОДОВ ДВУХСКОРОСТНОГО ДВИГАТЕЛЯ                 │
└────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘

               [ 2U ]         [ 2V ]         [ 2W ]   ◄── Выводы высокой скорости
                 │              │              │
                 │              │              │
               [ 1U ]         [ 1V ]         [ 1W ]   ◄── Выводы низкой скорости

  РЕЖИМ 1 (Низкая скорость, Y или Δ):
  • Сеть L1, L2, L3 ──► подключены к клеммам 1U, 1V, 1W.
  • Клеммы 2U, 2V, 2W ──► разомкнуты (свободны).

  РЕЖИМ 2 (Высокая скорость, YY):
  • Сеть L1, L2, L3 ──► подключены к клеммам 2U, 2V, 2W.
  • Клеммы 1U, 1V, 1W ──► замкнуты накоротко контактором (образуют нейтраль).

Технологические сложности перемотки

Перемотка полюснопереключаемых машин требует высшей квалификации обмотчика и строгого соблюдения заводских карт укладки.

  ┌────────────────┐      ┌───────────────┐      ┌───────────────┐      ┌───────────────┐
  │ Снятие круговой│ ───► │ Укладка двух- │ ───► │ Коммутация    │ ───► │ Двухступенча- │
  │ схемы и шага   │      │ слойных групп │      │ межкатушечных │      │ тые стендовые │
  │ по пазам       │      │ с укорочением │      │ соединений    │      │ испытания     │
  └────────────────┘      └───────────────┘      └───────────────┘      └───────────────┘

Расчёт шага по пазам (y)

Для работы на двух ступенях шаг выбирается компромиссным: укороченным для одного числа полюсов и удлинённым для другого (обычно y ≈ 0,8 × τ₁). Ошибка на один паз снижает момент и увеличивает высшие гармоники, вызывая вибрацию на высокой ступени.

Распайка средних точек

Каждая фазная ветвь делится ровно пополам. В месте соединения выводится проводник нужного сечения для второй ступени. Некачественная пайка средней точки ведёт к асимметрии напряжений.

Двухслойная изолировка и плотность паза

В статорах с двумя независимыми обмотками в каждый паз укладываются проводники двух разных систем. Между ними — усиленная межслойная изоляция (синтофлекс, пленкоэлектрокартон). VPI-пропитка в автоклаве обязательна: она исключает механическое перетирание проводников при пусковых вибрациях.

Типичные ошибки при кустарном ремонте

Регламент ремонта в «МЭР»

• Анализ обмоточных данных и составление схемы:
  • При повреждённой обмотке восстанавливаем круговую диаграмму укладки, шаг, сечение и схему коммутации.
  • При полном выгорании («пустой статор») расчёт ведём по архивам заводских паспортов (АИР, 4АМ, 5АМ, ABB, Siemens, VEM).
• Намотка и укладка:
  • Провод класса F (155 °C) или H (180 °C) марки ПЭТ-200.
  • Межфазная и межслойная изоляция из термостойких композитов (Синтофлекс 141, Номекс).
• Автоклавная VPI-пропитка:
  • Монолитная фиксация проводников безрастворительным компаундом.
• Стендовые испытания на обеих ступенях:
  • Rиз ≥ 100 МОм (мегаомметр 1000 В).
  • Разброс сопротивлений фаз ≤ 2 %.
  • Проверка токов холостого хода и направления вращения при переключении.
  • Трёхкоординатная вибродиагностика.

KPI качества ремонта

Почему выбирают «МЭР»

• Опыт с полюснопереключаемыми обмотками: схемы Даландера, PAM, комбинированные.
• Собственный обмоточный участок: укладка двухслойных обмоток, коммутация полуфаз.
• Восстановление схем по образцу: при утере документации — расчёт по геометрии статора.
• VPI-пропитка: монолитная изоляция для двух систем в пазу.
• Стендовые испытания на обеих ступенях: токи, вибрация, реверс.
• Гарантия 12 месяцев.

Как заказать ремонт

• Фото шильдика (мощности и обороты через дробь, например: 5,5/7,5 кВт, 1440/2880 об/мин).
• Фото клеммной коробки со схемой перемычек.
• Описание дефекта (на какой ступени произошёл отказ, были ли шумы, выбивало ли автомат).

Специалисты «МосЭлектроРемонт» проведут дефектовку, согласуют объём работ и восстановят агрегат с гарантией до 12 месяцев.

Часто задаваемые вопросы

Можно ли переделать двухскоростной мотор в односкоростной?

Да. Если технологический процесс больше не требует второй ступени, статор пересчитывается и перематывается на одну фиксированную скорость (например, 1500 об/мин). Мощность на этой ступени часто удаётся повысить на 15 — 25 % за счёт более полного заполнения пазов медью одной системы. Однако возможность работы на второй ступени теряется, и агрегат становится обычным. Решение принимается только после анализа технологического процесса.

Что делать, если утерян шильдик и обмотка выгорела?

Инженеры «МЭР» идентифицируют параметры по геометрии статора (внутренний диаметр, длина пакета, число и размеры пазов) и рассчитывают оптимальную схему по стандартным алгоритмам электромагнитного расчёта асинхронных машин.

Сколько времени занимает капремонт?

Из-за повышенной трудоёмкости укладки двухслойных обмоток и коммутации 6 — 12 выводов стандартный срок — от 5 до 10 рабочих дней в зависимости от габарита и мощности.

Как проверить правильность соединения?

На стенде: замер сопротивлений фаз на обеих ступенях (разброс ≤ 2 %), проверка токов холостого хода, контроль направления вращения при переключении. При неправильной фазировке мотор гудит, не выходит на вторую ступень или происходит реверс.

Что будет при перепутанных началах и концах полуфаз?

На низкой ступени мотор работает, на высокой — не запускается: сильный гул, срабатывание токовой защиты. В худшем случае — выгорание секций статора за несколько секунд.

Сводка

По вопросам ремонта двухскоростных и многоскоростных машин обращайтесь в «МосЭлектроРемонт».

👉 Перейти в раздел «Контакты»