直流电动机的故障分析与维护

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3.1 直流电动机换向故障分析与维护
• 电刷中心位置测定一般有以下三种方法。 • 1）感应法 • 这是最常用的一种方法，如图3-2所示，将毫伏表（或用万用表的电
流表替代）接入相邻两组电刷上，接通励磁开关S瞬间，指针会左右摆动，这样反复移运电刷位置测试，直到出现摆动最小或几乎不摆动时的位置，这就是要找的几何中心线位置。 • 2）正反转发电机法 • 采用他励方式，保持转速不变，使电机正反转，用万用表测电枢端压，逐渐移动电刷的位置，在相同的电压下测出正反转时电机端压读数，直到正转与反转时电枢端压读数大小相等，这时电刷的位置就是几何中心位置。
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3.3 直流电机主磁极绕组、换向绕组、补偿绕组故障分析及处理
• 3.并、串主磁绕组的连接故障分析 • 并励直流电机正确接线如图3-8所示。 • 复励磁线圈包含并励磁线圈与串励磁线圈，其并励磁线圈并联于电枢
电源上，串励磁线圈则与电枢绕组串联。对于直流发电机，积复励磁主要补偿由于负载变化引起的电枢磁场的去磁作用，基本保持气隙磁场的稳定，使输出电压稳定。对于直流电动机，积复励磁的主要作用是使其机械特性变“软”，以适应重负载低速的运行要求。 • 若将串励磁线圈接反（并励磁场不变），则补偿方式就也就与要求相反。对于直流发电机，由于负载越大→电流越大→磁通越小→电枢电势越小→输出电压越低→输出越不稳定。
• 针对具体的问题，作相应处理，对于在高温、高湿、通风不畅等恶劣环境下工作的电机要适当降低容量使用或采用强力通风方式来加强散热。
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3.2 直流电机电枢绕组故障及维护
• 百度文库.2.2 电枢绕组短路故障的分析与处理
• 电枢绕组由于短路故障而烧毁时，一般打开电机通过直接观察就可找到烧焦的故障点，为了准确，除了用短路测试器检查外，还可通过图 3-4所示简易方法进行确定。
• 3.1.1 直流电机换向不良的主要征象
• 1.换向火花状态 • 换向火花是衡量换向优劣的主要标准。在正常运行时，一般是在电刷
边缘出现少量点状火花或粒状火花且分布均匀。当换向恶化、不良时，会出现舌状火花或爆鸣状飞溅火花和环状火花，这些火花危害极大，可烧坏换向器和电刷。 • 2.换向器表面的状态 • 在正常换向运行时，换向器表面是平滑、光亮的，无任何磨损、印迹或斑点。当换向不良时，换向器表面会出现异常烧伤。 • 1）烧痕 • 在换向器表面一般会出现用汽油擦不掉的烧伤痕迹。
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3.2 直流电机电枢绕组故障及维护
• 3.2.1 直流电机过热及处理
• 当直流电机投入运行以后，整机温升超过规定标准，而无其他的运行反常现象，属于直流电机过热。长期过热会加速绝缘老化，缩短电机的使用寿命。对于设计、安装、维护等工艺上的缺陷而造成的过热，若不及时处理，则会造成过热加剧，故障扩大。所以对于整机过热也不能大意，要仔细观察、分析，找出原因，制订合理的处理办法，使电机恢复正常运行。
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3.1 直流电动机换向故障分析与维护
• 3）正反转电动机法 • 在直流电机端压与励磁保持恒定时，改变直流电机端压极性，使直流
电机正反转，逐渐移动电刷位置，用测速表测量正反向转速，若电刷不在几何中心上，正反转和转速相差较大，只有调节电刷位置到中心点时，正反转速相差最小或基本相等。 • 3.其他影响及维护 • 电枢绕组的故障与电源不良等因素造成的换向不良常出现在一般中小型直流电机中。
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3.2 直流电机电枢绕组故障及维护
• 3.2.4 电枢绕组短接及处理
• 电枢绕组接地的原因，多数是由于槽绝缘及绕组相间绝缘损坏，导体与硅钢片碰接所致，也有换向片接地，一般击穿点出现在槽口、换向片内和绕组端部。
• 检测电枢绕组是否接地的方法是比较简单的，通常采用试验灯进行检测。先将电枢取出放在支架上，再将电源线串接一个灯泡，一端接在换向片上，另一端接在轴上，如图3-7（a）所示，若灯泡发亮，说明电枢线圈有接地。
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3.1 直流电动机换向故障分析与维护
• 3.1.2 直流电机换向故障原因及维护
• 1.机械原因及维护 • 1）电机振动 • 电机振动对换向的影响是由电枢振动的振幅和频率高低所决定的。当
电枢向某一方向振动时，就会造成电刷与换向器的接触面压力波动，从而使电刷在换向器表面跳动，随着电机转速的增高，振动加剧，电刷在换向器表面跳动幅度就越大。电机的振动过大，主要是由于电枢两端的平衡块脱落，造成电枢的不平衡，或是在电枢绕组修理后未进行平衡校正引起的。
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3.1 直流电动机换向故障分析与维护
• 2）电枢绕组短路 • 电枢绕组有短路现象时，电机的空载和负载电流增大，短路元件中产
生了较大的交变电流，使电枢局部发热，甚至烧损绕组。 • 电枢元件有一点短路，就会通过短路点形成短路回路，用电压表检测
时，就会发现短路元件所接的两换向片之间电压为“0”或很小。电枢绕组短路可由这些情况引起：换向片间短路、电枢元件匝间短路、电枢绕组上下层间短路。短路的元件可用短路侦察器寻找。
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3.1 直流电动机换向故障分析与维护
• 2）换向器 • 换向器是直流电机的关键部件，要求表面光洁圆整，没有局部变形。
在换向良好的情况下，长期运转的换向器表面与电刷接触的部分将形成一层坚硬的褐色薄膜，这层薄膜有利于换向，并能减少换向器的磨损。 • 换向器表面出现不规则情况时，用与换向片表面吻合的木块垫上细玻璃砂纸来磨换向器，若还不能满足要求，则必须车削换向器的外圆。
• 将6～12 V直流电源接到电枢两侧的换向片上，用直流毫伏表依次测量各相邻的两个换向片间的电压值，由于电枢绕组是非常有规律的重复排列，所以在正常换向片间的读数也是相等的或呈现规律的重复变化偏转。
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3.2 直流电机电枢绕组故障及维护
• 电枢绕组短路的原因，往往是由于绝缘老化、机械磨损使同槽绕圈间的匝间短路或上下层之间的层间短路。对于使用时间不长，绝缘并未老化的电机，当只有一两个线圈有短路时，可以切断短路线圈，在两个换向片接线处接以跨接线，作应急使用，如图3-5所示。若短路绕圈过多，则应送电机修理厂重绕。
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3.3 直流电机主磁极绕组、换向绕组、补偿绕组故障分析及处理
• 2.主磁极绕组断路故障分析 • 直流电机在整个运行过程中，是决不允许励磁断路的，否则将造成
“飞车”重大事故。其断路故障大都出在操作控制失误等情况下。 • 对于未启动的直流电动机，若励磁绕组断路，主磁场还未建立，基本
无启动转矩，电机不能启动，由于此时的电枢电流为堵转电流，电枢绕组发热，温升较快，还会出现较大的振动声；对于直流发电机，即使达到了额定运行转速，也无电压输出，此时检查励磁监测电流表的读数为零。对于自励发电机，若主磁极绕组的线圈断路，只能输出很小的剩磁电压。
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3.2 直流电机电枢绕组故障及维护
• 造成整机均匀过热的原因可从以下几个方面考虑：电机的运行方式与电机设计方案不符，例如将按短时运行或短时重复运行设计配置的电机用于连续运行；电机长期过载；电机的通风路道堵塞，铁芯和线圈表面被纤维绒毛或灰尘覆盖，造成散热恶化；对于维修后重装的电机，当散热风扇叶片曲面方向与电机旋转方向相反时，会降低冷却效率，在额定或重载工作下，电机会过热；空气过滤器堵塞、油腻污染；工作环境恶劣；设计的电机通风管道口径太小、曲度太大、弯头太多等造成的通风散热不畅。
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3.1 直流电动机换向故障分析与维护
• 3）电源对换向的影响 • 电源中的交流成分会使直流电机换向恶化，而且还增加了电机的噪声、
振动、损耗、发热。改善的基本方法：一般采用平波电抗器来滤波，减小谐波的影响。若用单相整流不加平波电抗器运行，直流电机的使用功率仅可达到额定功率的50%左右。一般加平波电抗器的电感值为直流电机电枢电路电感的2倍左右。
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3.2 直流电机电枢绕组故障及维护
• 3.2.3 电枢绕组断路及处理
• 电枢绕组断路的原因多是由于换向片与导线接头焊接不良，或由于电机的振动过大而造成脱焊，个别也有内部断线的，这时明显的故障现象是电刷下产生较大火花。具体要确定是哪一线圈断路，检测方法如图3-6所示。
• 抽出电枢，将直流电源接于电枢换向器的两侧，由于断线，回路不会有电流，所以电压都加在断线的线圈两端，这时可通过毫伏表依次测换向片间的电压，当毫伏表跨接在未断线圈换向片间测量时，没有读数。当毫伏表跨接到断路线圈时，就会有读数指示，且指针剧烈跳动。
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3.1 直流电动机换向故障分析与维护
• 2.电气原因及维护 • 换向接触电势与电枢反应电势是直流电机换向不良的主要原因，一般
在电机设计与制造时都作了较好的补偿与处理，电刷通过换向器与几何中心线的元件接触，使换向元件不切割主磁场。但是由于维修后换向绕组、补偿绕组安装不准确，磁极、刷盒装配偏差，造成各磁极间距离相差太大、各磁极下的气隙不均匀、电刷中心对齐不好、电刷沿换向器圆周等分不均（一般电机电刷沿换向器圆周等分差不超过 ±0.5 mm）。 • 因此，在检修时，应使各个磁极、电刷安装合适，分配均匀。换向极绕组、补偿绕组安装正确，就能起到改善换向的作用。
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3.1 直流电动机换向故障分析与维护
• 1）电枢元件断线或焊接不良 • 直流电机的电枢绕组是通过与相应换向片焊接相连的闭合回路，如电
枢绕组个别元件与换向片焊接不好，当元件转到电刷下时，电流就通过电刷接通，在离开电刷时也通过电刷断开，因而会在与电刷接触和断开的瞬间产生大量的火花，使短路元件两端的换向片灼黑，这时用电压表检测换向片间电压，如图3-3所示，断线元件或与换向器焊接不良的元件两侧的换向片之间的电压特别高。
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3.3 直流电机主磁极绕组、换向绕组、补偿绕组故障分析及处理
• 3.3.1 主磁极绕组故障分析
• 1.主磁极绕组短路故障分析 • 造成主磁极绕组线圈短路的主要原因是绝缘老化，工作环境恶劣，灰
尘特别是金属粉尘沉积绕组表面，使电机绝缘等级降低；另外，也有运行过程中的机械磨损等原因。 • 由于主极线圈的短路，磁通下降，其机械特性变“软”，转差率增大，直流电机转速随负载的波动增加，会影响生产及加工精度。 • 应急处理方式：仔细检查，寻找出短路线圈，若只存在于表面，而且匝数少，可作适当的修复处理，若损坏严重，则要更换。
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3.1 直流电动机换向故障分析与维护
• 2）节痕 • 节痕是指换向器表面出现有规律的变色或痕迹。一种是槽距节痕，其
痕迹规律是按电枢槽间距出现的伤迹，产生的主要原因是换向极偏强或偏弱；另一种是极距型节痕，伤痕是按磁极数或磁极对数间隔排列的，产生的主要原因是并接线套开焊或升高片焊接不良。 • 3.电刷镜面状态 • 正常换向时，电刷与换向器的接触面是光亮平滑的，通常称为镜面。当电机换向不良时，电刷镜面会出现雾状、麻点和烧伤痕迹。如果电刷材质中含有碳化硅或金刚砂之类物质，镜面上就会出现白色斑点或条痕。
第3章直流电动机的故障分析与维护
• 3.1 直流电动机换向故障分析与维护 • 3.2 直流电动机电枢绕组故障及维护 • 3.3 直流电动机主磁极绕组、换向绕组、补偿绕
组故障分析及处理 • 3.4 直流电动机运行中的常见故障与处理 • 3.5 直流电动机故障实例分析 • 本章小结
3.1 直流电动机换向故障分析与维护
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3.1 直流电动机换向故障分析与维护
• 3）电刷 • 为保证电刷和换向器的良好接触，电刷表面至少要有3/4与换向器接
触，电刷压力要保持均匀，电刷间压力相差不超过10%，以保证各电刷的接触电阻基本相当，从而使各电刷电流均衡。 • 电刷压力弹簧应根据不同的电刷而定。一般电机用的D104或D172电刷，其压力可取 1 500～ 2 500 Pa。 • 电刷压力的测定与调整如图3-1所示。
• 若要确定是哪槽线圈接地，还要用毫伏表来测定，如图3-7（b）所示。先将电源、灯串接，然后一端接换向器，另一端与轴相接，由于电枢绕组与轴形成短路，所以灯是亮的，将毫伏表的一个端接在轴上，另一端与换向片依次接触，毫伏表跨接的线圈是完好的，则毫伏表指针要摆动，若是接地的故障线圈，则指针不动。
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