直流電機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)

1、項(xiàng)目三 直流電機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)、故障預(yù)見及排除實(shí)現(xiàn)目標(biāo)學(xué)會(huì)對(duì)直流電機(jī)的常見故障分析排除及維護(hù)主要內(nèi)容直流電機(jī)的換向、及故障分析及維護(hù)教學(xué)方法項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、啟發(fā)教學(xué)、現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)實(shí)施場(chǎng)景實(shí)訓(xùn)室教學(xué)工具PPT及直流電機(jī)總學(xué)時(shí)4項(xiàng)目重點(diǎn)直流電機(jī)的換向、故障分析及維護(hù)項(xiàng)目難點(diǎn)直流電機(jī)的換向項(xiàng)目評(píng)價(jià)總結(jié)制造出日常生活中電機(jī)及控制線路中的一個(gè)或幾個(gè)常見故障，讓同學(xué)們具體分析排除，對(duì)于項(xiàng)目實(shí)施的結(jié)果，師生都要進(jìn)行正反兩方面的評(píng)價(jià)總結(jié)。項(xiàng)目實(shí)施過程設(shè)計(jì)項(xiàng)目導(dǎo)入首先回顧電機(jī)的原理、結(jié)構(gòu)等知識(shí)，后引出直流電機(jī)一個(gè)很重要的問題：換向問題。并由此導(dǎo)出直流電機(jī)的故障分析排除及日常維護(hù)等問題。項(xiàng)目實(shí)施一、直流電機(jī)的換向問題。（PPT

2、、電機(jī)實(shí)物）（啟發(fā)式教學(xué)）（一）、換向過程的基本概念1.換向定義：從+ia到-ia的過程；2. 換向元件：3.換向周期：Tk，幾毫秒；4.換向原因：電磁、機(jī)械、電化學(xué)和電熱。（二）換向元件中的電動(dòng)勢(shì)1.電抗電動(dòng)勢(shì)er從+ia到-ia方向：由楞次定律知，阻礙換向，與換向前相同；2.電樞反映電動(dòng)勢(shì)ek物理中性線偏移幾何中性線B0由于電樞反應(yīng)影響e=BLv0。方向：對(duì)換向起阻礙作用，與換向前同，其大小與電機(jī)的轉(zhuǎn)速及負(fù)載大小有關(guān)。（三）改善換向的方法1. 安裝換向極 是目前改善換向最有效的辦法。容量為1KW以上的直流電機(jī)都裝有換向極。2.調(diào)整電刷的位置3.增加換向回路的電阻4.裝設(shè)防止環(huán)火的補(bǔ)償繞組二

3、、電機(jī)的故障分析排除及維護(hù)（現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)、PPT）直流電機(jī)的故障分析及維護(hù)直流電機(jī)和其他電機(jī)一樣，在使用前應(yīng)按產(chǎn)品使用維護(hù)說明書認(rèn)真檢查，以避免發(fā)生故障、損壞電機(jī)和有關(guān)設(shè)備。要使電機(jī)具有良好的絕緣性并延長(zhǎng)它的使用壽命，保持電機(jī)的內(nèi)外清潔是非常重要的。電機(jī)必須安裝在清潔的地點(diǎn)，防止腐蝕性氣體對(duì)電機(jī)的損害。防護(hù)式電機(jī)不應(yīng)裝在多灰塵的地方，過多的灰塵不但降低絕緣性，也使換向器急劇磨損。電機(jī)必須牢固安裝在穩(wěn)固的基礎(chǔ)上，應(yīng)將電機(jī)的振動(dòng)減至最小限度。電機(jī)上所有緊固零件（螺栓、螺母等）、端蓋蓋板、出線盒蓋等均需擰緊。在使用直流電機(jī)時(shí)，應(yīng)經(jīng)常觀察電機(jī)的換向情況，包括在運(yùn)轉(zhuǎn)中和起動(dòng)過程中的換向情況，還應(yīng)注意電機(jī)各部

4、分是否有過熱情況。在運(yùn)行中，直流電機(jī)的故障是多種多樣的，產(chǎn)生故障的原因較為復(fù)雜，并且互相影響。當(dāng)直流電機(jī)發(fā)生故障時(shí)，首先要對(duì)電機(jī)的電源、線路、輔助設(shè)備（如磁場(chǎng)變阻器、開關(guān)等）和電機(jī)所帶負(fù)載進(jìn)行仔細(xì)的檢查，看它們是否正常，然后再?gòu)碾姍C(jī)機(jī)械方面加以檢查，如檢查電刷架是否有松動(dòng)、電刷接觸是否良好、軸承轉(zhuǎn)動(dòng)是否靈活等。就直流電機(jī)的內(nèi)部故障來說，多數(shù)故障會(huì)從換向火花增大和運(yùn)行性能異常反映出來，所以要分析故障產(chǎn)生的原因，就必須仔細(xì)觀察換向火花的顯現(xiàn)情況和運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的其他異常情況，通過認(rèn)真地分析，根據(jù)直流電機(jī)內(nèi)部的基本規(guī)律和積累的經(jīng)驗(yàn)作出判斷，找出原因。（一）運(yùn)行時(shí)的換向故障直流電機(jī)的換向情況可以反映出電機(jī)

5、運(yùn)行是否正常，良好的換向，可使電機(jī)安全可靠地運(yùn)行和延長(zhǎng)它的壽命一般直流電機(jī)的內(nèi)部故障，多數(shù)會(huì)引起換向出現(xiàn)有害的火花或火花增大，嚴(yán)重時(shí)灼傷換向器表面，甚至妨礙直流電機(jī)的正常運(yùn)行。以下就機(jī)械方面和由機(jī)械引起的電氣方面、電樞繞組、定子繞組、電源等影響換向惡化的主要原因做一概要的分析，并介紹一些基本維護(hù)方法。1、機(jī)械原因直流電機(jī)的電刷和換向器的連接屬于滑動(dòng)接觸。因此，保持良好的滑動(dòng)接觸，才可能有良好的換向，但腐蝕性氣體、大氣壓力、相對(duì)濕度、電機(jī)振動(dòng)、電刷和換向器裝配質(zhì)量等因素都對(duì)電刷和換向器的滑動(dòng)接觸情況有影響，當(dāng)因電機(jī)振動(dòng)、電刷和換向器的機(jī)械原因使電刷和換向器的滑動(dòng)接觸不良時(shí)，就會(huì)在電刷和換向器之間

6、產(chǎn)生有害的火花或使火花增大。電機(jī)振動(dòng)。電機(jī)振動(dòng)對(duì)換向的影響是由電樞振動(dòng)的振幅和頻率高低所決定的。當(dāng)電樞向某一方向振動(dòng)時(shí)，就把電刷往徑向推出，由于電刷具有慣性以及與刷盒邊緣的摩擦，不能隨電樞振動(dòng)保持和換向器的正常接觸，于是電刷就在換向器表面跳動(dòng)。隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的增高，振動(dòng)愈大，電刷在換向器表面跳動(dòng)越大。電機(jī)的振動(dòng)大多是由于電樞兩端的平衡塊脫落或位置移動(dòng)造成電樞的不平衡，或是在電樞繞組修理后未進(jìn)行平衡引起的。一般說來，對(duì)低速運(yùn)行的電機(jī)，電樞應(yīng)進(jìn)行靜平衡；對(duì)高速運(yùn)行的電機(jī)，電樞必須進(jìn)行動(dòng)平衡；所加平衡塊必須牢靠地固定在電樞上）換向器。換向器是直流電機(jī)的關(guān)鍵部件，要求表面光潔圓整，沒有局部變形。在換向良

7、好的情況下，長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)的換向器表面與電刷接觸的部分將形成一層堅(jiān)硬的褐色薄膜。這層薄膜有利于換向并能減少換向器的磨損。當(dāng)換向器裝配質(zhì)量不良造成變形或片間云母突出，以及受到碰撞，使個(gè)別片凸出或凹下、表面有撞擊疤痕或毛刺時(shí)，電刷就不能在換向器上平穩(wěn)滑動(dòng)，使火花增大。換向器表面沾有油膩污物也會(huì)使電刷接觸不良，而產(chǎn)生火花。換向器表面如有污物，應(yīng)用沾有灑精的抹布擦凈。換向器表面出現(xiàn)不規(guī)則情況時(shí)，可在電機(jī)旋轉(zhuǎn)的情況下，用與換向器表面吻合的曲面木塊墊上細(xì)玻璃砂紙來磨換向器。若仍不能滿足換向要求（仍有較大火花），則必須車削換向器外圓，當(dāng)換向器片間云母突出，應(yīng)將云母片下刻，過深的下刻易在片間堆積炭粉，造成片間短路。

8、 下刻片間云母之后，應(yīng)研磨換向器外圓，方能使換向器表面光滑。電刷。為保證電刷和換向器良好的滑動(dòng)接觸，每個(gè)電刷表面至少要有與換，以避免各電刷通向器接觸，電刷的壓力應(yīng)保持均勻，電刷間彈簧壓力相差不超過過的電流相差太大，造成個(gè)別電刷過熱和磨損太快。當(dāng)電刷彈簧壓力不合適、電刷材料不符合要求、電刷型號(hào)不一致、電刷與刷盒間配合太緊或太松、刷盒邊離換向器表面距離太大時(shí)，就易使電刷和換向器滑動(dòng)接觸不良，產(chǎn)生有害的火花。 電刷，壓力或電刷的彈簧壓力應(yīng)根據(jù)不同的電刷確定。一般電機(jī)用的可取。同一臺(tái)電機(jī)必須使用同一型號(hào)的電刷，因?yàn)椴煌吞?hào)的電刷性能不同，通過的電流相差較大，這對(duì)換向是不利的。新更換的電刷需要用較細(xì)的玻

9、璃砂紙研磨。經(jīng)過研磨的電刷，空轉(zhuǎn)半小時(shí)后，在負(fù)載下工作一段時(shí)間，使電刷和換向器進(jìn)一步密合。在換向器表面初步形成氧化膜后，才能投入正常運(yùn)行。由機(jī)械引起的電氣原因直流電機(jī)的電刷通過換向器與幾何中線上的導(dǎo)體接觸，使電樞元件在被電刷短路的瞬間不切割主磁場(chǎng)的磁通。（二）電樞繞組故障電樞繞組的故障與電機(jī)換向情況具有密切的聯(lián)系，以下就一般中小型電機(jī)常見的幾種主要故障作一概述。1、電樞元件斷線或焊接不良。直流電機(jī)的電樞繞組是一種閉合繞組，如電樞繞組的個(gè)別元件產(chǎn)生斷線或與換向器焊接不良，則當(dāng)該元件轉(zhuǎn)動(dòng)電刷下，電流就通過電刷接通，而離開電刷時(shí)電流亦通過電刷斷開，因而在電刷接觸和離開的瞬時(shí)呈現(xiàn)較大的點(diǎn)狀火花，這會(huì)使

10、斷路元件二側(cè)的換向片灼黑，根據(jù)灼黑的換向片可找出斷線元件的位置，若用電壓表檢查換向器片間電壓，斷線元件或與換向器焊接不良的元件二側(cè)的換向片片間電壓特別高。由于電樞繞組的型式不同，表現(xiàn)在換向片灼黑的位置上亦有差別。如繞組是連續(xù)疊繞的電樞繞組，被灼黑的二換向器片間的元件在換向器上的跨距接近于一對(duì)極距，并串聯(lián)了與電機(jī)極對(duì)數(shù)相同數(shù)量的元件后，再回到相鄰的換向片上。所以當(dāng)有一個(gè)元件斷線焊接不良時(shí)，灼黑的換向片數(shù)等于電機(jī)的極對(duì)數(shù)，如圖為一臺(tái)四極電機(jī)，有二對(duì)極，用電壓表檢查片間電壓時(shí)，則有處相鄰換向片間電壓猛處灼黑點(diǎn)；2、電樞繞組短路。電樞繞組有短路現(xiàn)象時(shí)，電機(jī)的空載和負(fù)載電流增大。短路元件中產(chǎn)生較大的交變

11、環(huán)流，使電樞局部發(fā)熱，甚至燒毀繞組。在電樞繞組個(gè)別地方有短路時(shí)，一方面破壞了電樞繞組并聯(lián)支路間的電路平衡，同時(shí)短路元件中的交變環(huán)流產(chǎn)生的影響使換向產(chǎn)生有害的火花或火花增大。電樞繞組有一點(diǎn)以上接“地”，就通過“地”形成短路，用電壓表檢查時(shí)，連接短路元件的二換向片片間電壓為“ ”或很小。電樞繞組短路可能由下列情況引起：換向器片間短路、換向器之間短路、電樞元件匝間短路或上下層間短路等。短路元件的位置可用短路偵察器尋找。3、定子繞組故障定子繞組中的換向極和補(bǔ)償繞組是用來改善電機(jī)換向的，所以和電機(jī)換向的情況有密切的關(guān)系，這些故障有：（1）換向極或補(bǔ)償繞組極性接反。換向極或補(bǔ)償繞組能克服或補(bǔ)償電樞反應(yīng)造成

12、的主磁場(chǎng)波形的畸變，保持電機(jī)的物理中心線不因負(fù)載變化而產(chǎn)生移動(dòng)。同時(shí)在換向元件中產(chǎn)生足夠的換向電動(dòng)勢(shì)去抵消電抗電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)換向極或補(bǔ)償繞組極性接反時(shí)，則加劇了電樞反應(yīng)造成的主磁場(chǎng)波形畸變，使換向元件中阻礙換向的電動(dòng)勢(shì)加大，使換向火花急劇增大，換向片明顯灼黑。（2）換向極或補(bǔ)償繞組短路。個(gè)別換向極或補(bǔ)償繞組由于匝間或引線之間相碰而短路時(shí)，根據(jù)上節(jié)所述原因同樣會(huì)火花增大。一般可檢查各極的繞組電阻，正常情況下各極繞組電阻間的差別一般不超過5%。換向極繞組不合適。換向極除抵消電樞反應(yīng)外，能使電樞元件在換向過程中產(chǎn)生一個(gè)換向電動(dòng)勢(shì)，大小和電抗電動(dòng)勢(shì)相等，方向相反；兩者若能互相抵消，電樞繞組元件在換向過程中

13、不產(chǎn)生附加電流。在電機(jī)修理后，若換向情況再三調(diào)整還不能滿足要求，從電機(jī)內(nèi)部也找不出故障原因，這就可能是由換向極磁場(chǎng)不合適引起的。（三）電源的影響近年來晶閘管整流裝置發(fā)展非常迅速，逐步取代了直流發(fā)電機(jī)組，它具有維護(hù)簡(jiǎn)單、效率高、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。使用中改進(jìn)了直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)節(jié)性能，但這種電源帶來了諧波電流和快速暫態(tài)變化，對(duì)直流電動(dòng)機(jī)有一定的危害，這種危害隨晶閘管整流裝置的型式及使用方法的不同而變化很大。電源中的交流分量不僅對(duì)直流電機(jī)的換向有影響，而且增加了電機(jī)的噪聲、振動(dòng)、損耗、發(fā)熱。為改善這種情況，一般采用串接平波電抗器的方法來減少交流分量。若用單相整流電源供電而不外加平波電抗器時(shí)，直流電機(jī)的使用功

14、率僅可達(dá)到額定功率的50%左右。一般外加平波電抗器的電感值約為直流電機(jī)電樞回路電感的2倍左右。（四）、直流電機(jī)運(yùn)行時(shí)的性能異常及維護(hù)1、轉(zhuǎn)速故障一般小型直流電機(jī)在額定電壓和額定負(fù)載時(shí)，即使勵(lì)磁回路中不串電阻，轉(zhuǎn)速也可保持在額定轉(zhuǎn)速的容差范圍內(nèi)。中型直流電機(jī)必須接入磁場(chǎng)變阻器，才能保持額定勵(lì)磁電流，而達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。（1）轉(zhuǎn)速偏高。在電源電壓正常情況下，轉(zhuǎn)速與主磁通成反比。當(dāng)勵(lì)磁繞組中發(fā)生短路現(xiàn)象，或個(gè)別磁極極性裝反時(shí)，主磁通量減少，轉(zhuǎn)速就上升。勵(lì)磁電路中有斷線，便沒有電流通過，磁極只有剩磁。這時(shí)，以對(duì)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)來說，勵(lì)磁線圈斷線即電樞開路，與電源脫開，電動(dòng)機(jī)就停止運(yùn)行；對(duì)并勵(lì)或他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，則轉(zhuǎn)速

15、劇升，有飛車的危險(xiǎn)，如所帶負(fù)載很重，那么電動(dòng)機(jī)速度也不致升高，這時(shí)電流劇增，使開關(guān)的保護(hù)裝置動(dòng)作后跳閘。（2）轉(zhuǎn)速偏低。電樞電路中連接點(diǎn)接觸不良，使電樞電路的電阻壓降增大時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速就偏低。所以轉(zhuǎn)速偏低時(shí)，要檢查電樞電路各連接點(diǎn)（包括電刷）的接頭焊接是否良好，接觸是否可靠（3）轉(zhuǎn)速不穩(wěn)。直流電機(jī)在運(yùn)行中當(dāng)負(fù)載逐步增大時(shí)，電樞反應(yīng)的去磁作用亦隨之逐步增大。尤其直流電動(dòng)機(jī)在弱磁提高轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)，電樞反應(yīng)的去磁作用所占的比例就較大，在電刷偏離中性線或串勵(lì)繞組接反時(shí)，則去磁作用更強(qiáng)，使主磁通更為減少，電機(jī)的轉(zhuǎn)速上升，同時(shí)電流隨轉(zhuǎn)速上升而增大，而電流增大又使電樞反應(yīng)去磁作用增大，這樣惡性循環(huán)使電機(jī)的轉(zhuǎn)速和電流發(fā)生急劇變化，電機(jī)不能正常穩(wěn)定運(yùn)行。如不及時(shí)制止，電機(jī)和所接儀表均有損壞的危險(xiǎn)。在這種情況下，首先應(yīng)檢查串勵(lì)繞組極性是否準(zhǔn)確，減小勵(lì)磁電阻并增大勵(lì)磁回路電流。若電刷沒有放在中性線上則應(yīng)加以調(diào)整。 2電流異常直流電機(jī)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)注意電機(jī)所帶負(fù)載不要超過銘牌規(guī)定的額定電流。但在故障的情況下（如機(jī)械上有摩擦、軸承太緊、電樞回路中引線相碰或有短路現(xiàn)象、電樞電壓太低等），會(huì)使電樞電流增大。電機(jī)在過負(fù)載電流下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，就易燒毀電機(jī)繞組。 3局部過熱凡電樞繞組中有短路現(xiàn)象時(shí)，均會(huì)產(chǎn)生局部過熱。在小型電機(jī)中，有時(shí)電樞繞組匝間短路所產(chǎn)生的有害火花并不顯著，但局部發(fā)熱較