雙轉(zhuǎn)向直流電機(jī)故障分析與檢修

李建

摘要：雙轉(zhuǎn)向直流電機(jī)在運(yùn)行中常常發(fā)生各種故障，影響電機(jī)的正常運(yùn)行，了解并掌握電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、故障與發(fā)生故障的原因，對(duì)于指導(dǎo)制定檢修故障具有重要的意義。本文從直流電機(jī)的工作原理、電機(jī)的故障與診斷和電機(jī)的檢修等方面做了分析與總結(jié)。

關(guān)鍵詞：雙轉(zhuǎn)向直流電機(jī)；電機(jī)故障；檢修；工作原理

電機(jī)在運(yùn)行中，往往出現(xiàn)不可測(cè)的故障，影響生產(chǎn)的效率。因此，如何了解和掌握電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，尤其是各種故障發(fā)生的條件和原因，對(duì)于制定預(yù)防、檢修方案具有重要作用。本文分析直流電機(jī)工作原理的基礎(chǔ)上，探討了其故障的分析與檢修。

1.雙轉(zhuǎn)向直流電機(jī)的工作原理

1.1直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)分析

雙轉(zhuǎn)向直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)一般比價(jià)復(fù)雜，這是相對(duì)于交流電機(jī)而言的。電機(jī)主要由電樞、磁系統(tǒng)和電機(jī)外殼等組成。

電樞主要由鐵芯繞組、換向器和電樞軸組成。鐵芯是電樞的導(dǎo)磁部分，用來嵌裝繞組，由涂絕緣漆的硅鋼片迭裝而成；電樞軸前后有二個(gè)活動(dòng)支座，分別通過軸承與電機(jī)外殼定位；換向器一般有二種，圓柱形和盤形，裝配好的換向器通過電刷向旋轉(zhuǎn)的電樞線圈供電并改變電流方向，它有一個(gè)工作面，使安裝在電機(jī)刷握內(nèi)的石墨電刷在其工作面上相互滑動(dòng)。磁系統(tǒng)的作用是產(chǎn)生主磁通與換向磁通，通常由磁軛、主極、負(fù)極和線圈滑環(huán)機(jī)構(gòu)等組成。磁系統(tǒng)也有二個(gè)活動(dòng)支座，前活動(dòng)支座通過軸承固定在電樞軸上，使磁系統(tǒng)能繞電樞自由轉(zhuǎn)動(dòng)，后活動(dòng)支座通過軸承固定在電機(jī)殼體上，使磁系統(tǒng)能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。磁系統(tǒng)和電樞之間的間隙叫氣隙，氣隙的大小，決定磁通量的大小，如果氣隙較大的話，漏磁就多，那么電機(jī)的效率就會(huì)降低，如果氣隙太小，就容易發(fā)生機(jī)械故障。因此，需要將氣隙控制到一個(gè)合理的數(shù)值，才能達(dá)到最佳效果，一般小容量電機(jī)中，氣隙為0.5～3mm，大型電機(jī)氣隙為5～12mm。

1.2直流電機(jī)工作原理

電機(jī)有兩種類型，一種是電動(dòng)機(jī)，一種是發(fā)電機(jī)，本文分析的均為電動(dòng)機(jī)。普通的直流電動(dòng)機(jī)的工作原理如下：定子主磁極鐵芯上，纏繞有勵(lì)磁繞組，在繞組上通過一定方向的電流，就能夠產(chǎn)生磁場(chǎng)；轉(zhuǎn)子電樞繞組鑲嵌在電樞鐵芯槽中，與換向器相連接。其中，電樞繞組主要由外部電源供給直流電流，通過一定的電流后，在受電磁力的作用下，就會(huì)產(chǎn)生一定的電流，最終產(chǎn)生電樞旋轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)矩和磁力作用等。

一般的直流電動(dòng)機(jī)都是單轉(zhuǎn)系統(tǒng)，所謂單轉(zhuǎn)就是只有電樞轉(zhuǎn)動(dòng)，磁系統(tǒng)固定不轉(zhuǎn)，而雙轉(zhuǎn)向直流電機(jī)就是不固定磁系統(tǒng)，并且給它旋轉(zhuǎn)的條件，也就是說當(dāng)載流導(dǎo)體切割主磁場(chǎng)受到一個(gè)電磁力矩的作用時(shí)，通過導(dǎo)體磁場(chǎng)與主磁場(chǎng)相互作用，主磁場(chǎng)也受到一個(gè)與前方向相反大小相等的反磁力矩，在這個(gè)反力矩的作用下，磁系統(tǒng)和電樞同時(shí)反向旋轉(zhuǎn)。

2.雙轉(zhuǎn)向直流電機(jī)的常見故障與診斷分析

雙轉(zhuǎn)向直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜，所以故障也具有多樣性的特點(diǎn)，產(chǎn)生故障的原因也比較復(fù)雜，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，雙轉(zhuǎn)向直流電機(jī)常見故障和一般直流電機(jī)大致相同。

2.1機(jī)械性故障

直流電機(jī)的機(jī)械性故障，包括軸承損壞，傳動(dòng)異響、安裝松動(dòng)以及基礎(chǔ)變形等等。而發(fā)生上述故障的原因，主要是電機(jī)本身的原因，包括電樞動(dòng)平衡遭到破壞、機(jī)座端蓋與電樞不同心和軸承故障等等，而處理的措施包括重新校平衡、更換軸承與及時(shí)調(diào)整等[2]，具體見下表：

2.2電氣故障

（1）電機(jī)運(yùn)行過程中，由于溫度升高而造成的故障，包括電機(jī)過載、電樞線圈和磁系統(tǒng)短路和斷路等。

故 障 及 原 因 處 理 辦 法

電機(jī)過載 檢查電壓、電流值，并查明原因，消除電機(jī)過載。

冷卻系統(tǒng)異常 檢查冷卻系統(tǒng)，清理調(diào)整冷卻系統(tǒng)，使其恢復(fù)正常；檢查進(jìn)風(fēng)口濾網(wǎng)、過濾器濾網(wǎng)是否干凈，如比較臟，則更換濾網(wǎng)；檢查冷卻水壓力是否正常，確保冷卻水壓力正常。

電樞線圈短路 離線檢修損壞部位，方法：在低壓直流電源上串入800歐姆電阻，然后接在換向片的1和9上，用萬用表電壓檔分別接在電樞軸和換向片上，好的換向片電壓大致相同，當(dāng)接到接地繞組上時(shí)，電壓讀數(shù)很小或?yàn)榱恪＿@樣可以判斷電樞線圈是否短路，如果發(fā)現(xiàn)短路一般建議返回生產(chǎn)廠修理。

電樞線圈斷路 換向器豎板或并頭套脫焊，首先目視可以發(fā)現(xiàn)換向器表面因過熱而明顯變色，然后可以通過用萬用表測(cè)量相鄰兩換向片間直流電阻來確認(rèn)，如果某一組讀數(shù)異常就可以定位故障，如果發(fā)現(xiàn)斷路問題一般建議返回生產(chǎn)廠修理。

激磁繞組接地短路 電機(jī)如果發(fā)生漏電可能就是有一處繞組接地，若有二處同時(shí)接地就是短路，非常危險(xiǎn)。檢查辦法是：在被測(cè)繞組二端接上低壓直流電源，用萬用表的一端接磁軛，另一端接各磁極線圈的一端逐個(gè)檢查，電壓最小即為接地點(diǎn)。如果是絕緣材料損壞造成的接地，可把接地線圈用絕緣帶包扎好，假如已經(jīng)燒毀整個(gè)電機(jī)返生產(chǎn)廠家大修。

激磁繞組斷路 多是因?yàn)楹附硬焕位蛘饎?dòng)松脫造成的，檢查辦法是：在被檢查的繞組線圈上接入低壓直流電源，然后用萬用表測(cè)量各串聯(lián)線圈的電壓，如果電壓為零則正常，反之代表斷路。如果短路是因?yàn)榫€圈連接斷開，可以焊接；如果是線匝斷線，電機(jī)返廠檢修。

（2）由于電刷火花誘發(fā)換向片燒黑的故障。

故 障 及 原 因 處 理 辦 法

電刷接觸不良 研磨電刷，確保接觸良好，恢復(fù)電刷的靈活性。

電刷壓力不均 更換刷握，確保刷壓大小相同，符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，

電刷不等分或位置不準(zhǔn)確 適當(dāng)調(diào)整

電刷磨損嚴(yán)重 更換新電刷

換向器云母片突出 按技術(shù)條件銑換向片云母槽，然后什錦銼倒棱，

換向器表面不干凈、粗糙、蝕刻或灼傷 用0號(hào)砂紙研磨后用無水乙醇擦拭、氮?dú)獯蹈桑ＷC其凹凸程度在0.2mm以內(nèi)；

（3）由于電機(jī)絕緣性下降而造成的故障。

故 障 及 原 因 處 理 辦 法