某型直流電機(jī)絕緣電阻值偏小故障分析與排除

曹福生 金漢林 張書虎 楊武奎

摘要：針對某型起動(dòng)直流電機(jī)修理過程中發(fā)現(xiàn)電機(jī)的定子線圈與殼體間絕緣電阻小于規(guī)定值的故障進(jìn)行了分析，研究了起動(dòng)直流電機(jī)絕緣電阻值偏小的故障原因，提出了解決措施和預(yù)防辦法，對同類起動(dòng)直流電機(jī)故障的排除和診斷具有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：起動(dòng)直流電機(jī)；絕緣電阻；故障模式影響

Keywords：DC electric starter；insulated resistance；fault mode effect

1 故障現(xiàn)象

某型直流電機(jī)修理過程中，使用高阻表連續(xù)測量三臺(tái)電機(jī)的定子線圈與殼體間的絕緣電阻，阻值均小于規(guī)定值，如表1所示。技術(shù)文件規(guī)定，定子線圈與殼體間絕緣電阻應(yīng)不小于20MΩ。

如果定子線圈與殼體間絕緣電阻小于規(guī)定值或?yàn)榱?，說明定子線圈與殼體出現(xiàn)導(dǎo)通或短路，使用過程中將導(dǎo)致定子線圈燒蝕和工作不正常，進(jìn)而引起電機(jī)不能正常工作。

2 電機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理

該型起動(dòng)直流電機(jī)是串激磁式四極直流電動(dòng)機(jī)，電機(jī)靠軸的自由端上的主動(dòng)齒輪與燃?xì)獍l(fā)生器相連，起動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)由靜子、轉(zhuǎn)子、前板、后板、轉(zhuǎn)速傳感器、殼體等組成（見圖1）。

靜子的主要部分是一個(gè)鋼制構(gòu)架，其上固定有4個(gè)帶線圈的極，每個(gè)極用兩個(gè)螺釘緊固。每個(gè)極的線圈由圓截面的銅導(dǎo)線特殊繞制而成，以確保工作可靠和防蝕。靜子的外面固定包有絕緣材料的接線柱，其將電源輸送給起動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)，如圖2、圖3所示。

起動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)接通直流電壓后，電機(jī)帶轉(zhuǎn)空氣發(fā)生器，約5s后點(diǎn)燃燃燒室的燃油。在渦輪和起動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下，將轉(zhuǎn)速提高到35%左右。達(dá)到該轉(zhuǎn)速后，控制盒切斷起動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)電源，之后在無電機(jī)情況下繼續(xù)旋轉(zhuǎn)?？靠諝獍l(fā)生器加速使起動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速提高到加載慢車轉(zhuǎn)速44%左右?？諝獍l(fā)生器成功起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)后，空氣發(fā)生器及起動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)即停轉(zhuǎn)。

3 故障原因分析

根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，絕緣電阻值小主要表現(xiàn)在以下四個(gè)方面（見圖4）。

1）定子線圈表面損傷，與殼體接觸導(dǎo)通。

2）導(dǎo)線絕緣套管表面損傷，與殼體接觸導(dǎo)通。

3）刷架環(huán)組件上碳粉吹除不干凈，殼體、刷架環(huán)組件上的碳粉、接線柱、導(dǎo)線接頭形成通路，導(dǎo)致殼體導(dǎo)線導(dǎo)通。

4）固定刷架環(huán)組件和導(dǎo)線接頭（引出線組件）的螺釘過長，從刷架環(huán)組件表面上的螺釘孔伸出，與殼體接觸導(dǎo)通。

4 故障排除

根據(jù)圖4所列故障樹進(jìn)行電機(jī)分解檢查，螺釘長度滿足技術(shù)文件要求，線圈、導(dǎo)線表面外觀正常。于是，故障點(diǎn)被定位在碳粉上。

從電機(jī)上分下螺釘，取出導(dǎo)線接頭和刷架環(huán)組件，發(fā)現(xiàn)刷架環(huán)組件表面上存在積炭，采用汽油清洗表面積炭，在110℃～120℃條件下對刷架環(huán)組件烘干，重新測量，三臺(tái)電機(jī)的絕緣電阻如表2所示。

比較表1和表2，輸出如圖5所示的比對分析圖。

5 預(yù)防措施

1）修理過程中，檢查線圈表面、導(dǎo)線絕緣套管表面，不應(yīng)有劃傷、金屬線芯裸露。

2）采用壓縮空氣吹除電機(jī)靜子組件內(nèi)腔中的碳粉后，建議將刷架環(huán)組件從電機(jī)殼體內(nèi)分下，使用汽油清洗表面并烘干。

3）將螺釘通過導(dǎo)線接頭、刷架環(huán)組件螺紋孔進(jìn)行加裝時(shí)，如果螺釘從刷架環(huán)組件伸出，應(yīng)更換螺釘或刷架環(huán)組件。

4）增加對刷架環(huán)組件高度的微分測量要求。

5）設(shè)計(jì)制造過程中，建議刷架環(huán)組件上的通孔為一定深度的盲孔。

6）電機(jī)使用一段時(shí)間后，應(yīng)定期用清潔的壓縮空氣吹除集電器內(nèi)的碳粉。

7）檢查整流子的工作表面，如果整流子被損壞，必須更換起動(dòng)電機(jī)。

8）檢查電刷和刷握中的移動(dòng)靈活性以及彈簧是否處于正確位置。

9）檢查電刷上導(dǎo)線的完好性，導(dǎo)線不應(yīng)妨礙電刷在刷握內(nèi)的進(jìn)給。

10）檢查電刷的狀況及磨損。當(dāng)電刷因磨損而高度下降≤10mm時(shí)，必須從其成套備件中取新件予以更換。新電刷應(yīng)能自由進(jìn)入刷握的孔，并應(yīng)與整流子進(jìn)行磨合。

參考文獻(xiàn)

[1]某型空氣發(fā)生器技術(shù)說明書[Z].中航工業(yè)航空動(dòng)力機(jī)械研究所，2011.

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