1、换向火花产生的原因 换向火花产生的原因是多种多样的，必须在众多的因素中，找到主要原因，方能排除故障，改善换 向。检查换向恶化原因的方法，通常称换向条件正常化检查和调整，是直流电机换向事故处理中最常用 方法，其原理如下。一台直流电机在刚投入运行或过去运行中，换向一直是正常的，而在以后的运行过 程中，逐渐变坏或突然恶化，说明电机在换向恶化前，其滑动接触、电机结构和电机各部件工作情况是 正常的。在电机运行过程中，某些部件的工作状态发生了改变，或周围环境发生变化，从而破坏了滑动 接触，改变了正常的换向状态，而导致换向的恶化。如果对这些影响电机换向的因素进行全面检查和调 整，使其能恢复原来的正常状态，则
2、换向即能恢复正常。 换向正常化检查是直流电机寻找换向事故原 因和排除故障的常用方法，它包括如下主要项目： a.换向器片间电阻测量。测量换向器片间电阻，能 发现电枢绕组是否断线、开焊和匝间短路，升高片是否断裂以及是否存在换向器片间短路。片间电阻检 查通常采用压降法，也可采用专用片间电阻测量仪。 b.换向器摆度测量。当换向器变形或偏心时，在 运行时将会使电刷跳动，滑动接触就不理想，超过一定数值后，将导致换向恶化。高速电机和多重路电 枢绕组电机更为敏感。 c. 电刷中性面的检查，直流电机电刷中性线位置，一般应严格在主磁极几何中 心线上，对于大型电机，可逆运行电机和高速电机尤其如此。因为当电刷偏离主机
3、中性线时，换向将发 生超前和延迟。纵轴电枢反应使电机的外特性发生变化，对可逆转电动机来说，两个转向下转速不同而 且外特性也不同，两个转向时换向强弱也不同。在电刷偏离中性位置较大时，由于换向元件进入主极磁 通区，电机将产生空载火花。 d.极距、刷距和气隙的检查与调整。直流电机各排电刷之间的距离，主 极之间和换向极之间距离应力求相等。因为刷距和极距不等则会造成各排电刷下被短路元件在磁场中位 置不一样，换向极磁场和换向元件电抗电势波形不重合，各个刷架下火花不等会使电机换向不正常。 (1)刷距允许误差通常为0.5mm，一般用铺纸等分法来检查和调整。方法如下： 首先将电机上一排刷 架电刷位置调整好，使这
4、排电刷边缘正好与一个换向片边缘重合，然后在换向器表面铺一张纸，在接缝 处作好搭接标记后取下，将纸以极数进行等分；划好等分线后，再铺在换向器上，使调整好位置电刷的 边缘正好压在一条等分线上，再将全部电刷落下，电刷边缘与等分线的距离就是刷距等分的误差，如将 全部电刷按等分线调整，则可以纠正刷距误差。 (2) 极距检查与调整。极距允许误差为0.75mm。极 距较准确的测量一般采用磁极靴上划中心线，再用游标卡尺和卡钳等进行测量，可以得到较精确的结果。 当电机装配完后，电枢不能抽出的情况下，可以用卡钳测量极靴边缘之间的距离，也可以检查极距等分 误差。 (3)气隙检查与调整。直流电机主极和换向极气隙必须均
5、等，如气隙不均，则各极下磁阻不等， 在相同励磁磁热下，磁流量不相等，在部分刷架下火花就会较大。同时，由于主极下磁通量不等，还将 出现电枢绕组内环流和单边磁拉力。直流电动机主极和换向极的允许偏差均为5%。气隙检查通常用 普通塞尺和专用固定斜度塞尺进行测量，当气隙超过规定公差时，可将主极或换向极固定螺钉松开，依 *调节极顶磁性垫片来调整气隙，以符合规定公差。 e.电刷和刷握工作性能检查 (1)弹簧压力的调整。 直流电机电刷单位压力，一般规定在 1.62.4N/cm2，并且要求全部电刷压力差不超过10%。电刷 压力也是保证正常换向的重要条件。电刷压力过小，会造成电刷跳动和接触压降不稳定；压力大，接触
6、 压降减小；但压力过大，则可能造成电刷机械磨损增加，换向器温升增高。 (2)刷握间隙检查。电刷与刷握的间隙应符合一定公差，间隙过大，电刷在刷握内晃动，影响接触的稳定，有时还产生“啃边”现 象；但间隙过小时，影响电刷在刷握内的自由滑动，甚至被“卡死” 。 (3)刷握离换向器表面距离的检 查。刷握离换向器表面距离应保持在(2.50.5)mm 范围内。刷握离换向器表面距离与电刷保持稳定、 防止电刷振动有很大关系。双斜刷握与换向器表面的距离，还影响电刷宽度，当距离过大时，电刷还将 产生“顶角” ，影响工作。刷握距离可用厚度为 2mm 和 3mm 的绝缘板条进行检查，当距离超过允许值 时，可用 2.5m
7、m 厚绝缘板垫在刷握下，作为调整基准进行调整。 (4)电刷材质和镜面检查。电刷是构 成滑动接触的主要部件，电刷材质和工作状态不正常，将影响滑动接触，或造成换向恶化。一般说，不 同型号的电刷，最好不要混用。电刷镜面在换向正常时是平滑光亮的。换向火花较大时，就会出现雾状 和灼痕。当电刷中含有碳化硅和金钢砂等杂质时，镜面中就会出白色斑点或在旋转方向留下细沟。 (5) 换向器表面工作状态的检查。以保持良好滑动接触、减少电刷磨损和防止片间闪络可能性。 (6)主极、 换向极绕组极性与匝间短路的检查。直流电机定子绕组个别极性错误和匝间短路，都将影响换向。尤其 当换向极极性相反时，由于换向电势和电抗电势不能抵
8、消，反而相加，因此即使在很小负载时也将出现 严重火花。极性检查可按图纸核对，也可用电阻磁针检查。主极匝间短路通常用交流压降法检查。补偿 和换向极绕组匝间短路一般可用外观检查发现。例如当端部连接线因变形相碰短路时，通过仔细观察都 可以发现。不易发现的短路故障，可在绕阻中通入适当电流，用直流压降法检查出来 电机电磁噪声产生原因分析 电磁噪声是由在时间上和空间上作变化，并由电机各部分之间作用的磁拉力引起的。对于异步电机电磁 噪声的形成的原因可以归为：（1） 气隙空间的磁场是一个旋转力波，它的径向力波使定子和转子发 生径向变形和周期性震动，产生了电磁噪声。 （2 ） 气隙磁场中除了电源基波分量外，还有
9、高次谐波分 量，高次谐波的径向力波也都分别作用于定转子铁心上，使它们产生径向变形和周期震动，在一般情况 下，对高次谐波来说，电动机转子刚度相对较强，定子铁心的径向变形是主要的，可能产生较大的噪声。 （3） 定子铁心不同阶次谐波的变形，有不同的固有频率，当径向力波的频率与铁心的某个固有频率 接近或相等时，就会引起“共振” 。在这种情况下，即使径向力的波幅不大，也会导致铁心变形、周期 性震动和产生较大噪声。 （4） 定子变形后引起周围空气振动，从而产生噪声。这时，定子相当于一个 声辐射器。 （5） 当铁心饱和时，将会使磁场正弦分布的顶部变得平坦，在磁场分布中加大了三次谐波 分量，将使电磁噪声增加。
10、 （6） 定转子槽都是开口的，气隙磁导在旋转时也是在变化和波动的。气隙 磁场中出现了很多由于槽开口引入的谐波。降低电磁噪声的方法：（1） 合理选择气隙磁密。 （2 ） 选 择合适绕组形式和并联支路数（3） 增加定子槽数以减少谐波分布系数（4） 合适的槽配合（5 ） 利 用磁性槽楔（6）选择电刷 1、 从直观来看，电刷应当倒角得体、规格适当、结构规范、导线的截面和长度符合要求，没有松动、 脱落、破损、掉边、掉角、卡箍等现象。 2、从使用来看，电刷使用性能良好的标志主要有以下几 种情况： （1）使用寿命长并不磨损换向器或集电环。 （2）具有良好的换向和集流性能，使火花 抑制在允许的范围内，并且能量
11、损耗小。 （3）电刷运行时，不过热，噪音小，装配可*，不破损。（4 ）运行过程中，能够在换向器或集电环表面较快地形成一层均匀、适度和稳定的氧化薄膜。 3、通过仪器对电刷进行检测。从技术层面看，电刷应当符合国家部颁标准。通过仪器可对电刷按 照电刷技术性能表所要求的性能进行检测。如电刷的电阻率、洛氏硬度、体积密度、电流密度、 接触电压降、摩擦系数、50 小时磨损、允许圆周速度、单位压力，甚至金属含量的大小等等。 4 、 在同一电机上，应选择使用同一型号、同一制造厂的电刷。由于不同制造厂生产的电刷性能差别很 大，甚至同一制造厂在不同时间生产的电刷性能也有所差别。因而，针对同一电机来说，应尽量选 择同
12、一型号同一制造厂，最好是同一时间生产的电刷，以防止由于电刷性能上的差异造成并联电刷 电流分布的不平衡，影响电机的正常运行。 5、 对于个别换向特别困难的大中型电机，可选择采 用分辫电刷。目的是以增加电刷内短路电流的方式来改善换向性能。对于单向旋转换向困难的电机， 可选择采用组合电刷。即滑入边选择使用润滑性能好、成膜能力强的低电阻值石墨基电化石墨电刷， 滑出边选择使用换向性能好的高电阻率的炭黑基电化石墨电刷。这样既易形成氧化膜，又对换向性 能起到极大的改善作用。在滑出边也可采用碳纤维复合电刷，突出利用其灭弧能力强的特点，从而 使电机的运行取得最佳效果 碳刷分类 2、目前电机所用电刷大部分是碳刷，
13、如银石墨、铜石墨、电化石墨等；也有直接用金属片作电刷的， 比如说手机震动电机中的圆柱震动马达的刷片大多用金属材料电刷型号、技术性能、及试验条件符 合 JB400385 标准规定 型号电阻率 m 洛氏硬度体积密度 短路换向器试验推荐工作条件基本 值载荷 Vg/cm3 一般电刷的接触电压降 天然石墨类 S313776001.702.10.200.2511251960024500 树脂粘合石墨类 R05135904002.043.70.150.258401470019600R155160961.854.0R163100801.703.5R37330085 1.754.0R453480801.665.
14、35R127012001.706.8 电化石墨类 D104101002001.642.40.250.20124014700- 19600D172131031.602.70.200.2570D172F1.65D20220916001.582.50.15104519600- 24500D213298910001.652.64019600- 39200D21428821.642.4D214R1.600.25D21530681.502.80.15D25215856001.632.5124519600- 24500D308408610001.592.6104019600- 39200D308L43951
15、.653.0D30939781.602.9D36460996001.560.251250D364N621.570.200.2060D3 74D457010001.562.60.2550D374DL901.693.40.15D464F4010001.252.51040D46724874001.502.0 0.2512 4 低电压大电流用含铜量高的碳精高电压大电流用含铜量低的碳精两者之间的用含铜量适中 的碳精电刷可以分为 3 类：石墨电刷：石墨和电化石墨，一般用于串激电机/高压电机金属石墨电刷： 银石墨（银碳纤维，军工用的多，民用不多见）和铜石墨，一般用于永磁直流微电机 100#，200#，300#，500#，700#，800# ，900#。 。 。 。 。金属电刷：银钯，铍青铜，磷青铜，一 般用于 000# ，100# ，200# 永磁直流微电机
