1、2018/10/7,第二章 直流电机的故障分析与维护, 四川机电职业技术学院 . 电子电气工程系,2018/10/7,2018/10/7,直流电机的换向故障是直流电机拖动控制中的经常遇到的重要故障，换向不良，不但将严重影响直流电机的正常工作，还会危及直流电机的安全，造成大的经济损失。换向故障的分析，正确的检测、维护是现场技术人员必不可少的基本技能。,2.1 直流电机换向故障分析与维护,2018/10/7,1.直流电机换向不良的主要征象直流电机换向不良的征象很多,也很复杂,但主要表现在；换向火花增大换向器表面烧伤换向器表面的氧化膜被破坏电刷镜面出现异常现象,1.1.1 直流电机换向故障分析与维护
2、,2018/10/7,2.换向火花状态 换向火花是衡量换向优劣的主要标准。 换向火花的形状，从直观现象可分为点状火花、粒状火花、球状火花、舌状火花、爆呜状火花、飞溅火花、和环状火花。 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，分布均匀。 当换向恶化、不良时，会出现舌状火花或爆呜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。,2018/10/7,2.换向火花状态 火花状态的另一种反映是火花颜色。 一般可分为蓝、黄、白、红、和绿色。 换向正常时，一般为蓝色、淡黄色或淡白色。 当换向不良时则会出现明亮色或红色火花，严重情况会出现绿色火花。,2018/10/7,3.换向器
3、表面的状态 在正常换向运行时，换向器表面是平滑、光亮，无任何磨损、印迹或斑点。当换抽不良进，换向器表面会出现异常烧伤。 （1）烧痕 在换向器表面出现一般用汽油擦不掉的烧伤痕迹。若换向片倒角不良、云母片突出，换向片棱边上将出现烧痕；当换向片研磨不良时换向片中间可能出现烧痕；当换向极绕组接线极性不对时，则换向片可能全发黑。,2018/10/7,3.换向器表面的状态 （2）节痕 节痕是指换抽器表面出现有规律的变色或痕迹。一种是槽距弄节痕，其痕迹规律是按电枢槽间距出现的伤迹，主要的原因为换向极偏强或偏弱；另一种是极距型节痕，伤痕是按极数或极对数间隔排列的。主要的原因是并接线套开焊或升高片焊接不良造成。
4、,2018/10/7,4.电刷镜面状态 正常换向，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、麻点和绕伤痕迹。 如果电刷材质中含有碳化硅或金钢砂之类物质时，镜面上就会出现白色斑点或条痕。 当空气湿度过大，或空气含酸性气体时，电刷表面会沉积着一些细微的铜粉末，这种现象称为“镀铜”，当电机发生镀铜时，换向器的氧化膜被破坏，使换向恶化。,2018/10/7,1.1.2 直流电机换向故障原因及维护,直流电机的换向情况可以反映出电机运行是否正常良好的换向可使电机安全可靠地运行和延长它的寿命。 直流电机的内部故障，大多数会引起换向出现有害的火花或火花增大严重时灼伤
5、换向器表面，甚至妨碍直流电机的工常运行。 以下就机械方面和由机械引起的电气方面、电枢绕组、定子绕组、电源等故障，从而引起换向恶化的主要原因做一概要的分析并介绍一些基本维护方法。,2018/10/7,1.机械原因及维护 直流电机的电刷和换向器的连接属下滑动接触、保持良好的滑动接触才可能有良好的换向。但腐蚀性气体、空气湿度、电机振动电刷和换向器装配质量及安装工艺等因素都对电刷和换向器的滑动接触情况有影响，当电机振动、电刷和换向器的机械原因使电刷和换向器的滑动接触不良时就会在电刷和换向器之间产生有害的火花。电机振动 换向器 电刷,2018/10/7,1.机械原因及维护直流电机的电刷和换向器的连接属下
6、滑动接触、保持良好的滑动接触才可能有良好的换向。但腐蚀性气体、空气湿度、电机振动电刷和换向器装配质量及安装工艺等因素都对电刷和换向器的滑动接触情况有影响，当电机振动、电刷和换向器的机械原因使电刷和换向器的滑动接触不良时就会在电刷和换向器之间产生有害的火花。电机振动 换向器 电刷,（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。与电枢向某一方向振动时，就会制成电刷与换向器的接触面的压力波动，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。电机的振动过大多是由于电枢两端的平衡块脱落使位置移动造成电枢的不平衡，或是在电枢绕组修理后未
7、进行平衡校正引起的。般说来，对低速运行的电机，电枢应进行静平衡校验；对高速运行电机，电枢必须进行动平衡校验。所加平衡块必须牢靠地固定在电枢上。,2018/10/7,1.机械原因及维护直流电机的电刷和换向器的连接属下滑动接触、保持良好的滑动接触才可能有良好的换向。但腐蚀性气体、空气湿度、电机振动电刷和换向器装配质量及安装工艺等因素都对电刷和换向器的滑动接触情况有影响，当电机振动、电刷和换向器的机械原因使电刷和换向器的滑动接触不良时就会在电刷和换向器之间产生有害的火花。电机振动 换向器 电刷,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出刷接
8、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。当换向器装配质量不良造成变形或片间云母突出以及受到碰撞，使个别换向片凸出或凹下，表面有撞击疤痕或毛刺时，电刷就不能在换向器上平稳滑动，使火花增大。换向器表面粘有油腻污物也会使电刷接触不良，而产生火花。,1.换向器，2，刷握，3，电刷，4，弹簧秤，5，纸片面性,2018/10/7,1.机械原因及维护直流电机的电刷和换向器的连接属下滑动接触、保持良好的滑动接触才可能有良好的换向。但腐蚀性气体、空气湿度、电机振动电刷和换向器装配质量及安装工艺等因素都对电刷和换向器的滑动接触情况有影响，当电机振动、电刷和换向器的机械原因使电刷
9、和换向器的滑动接触不良时就会在电刷和换向器之间产生有害的火花。电机振动 换向器 电刷,换向器表面如有污物，应用沾有酒精的抹布擦净。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。若因换向片间的绝缘云母突出，应将云母片下刻，下刻深度为1.5mm左右为益，过深的下刻易在片间堆积炭粉，造成片间短路。下刻片间云母后，应研磨换向器外圆，使换向器表面光滑。,1.换向器，2，刷握，3，电刷，4，弹簧秤，5，纸片面性,2018/10/7,1.机械原因及维护直流电机的电刷和换向器的连接属下滑动接触、保持良好的滑动接触才可能有良好的换向。但腐
10、蚀性气体、空气湿度、电机振动电刷和换向器装配质量及安装工艺等因素都对电刷和换向器的滑动接触情况有影响，当电机振动、电刷和换向器的机械原因使电刷和换向器的滑动接触不良时就会在电刷和换向器之间产生有害的火花。电机振动 换向器 电刷,为保征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。若电刷弹簧压力不合适，电刷材料不符合要求，电刷型号不一至，电刷与刷合之间配合太紧或太松，电刷伸出盒太长，都会影响电刷的受力，产生有害火花。,2018/10/7,1.机械原因及维护直流电机的电刷和换向器的连
11、接属下滑动接触、保持良好的滑动接触才可能有良好的换向。但腐蚀性气体、空气湿度、电机振动电刷和换向器装配质量及安装工艺等因素都对电刷和换向器的滑动接触情况有影响，当电机振动、电刷和换向器的机械原因使电刷和换向器的滑动接触不良时就会在电刷和换向器之间产生有害的火花。电机振动 换向器 电刷,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15002500Pa。其电刷压力的测定与调整如图2-1所示。若是双辫电刷，用弹簧秤勾住刷辫，若是单辫电刷，则用弹簧秤勾住电刷压指，然后将普通打印纸片垫入电刷下，放松并调整弹簧秤位置，使弹簧秤轴线与电刷轴线一致，然后使弹簧秤的拉力逐渐加
12、大，当纸片能轻轻拉动时，弹簧秤读数即为电刷所受的压力。,2018/10/7,2.电气原因及维护 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、电刷不对齐中心、电刷沿换向器圆周不等分（一般电机电刷沿换向器圆周等分差不超过0.5mm）。上述原因都可使增大电枢反应电势，从而使换向恶化，产生有害火花。,2018/10/7,2.电气原因及维护在检修时，应使各个磁极、电刷按装合适，分配均匀。换向极绕组、补偿绕组按装正
13、确，就能起到改善换向的作用。电刷中心位置测定一般有三种方法.感应法 正反转发电机法正反转电动机法,这是最常用的一种方法，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，直到摆动最小或几乎摆动时的位置，就是要找的几何中心线位置。,2018/10/7,2.电气原因及维护在检修时，应使各个磁极、电刷按装合适，分配均匀。换向极绕组、补偿绕组按装正确，就能起到改善换向的作用。电刷中心位置测定一般有三种方法.感应法 正反转发电机法正反转电动机法,正反转发电机法 采用它励方式，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
14、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时，这时电刷的位置就是几何中位置。,2018/10/7,在直流电机端压。与励磁保持恒定，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，只有当调节电刷位置在中心点时，正反转速相差最小或基本相等。,2.电气原因及维护在检修时，应使各个磁极、电刷按装合适，分配均匀。换向极绕组、补偿绕组按装正确，就能起到改善换向的作用。电刷中心位置测定一般有三种方法.感应法 正反转发电机法正反转电动机法,2018/10/7,2.电气原因及维护 在检修时，应使各
15、个磁极、电刷按装合适，分配均匀。换向极绕组、补偿绕组按装正确，就能起到改善换向的作用。电刷中心位置测定一般有三种方法.感应法 正反转发电机法正反转电动机法,若是换向极绕组或补偿绕组的接线错误，不能保证其附加磁场抵消电枢反应磁场，其结果不但不能改善换向，反而会增加换向恶化，火花急剧增大，换向片明显灼黑。这种情下对调换向极或补偿极的两个接组端子，换向火花明显减小或消失，表明接线极性正确。,2018/10/7,3.其它影响及维护：电枢绕组的故障与电源不良等因素造成的换向不良在一般中小型直流电机中也多见。电枢元件断线或焊接不良 电枢绕组短路 电源对换向的影响,直流电机的电枢绕组是通过与相应换向片焊接相
16、连的一闭合回路，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，会使短路元件两端的换向片灼黑，,2018/10/7,3.其它影响及维护：电枢绕组的故障与电源不良等因素造成的换向不良在一般中小型直流电机中也多见。电枢元件断线或焊接不良 电枢绕组短路 电源对换向的影响,这时能电压表检测换向片间电压如图所示，断线元件或与换向器焊接不良元件两则的换向片片间电压特别高。,2018/10/7,3.其它影响及维护：电枢绕组的故障与电源不良等因素造成的换向不良在一般中小型直流电机中也多见。电枢元件断线或焊接不
17、良 电枢绕组短路 电源对换向的影响,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。在电枢绕组的个别处发生匝间短路时，一方面破坏了并联支路电势的平衡，由短路元件中产生的交变环流会加剧换向恶化，使火花增大。,2018/10/7,3.其它影响及维护：电枢绕组的故障与电源不良等因素造成的换向不良在一般中小型直流电机中也多见。电枢元件断线或焊接不良 电枢绕组短路 电源对换向的影响,由于变流技术的迅速发展，可变直流电源以其独特的效率高，控制维护方便等优点而快速发展。但这种电源带来的谐波电流和快速暂态变化，对直流电动机有一定危害。,2018/1
18、0/7,3.其它影响及维护：电枢绕组的故障与电源不良等因素造成的换向不良在一般中小型直流电机中也多见。电枢元件断线或焊接不良 电枢绕组短路 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 。,2018/10/7,3.其它影响及维护：电枢绕组的故障与电源不良等因素造成的换向不良在一般中小型直流电机中也多见。电枢元件断线或焊接不良 电枢绕组短路 电源对换向的影响,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约为直流电机电枢电路电感
19、的2倍左右。,返回目录,2018/10/7,直流电机电枢绕组是电机产生感应电动势和电磁转矩的核心部件，输入的电压较高，电流较大，它的故障不但直接影响正常其正常运行，也随时危及电机和运行人员的安全，所以在直流电机的运行维护过程中，必须随时监测，一但发现电枢故障，应立即处理，以避免事故扩张造成更大损失直流电机过热及处理 电枢绕组短路故障的分析与处理 电枢绕组断路及处理 电枢绕组短接及处理,2.2 直流电机电枢绕组故障及维护,2018/10/7,1.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，而无其它的运行反常现象。由于长期过热，会加速绝缘老化，缩短电机的使用寿命，对于设计、安
20、装、维护方式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，以使其恢复正常运行。,2018/10/7,1.直流电机过热及处理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却用于了连续运行；电机长时期过载；电机的风路堵塞，铁心和线圈表面被纤维绒毛或灰尘覆盖，造成散热恶化；,2018/10/7,1.直流电机过热及处理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矛盾，会降低冷却效率，在额定或重载工作下，电机会过热；
21、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等。,2018/10/7,1.直流电机过热及处理针对具体的问题，作相应处理：对于在恶劣环境的高温、高湿通风不畅条件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。对于由于设计参数不符合的要重新校核，重新选配拖动电机和运行方式，为了提高电机的使用效率，应尽可能地使电机调速性质与负载性质一致。,2018/10/7,1.直流电机过热及处理针对具体的问题，作相应处理：对于专用的电机通风风路堵塞，可采用压缩空气机吹扫清洁，在对电机绕组等结构部件进行吹风清洁时，要避免伤及电机绝缘。随时保持
22、电机的环境清洁，通风流畅。对于编织物过滤器，可用吸尘器清除污染物，对于喷油空气过滤器，可用汽油清洗，然后用热碱水清冲洗，再充以新油持用。,2018/10/7,2.电枢绕组短路故障的分析与处理,电枢短路检测,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，还可通过用左图简易方法进行确定。,2018/10/7,电枢短路检测,将612伏的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，所以在正常片间的读数也是相等的或呈规律的重复变化偏转。,2.电枢绕组短路故障的分析与处理
23、,2018/10/7,电枢短路检测,如果出现在某两个测点的读数很小或近似为零，则说明连接这两个换向片的电枢绕圈存在短路故障，若其读数为零，则多为换向片间的短路。,2.电枢绕组短路故障的分析与处理,2018/10/7,电枢绕组短路的原因，往往是由于绝缘老化，机械损擦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，如图所示。若短路绕圈过多，则应送电机修理厂重绕。,电枢线圈的短接,单迭绕组,单波绕组,2018/10/7,对于叠绕直流电机的电枢绕组线圈，其首尾正好在相邻的两片上
24、，所以将对应的这两个换向片短接就可以了。而对于单波绕线，其短接线应跨越一个极矩。具体的位置应以准确的测量点来定，即被短接的两片换向片间的电压测量读数最小或为零。,电枢线圈的短接,单迭绕组,单波绕组,2018/10/7,3.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,2018/10/7,3.电枢绕组断路及处理,抽出电枢，将直流电源接于电枢换向器的两测，由于断线，回路不会有电流，所以电压都加到了断线的线圈两端了，这时可通过毫伏表依资助测换向
25、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，且指点针具烈跳动。,2018/10/7,3.电枢绕组断路及处理,应急处理方法是将断路线圈进行短接，对于单迭绕组，将有断路的绕组所接的两个换向片用短接线跨接起来，而对于单波绕组，短接线跨过了一个极矩，接在有断路的两个换向片上。,2018/10/7,4.电枢绕组短接及处理 ：,电枢绕组的接地的原因，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，一般击点出现在槽口、换向片内和绕组端部。,2018/10/7,4.电枢绕组短接及处理 ：,地是比较简单的，常用试验灯法检测。将电
26、枢取出放在支架上，将电源线串接一灯泡一端接在换向片上，另一端接在轴上，如图所示，若灯泡发亮，说明电枢线圈有接地。,2018/10/7,若要确定是哪槽线圈接地，还要用毫伏表来测定，如图b所示。先将电源串灯接一端接换向器，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，将毫伏表一端接轴,另一端与换向片依次接触，毫伏表跨接的线圈是完好的，则毫伏表指点针要摆动，若是接地的故障线圈，则指针不动。,4.电枢绕组短接及处理 ：,2018/10/7,若要判明是电枢线圈接地还是换向器接地，就需要进一步检测，就是将接地线圈的从换向片上焊脱下来，分别测试，就可判断出是哪种接地故障。应急处理的方法是：在接地
27、处插垫一块新的绝缘材料，将接地点断开，或将接地线从这换向片上拆除下来，再将这两个换向片短接起来即可。,4.电枢绕组短接及处理 ：,返回目录,2018/10/7,主极绕组为直流电机提供了主磁场，换向极绕组与补偿绕组则是专为改善直流电机的换向而设置的。这些绕组一旦出了故障，都将出现严重影响直流电机的正常运行。 主极绕组、换向绕组、补偿绕组最常见的故障是匝间短路、绕组接地，从而引起电机换向火花大，绝缘电阻值明显下降，甚至为零，使电机不能正常工作。绕组接头松动、断线也有所发生。,2.3 直流电机主极绕组、换向绕组、补偿绕组故障分析及处理,2018/10/7,直流电机主极绕组、换向绕组、补偿绕组故障分析
28、及处理,绕组匝间短路，若故障点不严重，可将铜瘤等部分锉掉，用玻璃丝布将匝间损坏部分补强；若匝间绝缘损坏较严重，但绕组线圈良好，则要将全部匝间绝缘剔除，重新垫匝间绝缘；若匝间绝缘严重损坏，引起线圈烧毁，则须重新更换损坏的绕组线圈。,2018/10/7,直流电机主极绕组、换向绕组、补偿绕组故障分析及处理,绕组对地故障，若故障不严重，则可将故障点剔除干净，成阶梯状，用相同绝缘材料包扎好，然后用绝缘漆涂刷，进行干燥处理及检验。 若对地故障严重，应将全部对地绝缘剥除，使用同等级绝缘材料包扎。如果线圈对地故障造成铜线截面减小，应用锒焊条或铜焊条进行补焊，用锉锉平后，打磨光滑后，重包绝缘，再将线圈套在铁心上
29、，进行整体浸漆。对于损坏特别严重的则应更换新品。,2018/10/7,主极绕组故障分析 主极绕组短路故障分析 主磁极绕组断路故障分析 并、串主磁绕组的连接故障分析 主磁极绕组线圈方向接错故障分析,造成主极绕组线圈短路主要原因是由于绝缘老化，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；另外是在运行过程中的机械擦损等原因造成。当主磁极绕组出现部分线圈短路后，由于励磁电阻的减小，励磁电流增大，从而使励磁损耗增大，线圈发热加剧，短路点的绝缘垫被损坏，甚至绕组线圈烧毁。,2018/10/7,由于匝间短路，使各主磁极的磁动势匀，无故障磁极的磁动势大于故障磁极，这就将造成合成磁场严重畸
30、变，这一方面使换向恶化，火花增大。另一方面，使电枢各支路感应电动势失去平衡，造成电枢绕组支路间的环流无形中又增大了电枢回路有功损耗这就会使直流电机运行异常，磨损加剧出现同周性振动噪声。,主极绕组故障分析 主极绕组短路故障分析 主磁极绕组断路故障分析 并、串主磁绕组的连接故障分析 主磁极绕组线圈方向接错故障分析,2018/10/7,若只是复励电动机（实际常用的为积复励）串励绕组的部分匝间短路，会使串励磁通减小，其合成主磁通减小（补偿减少），机械特性要变硬，从而使电动机的转速升高，负载越大时则其转速变化越明显若带的是恒转矩负载或重载，这时的电枢电流要超过额定值，电机发热增大，甚至过流跳闸。,主极绕
31、组故障分析 主极绕组短路故障分析 主磁极绕组断路故障分析 并、串主磁绕组的连接故障分析 主磁极绕组线圈方向接错故障分析,2018/10/7,应急处理方式：仔细检查，寻找出短路线圈，若只存在表面，而且匝数少，可作适当的修复处理，若损坏严重，则要更换。,主极绕组故障分析 主极绕组短路故障分析 主磁极绕组断路故障分析 并、串主磁绕组的连接故障分析 主磁极绕组线圈方向接错故障分析,2018/10/7,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。,主极绕组故障分析 主极绕组短路故障分析 主磁极绕组断路故障分析 并、串主磁绕组的连接故
32、障分析 主磁极绕组线圈方向接错故障分析,2018/10/7,对于未起动的直流电动机，若励磁绕组断路，主磁场还未建立，基本无起动转矩，电机不能起动，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。,主极绕组故障分析 主极绕组短路故障分析 主磁极绕组断路故障分析 并、串主磁绕组的连接故障分析 主磁极绕组线圈方向接错故障分析,2018/10/7,若是复励电动机的串励线圈因接头松动造成的断路，这时的电枢电流为零，（串励绕组是与电枢绕组相串联的）无起动转矩，电机无法起动。若是运行中的直流电
33、动机串励线圈断路，则电机迅速停转。若是复励发电机串励线圈断路，检测会发现励磁电流（并励绕组电流）正常，转速正常，但端电压输出为零。,主极绕组故障分析 主极绕组短路故障分析 主磁极绕组断路故障分析 并、串主磁绕组的连接故障分析 主磁极绕组线圈方向接错故障分析,2018/10/7,由于主励磁断路大都由励磁回的调节电阻、控制开关等连接松动引起。停机后用校线灯或万用表欧姆档分段检测就可查出断路点。对于断路的处理也较容易，找也断点后，紧固连接，重新恢复绝缘即可，对于断路损坏的控制开关等应重换。,主极绕组故障分析 主极绕组短路故障分析 主磁极绕组断路故障分析 并、串主磁绕组的连接故障分析 主磁极绕组线圈方
34、向接错故障分析,2018/10/7,并、串主磁绕组的连接故障分析,并励直流电机正确接线,复励线圈包含并励线圈与串励线圈，其并励线圈并于电枢电源上，串励线圈则与电枢绕组串联，（积复励方式），对于直流发电机，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，积复励方式主要是使其机械特性变软，以适应重负载低速的运行要求。,2018/10/7,若串励线圈接反（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，使输出越不稳定。,并、串主磁绕组的连接故障分析,并励直流电机正确接线,2018/
35、10/7,直流电动机，带负载（设为恒转矩）磁通越小电枢反电势越小电流越大输入功率增大（直流电机输入端压恒定），损耗与输出功率增加，由功率平衡关系可知，其机械特性会上翘使运行不稳定，无法正常工作。对于重装的磁极，可利用试验法或采用指南针测准并串磁场是否一致，若不符，则要重改接线。,并、串主磁绕组的连接故障分析,并励直流电机正确接线,2018/10/7,主磁极绕组线圈方向接错故障分析,主磁极并励线圈通电方向决定了磁场的极性,多采用顺向串联后接入电枢电源。 当其方向接错,其磁极排列就错,例如四极直流电机的主磁场排列应为NSNS，假若中间的两极首尾接反，则磁极排列为NNSS，由于电枢绕组是安标准固定绕
36、好的，电枢支路元件电势交错，电磁力矩正反交错，电机根本无法运行，造成严重振动。甚至会在电枢绕组支路间产生很大的和环流而烧毁线圈。,2018/10/7,主磁极绕组线圈方向接错故障分析,这类故障主要是地拆卸电机时的未作好详细记录，重装时出错。要避免此故障的出现，在拆卸电机应作好记录，标好进出端口；安装好以后，要通励磁电流用指南针检测其极性排列是否正确。一旦出错，必须拆除重新连接。,2018/10/7,换向极绕组与换向补偿绕组故障分析,安装换向极与补偿绕组都是为了改善换向，抵消换向电势与电枢反应电势。连接原则是其产生的附加磁场的方向应与电枢反应磁场的方向相反，而且要与电枢绕组相串联。,2018/10
37、/7,换向极绕组与换向补偿绕组故障分析,换向极绕组的连接故障有以下两种情况。其一是双极性接反，这会使得换向磁场与电枢反应磁场相互迭加后不是抵消削弱，而是增强，使得换向更加恶化，换向火花明显加剧，形成有明显的害环火，特别是随着负载的增加时，火花更强烈，各极电刷出现均匀灼痕。,2018/10/7,换向极绕组与换向补偿绕组故障分析,其二是部分换向极线圈接反，会出现火花分布不匀，极性接反的电刷下火花增大，烧伤也较严重。以上两种情况只要沿接绕方向通少量直流电流，作极性测试，就能确定其极性。正确的排顺序如图所示。,2018/10/7,换向极绕组与换向补偿绕组故障分析,正确的排顺序如图 直流发电机磁极沿转速
38、方向的排列顺序：N主S换S主N换N主S换S主N换直流电动机磁极沿车速方向的排列顺序：N主N换S主S换N主N换S主S换,2018/10/7,补偿绕组的连接故障分析,直流电机中的补偿绕组主是与电枢绕组相串联的，安装在主磁极的极靴槽内.,2018/10/7,补偿绕组的连接故障分析,受电枢反应磁势的影响，气隙磁场发生畸变，特别是随负载的增大，畸变程度越严重。导致换向火花的增大。补偿绕组的作用，是使其产生的磁势方向与电枢反应磁势的方向相反，抵消电枢反应磁势的影响，削弱或消除气隙磁场的畸变，减小换向火花。,2018/10/7,补偿绕组的连接故障分析,无论是直流发电机还是电动机，其线圈电流的的进出方向应与极
39、靴下对应的电枢绕组电流方向相反，若连接极性错误，电枢反应磁势反而增大，换向更加恶化，环火增大。,2018/10/7,补偿绕组的连接故障分析,若是部分极靴下的补偿绕组进出端接反，将造成各个磁极下的气隙磁场严重不均匀，电磁力矩的分布也失去均衡，会加剧电机的振动，噪声增大。还会因电枢绕组内各支路电势差增大，使内部环流增大而加速发热。,2018/10/7,补偿绕组的连接故障分析,若是将补偿绕组误与主磁极绕组相串联，那就完全失去了与负载变化同步补偿作用，即换向火花随负载的大小变化而相应变化；由于补偿绕组的电流方向固定，当电枢电流反向后，补偿的效果也相反，即造成某一转向时换向火花会减小，而在另一转向下则换
40、向环火增大。,返回目录,2018/10/7,直流电机运行常见故障是复杂的，在实际运行中，往往一个故障现象总是与多种因素有关。只有在实践中认真总结经验，仔细检测、诊断，观察分析，方能准确地找到故障原因，作出正确的处理方案，起事半功倍的效果。 本节就直流电动机常见故障现象、可能的原因、及处理方法作简单分析归纳，,2.4 直流电机运行中的常见故障与处理,2018/10/7,自励直流发电机不能建立起端压故障原因 处理方法,直流发电机是依靠自身的剩磁来发电励磁发电的自激过程，最后输出额定电压。,2018/10/7,自励直流发电机不能建立起端压故障原因 处理方法,（1）无乘磁 自励直流发电机发不出剩磁电压
41、，故形不成自激过程，所以无法建立起端电压。（2）自励直流发电机励磁的方向与剩磁方向相反 使得励磁变成了退磁、消失，致使发不出电，无电压输出。（3）励磁回路电阻过大，超过了临界电阻值。,2018/10/7,自励直流发电机不能建立起端压故障原因 处理方法,（1）检查励磁电位器,将其电阻值调到了最小；（2）若仍端压建立，就检测剩磁（可用指南针测试）；（3）若有乘磁存在，则改变励绕与电枢的并联端线；若无剩磁，则先用直流电源给励磁绕组充磁，再投入运即可。,2018/10/7,直流电动机通电后不能起动故障原因分析处理方法,直流电动机起运必需足够的起动转矩(要大于起动时的静阻转矩),而提供起动转矩必要两个基
42、本条件,一是要有足够的电磁场,二是要有足够的电枢电流。对于其不能起动故障也应以此为核心进行检测、分析、试验。,2018/10/7,直流电动机通电后不能起动故障原因分析处理方法,直流电动机起运必需足够的起动转矩(要大于起动时的静阻转矩),而提供起动转矩必要两个基本条件,一是要有足够的电磁场,二是要有足够的电枢电流。对于其不能起动故障也应以此为核心进行检测、分析、试验。,（1）电枢回路断路，无电枢电流，所以无起动转矩，无法起动。故障点多在电枢回路的控制开关、保护电器、及电枢线圈与换向极、补偿极的接头处。（2）励磁回路断路；励磁电阻过大；励磁线接地；励磁绕组维修后空气隙增大；这些磁场故障会造成缺磁、
43、磁场削弱、故无起动转矩或起动转矩太小，无法起动。,2018/10/7,直流电动机通电后不能起动故障原因分析处理方法,直流电动机起运必需足够的起动转矩(要大于起动时的静阻转矩),而提供起动转矩必要两个基本条件,一是要有足够的电磁场,二是要有足够的电枢电流。对于其不能起动故障也应以此为核心进行检测、分析、试验。,（3）起动时的负载转矩过大，起动时的电磁转矩小于了静阻转矩。（4）电枢绕组匝间短路，起动转矩不足。（5）电刷严重错位；（6）电刷研磨不良，压力过大；（7）电动机负荷,2018/10/7,直流电动机通电后不能起动故障原因分析处理方法,直流电动机起运必需足够的起动转矩(要大于起动时的静阻转矩)
44、,而提供起动转矩必要两个基本条件,一是要有足够的电磁场,二是要有足够的电枢电流。对于其不能起动故障也应以此为核心进行检测、分析、试验。,（1）对于电枢断路，励磁回路断路，分别沿两个回路查找断路点,更换故障开关，修复断点。（3）查找短路点，局部修理或更换。（4）对于电枢起动电阻、励磁起动电阻重新调整（电枢电阻调大，励磁电阻调到小）。,2018/10/7,直流电动机通电后不能起动故障原因分析处理方法,直流电动机起运必需足够的起动转矩(要大于起动时的静阻转矩),而提供起动转矩必要两个基本条件,一是要有足够的电磁场,二是要有足够的电枢电流。对于其不能起动故障也应以此为核心进行检测、分析、试验。,（5）
45、调整电刷位置到几何中心线，精细研磨电刷，测试调整电刷压力到正确值。（6）对于脱焊点应重新焊接。（7）若负载过重则应减轻负载起动。,2018/10/7,电枢冒烟,主要由电枢电流电流过大，电枢绕组绝缘发热损坏。故障原因 处理方法,（1）长时期过载运行；（3）换向器或电枢短路；（4）发电机负载短中；（5）电动机端压过低；（6）电动机直接起动或反向运转频繁；（7）定转子铁心相擦。,2018/10/7,电枢冒烟,主要由电枢电流电流过大，电枢绕组绝缘发热损坏。故障原因 处理方法,（1）恢复正常负载；（2）用毫伏表检测是否短路，是否有金属屑落入换向器或电枢绕组；（3）检查负载线路是否短路；（4）恢复电压正常
46、值；避免频繁反复运行；（7）检查电气隙是否均匀，轴承是否磨损。,2018/10/7,直流电动机温度过高,温度的升高是由于损耗增大的结果，主要有电磁方面的损耗与机械方面的损耗。故障原因 处理方法,（1）电源电压过高或过低；（2）励磁电流过大或过小；（3）电枢绕组匝间短路；（4）励磁绕组匝间短路；（5）气隙偏心；（6）铁心短路；（7）定、转子铁心相擦。（8）通风道不畅；散热不良。,2018/10/7,直流电动机温度过高,温度的升高是由于损耗增大的结果，主要有电磁方面的损耗与机械方面的损耗。故障原因 处理方法,（1）调整电源电压至标准值；（2）查找励电流过或过小的原因，进行相应处理；（3）查找短路点
47、，局部修复，或更换绕组；（4）调整气隙；（5）修复或更换铁心；（6）校正转轴，更换轴承；（7）疏通风道，改善工作环境。,2018/10/7,电刷下火花过大,主要有电磁方面的原因，机械、电化学、维护等方面的原因也不能忽略。 故障原因 处理方法,（1）电刷不在中心线上；（2）电刷与换向器换触不良；（4）刷握松动或装置不正；（4）电刷与刷握配过紧；（5）电刷压力大小不当或不匀；（6）换向器表面不光洁，不圆或有污垢；（7）换向片间云母突出；（8）电刷磨损过度，,2018/10/7,电刷下火花过大,主要有电磁方面的原因，机械、电化学、维护等方面的原因也不能忽略。 故障原因 处理方法,（9）过载时换向极饱
48、和或负载剧烈波动；（10）换向极绕组短路；（11）电枢过热，电枢绕组的接头片与换向器脱焊；（12）检修时将换向片绕组接反；（13）刷架位置不均匀，引起的电刷间的电流分布不均匀；转子平衡未校正。,2018/10/7,电刷下火花过大,主要有电磁方面的原因，机械、电化学、维护等方面的原因也不能忽略。 故障原因 处理方法,（1）调整刷杆座位置；（2）研磨电刷接触面，并在轻载下运行半小时；（3）紧固或纠正刷握位置；（4）调整刷握弹簧压力或换刷握；（5）洁净或研磨换向器表面；（6）换向器刻槽、倒角、再研磨；（7）按制造厂原用牌号更换电刷；,2018/10/7,电刷下火花过大,主要有电磁方面的原因，机械、电化学、维护等方面的原因也不能忽略。 故障原因 处理方法,（8）恢复正常负载；（9）紧固底脚螺栓，防振动；（10）检查换向极绕组，修复损坏的绝缘层；（11）检明换向片脱焊处，修复；（12）能指南针检主极与换向极的极性，纠正接线；（13）调整刷架位置，等分均匀；（14）重校转子动平衡。,
