直流電動(dòng)機(jī)修理.

1、直流電動(dòng)機(jī)原理、結(jié)構(gòu)和分類：一、工作原理和分類（1）直流電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)直流電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)是：1）優(yōu)良的調(diào)速特性，調(diào)速范圍寬廣、調(diào)速平滑、方便。2）過(guò)載能力大，能承受頻繁沖擊負(fù)載，而且能設(shè)計(jì)成與負(fù)載機(jī)械相適應(yīng)的各種機(jī)械特性。3）現(xiàn)快速起動(dòng)、制動(dòng)和逆向運(yùn)轉(zhuǎn)。4）能適應(yīng)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化所需要的各種特殊運(yùn)行要求。以上這些特點(diǎn)，是交流電機(jī)（特別是大功率交流電機(jī)）比較難的。所以到目前為止，功率較大要求較高的現(xiàn)代化自動(dòng)控制系統(tǒng)中，一般采用直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。與交流電動(dòng)機(jī)相比較，直流電動(dòng)機(jī)也存在一些弱點(diǎn)：消耗有色金屬材料較多，制造工藝較復(fù)雜，因此制造成本相對(duì)也高一些，而且運(yùn)行運(yùn)行維護(hù)較困難，所以其應(yīng)用也受到一些限制。（

2、一） 直流電動(dòng)機(jī)主要用途冶金工業(yè)中作為各種軋鋼機(jī)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，主要特點(diǎn)是能在不同轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，并能承受頻繁的沖擊過(guò)載，頻繁起、制動(dòng)和逆轉(zhuǎn)、在采礦工作中，作為礦山卷?yè)P(yáng)機(jī)和電鏟驅(qū)動(dòng)電機(jī)，主要是有良好的調(diào)速特性和高過(guò)載力矩。在交通運(yùn)輸方面作為大型船舶推進(jìn)和機(jī)車動(dòng)力，主要利用它能快速起動(dòng)和高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的特點(diǎn)。機(jī)床工作上用作為寬調(diào)速大型車床和巨型友門刨床的驅(qū)動(dòng)，主要利用它的優(yōu)越調(diào)速特性。此外，在城市交通、大型起動(dòng)設(shè)備、船舶、航空和國(guó)防工作中，直流電動(dòng)機(jī)都得到廣泛的應(yīng)用。（二） 直流電動(dòng)機(jī)工作原理直流電動(dòng)機(jī)的作用原理是將直流電能轉(zhuǎn)換成軸上輸出的機(jī)械能。和所有旋轉(zhuǎn)電機(jī)一樣，直流電動(dòng)機(jī)要進(jìn)行能量交換，必須要有耦合磁

3、場(chǎng)，以及與耦合磁場(chǎng)具有相對(duì)運(yùn)行的電路。直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組和電樞繞組合成磁勢(shì)在氣隙內(nèi)建立合成磁場(chǎng)靜止氣隙磁場(chǎng)，即直流電動(dòng)機(jī)的耦合磁場(chǎng)；由電樞繞組元件構(gòu)成的電樞繞組合閉合回路，即是相對(duì)耦合磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的電路。當(dāng)能過(guò)電刷由外電路輸入直流電能時(shí)，載流的電樞繞組和氣隙磁場(chǎng)相互作用，就產(chǎn)生了電磁轉(zhuǎn)矩，在軸上輸出機(jī)械能，從而實(shí)現(xiàn)了能量轉(zhuǎn)變。在直流電動(dòng)機(jī)中，電樞繞組元件所受的電磁力、電磁轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)文向都一致的。（三） 直流電動(dòng)機(jī)分類一、 直流電動(dòng)機(jī)可根據(jù)其勵(lì)磁方式，容量等級(jí)和用途進(jìn)行分類，止前較普遍的是以用途進(jìn)行分類。二、直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)（一） 直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)型式直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)型式，根據(jù)其容量大小和工作環(huán)境和運(yùn)行方

4、式不同而有很大差別。根據(jù)容量和轉(zhuǎn)矩大小，結(jié)構(gòu)上可分為大、中、小型；根據(jù)防護(hù)方式不同，又可分為開啟式、防護(hù)式、防滴式、全封閉式和封閉防水式。但是不論結(jié)構(gòu)型式差別如何，其主要結(jié)構(gòu)部件和功能還是相同的。直流電動(dòng)機(jī)主要是四定子、轉(zhuǎn)子（電樞）、電刷裝置以及支承保護(hù)結(jié)構(gòu)件等所組成。由于大、中、小型直流電動(dòng)機(jī)使用要求和運(yùn)行條件不同，結(jié)構(gòu)上差別較大。（二） 直流電動(dòng)機(jī)主要結(jié)構(gòu)部件直流電動(dòng)機(jī)包括下面幾個(gè)主要部分：1. 定子是產(chǎn)生磁場(chǎng)，構(gòu)成磁路的部分，由主磁極、換向極、機(jī)座和補(bǔ)償繞組所組成。當(dāng)電樞直徑超過(guò)1000mm時(shí)，定子一般采用分半結(jié)構(gòu)。主磁極：是產(chǎn)生勵(lì)磁磁勢(shì)和建立主磁場(chǎng)的，由鐵心、勵(lì)磁線圈和極身絕緣組成。主

5、極鐵心：一般由12mm鋼板沖成的沖片疊壓而成，用鉚釘、螺釘或焊接方法裝配成一個(gè)整體。一般電機(jī)的主極沖片不需要絕緣處理，但對(duì)于要求勵(lì)磁回路時(shí)間常數(shù)小，以及晶閘管供電電機(jī)中，則沖片需刷漆，固緊螺桿與鐵心需絕緣。中小型電機(jī)主極線圈一般均采用絕緣導(dǎo)線多層繞制而成。對(duì)勵(lì)磁電流較大的大型電動(dòng)機(jī)，往往采用裸銅排扁繞而成。極身絕緣有絕緣框架、極身直接熨包絕緣和模壓極身絕緣三種結(jié)構(gòu)。換向極：是建立一個(gè)抵消電抗電勢(shì)的換向磁場(chǎng)，以改善換向。由換向極線圈、鐵心和極身絕緣所組成。換向極線圈多數(shù)是由裸銅線扁繞而成，匝數(shù)較多的換向極線圈中間墊以匝間絕緣，匝數(shù)較少時(shí)，往往用墊塊隔開，以改善通風(fēng)冷卻條件。換向極鐵心：除了小型電

6、機(jī)用整體鐵心之外，其余電機(jī)一般也由12mm沖片疊裝而成。對(duì)于晶閘管供電的電動(dòng)機(jī)，換向析鐵心也需要絕緣處理。換向極極身絕緣：多數(shù)采用極身上直接熨包云母板或玻璃坯布等絕緣材料。機(jī)座：是構(gòu)成直流電動(dòng)機(jī)磁路的一個(gè)部分，同時(shí)又起支承主極、換向極和端蓋的作用，直流電動(dòng)機(jī)的負(fù)載的反作用扭矩，也是通過(guò)機(jī)座傳遞到基礎(chǔ)上同，因此機(jī)座要有足夠剛度的鋼板焊接而成，晶閘管供電大型電動(dòng)機(jī)，為了減少時(shí)間常數(shù)和改善動(dòng)態(tài)換向，一般也用12mm沖片疊成?？紤]運(yùn)輸、安裝和檢修的方便，大型電動(dòng)機(jī)機(jī)座通常做成分半式。補(bǔ)償繞組：是為抵消橫軸電樞反應(yīng)和改善換向而設(shè)置的，它放置在主極極靴的槽內(nèi)，中型以上直流電動(dòng)機(jī)都有補(bǔ)償繞組。補(bǔ)償繞組能提高

7、電機(jī)的過(guò)載能力和減少環(huán)火可能性。2. 電樞是實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的旋轉(zhuǎn)部件，由電樞鐵心、電樞繞組、電樞支架、換向器和轉(zhuǎn)軸組成。電樞鐵心：是由兩面刷漆的0.350.5mm冷軋硅鋼片或熱軋硅鋼片疊壓而成，要求有較高的導(dǎo)磁率和較小的鐵耗。其外圓表面開有很多槽，以放置電樞繞組，不但起固定繞組作用，而且使槽內(nèi)導(dǎo)體免受過(guò)大電磁力的作用。中、小型電機(jī)電樞鐵心直接套在軸上，大中型電機(jī)的鐵心都套在支架上。電樞繞組：是實(shí)現(xiàn)能量交換的主要部件，一般放置于伯心槽內(nèi)，用槽楔固定，防止離心力將繞組甩出，端部梆扎用鋼絲或經(jīng)增強(qiáng)塑料處理的玻璃絲無(wú)緯帶，亦是起固定和防離心作用。電樞繞組種類很多，對(duì)于電機(jī)的換向和散熱影響很大，往往根據(jù)不

8、同的使用情況加以選擇。為了減低電抗電勢(shì)，度心頭電樞繞組散熱條件，目前已出現(xiàn)一種取消槽楔，改用無(wú)緯帶梆扎電樞繞組結(jié)構(gòu)型式。電械支架：是大、中型電機(jī)電樞鐵心的支撐件，必須要有較好的強(qiáng)度和剛度，同時(shí)也必須有利于通風(fēng)和減輕重量。換向器：和電刷裝置一起構(gòu)成直流電機(jī)的滑動(dòng)接觸，將外電路的直流電引入電樞，并轉(zhuǎn)換成電樞內(nèi)的交流電勢(shì)。最常見的換向器是拱形，換向器主要由換向片、片間云母、v形以及壓圈、套筒等緊固件組成。轉(zhuǎn)軸：轉(zhuǎn)軸是電樞主要支撐件，它不但要傳遞扭矩，而且還要承受電樞重量、單邊磁拉力，軸向推力和系扭振時(shí)產(chǎn)生交變力矩，因側(cè)它必須具有足夠的強(qiáng)、剛度和疲勞壽命。直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸通常是實(shí)心軸，其材質(zhì)通常為優(yōu)質(zhì)中

9、碳鋼、低合金鋼或合金鋼。為了減輕重量，心頭通風(fēng)和增加剛，在大型電機(jī)上，也有采用焊接軸和薄壁應(yīng)力軸（即空心軸）。3. 電刷裝置是構(gòu)成滑動(dòng)接觸的結(jié)構(gòu)部件之一，由電刷、刷握、刷架以及刷桿座圈所組成。要求有足夠的剛度，在運(yùn)行中能保持恒定彈簧壓力，保持與換向器的良好接觸，刷距應(yīng)嚴(yán)格等分，以保證良好換向。并應(yīng)考慮在日常維護(hù)工作中，能方便的調(diào)整中性面和更換電刷。4. 支承和保護(hù)部件這些部件包括軸承、端蓋（罩）、底板等支承部件，以及過(guò)速測(cè)速裝置、埋沒測(cè)溫元件和裝設(shè)在電機(jī)內(nèi)的電加熱器等保護(hù)裝置。三、直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁方式直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁方式：直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組供電方式稱為勵(lì)磁方式。直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁方式一般可分：1)他勵(lì)

10、式。勵(lì)磁繞組由其它電源供電。永磁式直流電機(jī)亦歸屬這一類。他勵(lì)式電機(jī)勵(lì)磁磁勢(shì)與電樞電流無(wú)關(guān)，不受回路影響。同時(shí)這種勵(lì)磁方式具有較硬的外特性，一般用于大型和精密直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中。2)并勵(lì)式。電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組和電樞由同一電源供電。并勵(lì)方式優(yōu)點(diǎn)可以省略一個(gè)勵(lì)磁電源，但是一般用于恒壓系統(tǒng)，只以恒功率方式調(diào)速，由于勵(lì)磁電壓恒定，磁場(chǎng)變阻器上損耗較大，只用中、小型直流電動(dòng)機(jī)，其外特性曲線與他勵(lì)方式基本相同，具有較硬外特性。并勵(lì)方式一般能進(jìn)行恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。3)積復(fù)勵(lì)式。除并勵(lì)繞組外，還接入一個(gè)與電樞回路相串聯(lián)，勵(lì)磁磁勢(shì)方向和并勵(lì)繞組相同的少量串勵(lì)繞組。這類電動(dòng)機(jī)具有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，其外特性較囫，多用于起動(dòng)轉(zhuǎn)

11、矩較大，而負(fù)載變化較小的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中。除并勵(lì)繞組可加上串勵(lì)繞組構(gòu)楊積復(fù)勵(lì)外，有時(shí)為了同樣的目的，他勵(lì)繞組加上串勵(lì)繞組，亦可構(gòu)成積復(fù)方式，因此還有并積復(fù)勵(lì)和他積復(fù)勵(lì)方式之分。由于積復(fù)勵(lì)方式兩個(gè)方向轉(zhuǎn)速和運(yùn)行特性不同，因此不能用于可逆驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中。4）差復(fù)勵(lì)式。除并勵(lì)繞組外，還接入一個(gè)勵(lì)磁磁勢(shì)方向和并勵(lì)繞組相反的少量串勵(lì)繞組。這類電機(jī)起動(dòng)力矩小，但是其外特性較平，有時(shí)還出現(xiàn)上翹特性，一般用于起動(dòng)力矩小，而要求轉(zhuǎn)速較平穩(wěn)的小型恒壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，這種勵(lì)磁方式，同樣不能用于可逆驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中。5）串勵(lì)式。其磁繞組和電樞回路相串聯(lián)。這種電機(jī)具有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，但其特性較囫，空載時(shí)將有極高的轉(zhuǎn)速，通常用于車輛牽引驅(qū)動(dòng)

12、系統(tǒng)中。串勵(lì)電動(dòng)機(jī)不能空載運(yùn)行。直流電動(dòng)機(jī)的外特性和勵(lì)磁方式密切相關(guān)，采用不同勵(lì)磁方式，可以得到不同的外特性。他勵(lì)和并勵(lì)電動(dòng)機(jī)具有平的外特性，稱硬特性，積復(fù)勵(lì)和串勵(lì)電動(dòng)機(jī)具有下垂的外特性，稱囫特性。差復(fù)電動(dòng)機(jī)外特性是上翹的特性，運(yùn)行時(shí)容易出現(xiàn)不穩(wěn)定情況。四、銘牌數(shù)據(jù)、額定值及出線標(biāo)志（一）銘牌電動(dòng)機(jī)與額定值直流電動(dòng)機(jī)銘牌上規(guī)定的各種數(shù)據(jù)，通常稱額定值，是指電機(jī)在規(guī)定的使用環(huán)境和運(yùn)行條件下正常數(shù)值。是選用和使用電動(dòng)機(jī)的依據(jù)。直流電動(dòng)機(jī)的銘牌中額定值的含義如下：1）型號(hào)。通常包含有電動(dòng)機(jī)的系列，機(jī)座號(hào)與鐵心長(zhǎng)度等幾個(gè)內(nèi)容。有的還包括電機(jī)極數(shù)。例如：ZLD250/145-12： ZLD 表示直流冶金

13、用電動(dòng)機(jī)系列。250表示機(jī)座號(hào)，即電樞外徑是250cm。145表示鐵心長(zhǎng)度，即鐵心長(zhǎng)度是145cm。12表示電動(dòng)機(jī)為12極。又如Z282：Z2表示工業(yè)用普通直流電機(jī)第二次改型系列。8表示8號(hào)機(jī)座，即電樞直徑為24.5cm。2表示2號(hào)鐵心長(zhǎng)度，即鐵心長(zhǎng)度為18cm。2）額定功率。指直流電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期使用時(shí)軸上允許輸出的機(jī)械功率。3）額定電壓。是指電動(dòng)機(jī)在額定值條件下運(yùn)用時(shí)，施加于電動(dòng)機(jī)兩端的輸入電壓。4）額定電流。是指電動(dòng)機(jī)在額定電壓下輸出額定時(shí)，長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)允許輸入的工作電流。5）額定轉(zhuǎn)速。直流電動(dòng)機(jī)銘牌上往往規(guī)定有低和高兩個(gè)轉(zhuǎn)速，低轉(zhuǎn)速是指基本轉(zhuǎn)速，高轉(zhuǎn)速是指最高轉(zhuǎn)速。電動(dòng)機(jī)在基本轉(zhuǎn)速以下，采用改變

14、電樞端電壓的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，在基本轉(zhuǎn)速以，采用弱磁恒功率調(diào)速。6）勵(lì)磁方式。是指勵(lì)磁繞組供電方式，通常有他勵(lì)、并勵(lì)、復(fù)勵(lì)和串勵(lì)。7）勵(lì)磁電壓。勵(lì)磁電壓是指勵(lì)磁繞組供電電壓。勵(lì)磁電壓必須要大于額定勵(lì)磁電流在勵(lì)磁繞組最高溫升時(shí)，繞組電阻上產(chǎn)生的勵(lì)太壓降的數(shù)值，否則就會(huì)使電動(dòng)機(jī)達(dá)不到額定轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。8）勵(lì)磁電流。是指電動(dòng)機(jī)在基本轉(zhuǎn)速時(shí)，電動(dòng)機(jī)達(dá)到額定功率所需勵(lì)磁電流。9）定額：是指電機(jī)以額定允許持續(xù)運(yùn)行的時(shí)間。一般分連續(xù)制、斷續(xù)制和短時(shí)制三種。10）絕緣等級(jí)。是指直流電動(dòng)機(jī)所采用的絕緣材料的耐熱等級(jí)。超額定值運(yùn)行，會(huì)使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生換向困難、發(fā)熱、應(yīng)力增加和絕緣裕度降低等問(wèn)題，縮短電機(jī)壽命。因此直流電動(dòng)機(jī)要

15、超額定值運(yùn)行，事先必須進(jìn)行詳細(xì)核算和試驗(yàn)。選用電動(dòng)機(jī)必須根據(jù)負(fù)載性質(zhì)和大小來(lái)合理選用，如果選用電動(dòng)機(jī)容量過(guò)大時(shí)，不但設(shè)備容量沒有發(fā)揮。而且電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期低負(fù)載運(yùn)行，經(jīng)濟(jì)性較差，不利于節(jié)能。對(duì)于可逆運(yùn)轉(zhuǎn)直流電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，容量選大還意味著電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的加大，使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性變壞，造成時(shí)間浪費(fèi)和生產(chǎn)效率的降低，因此，從節(jié)能和保證安全運(yùn)行觀點(diǎn)出發(fā)，必須合理選用合適電機(jī)。在銘牌和技術(shù)條件上未作規(guī)定的運(yùn)行條件，如海拔高度、環(huán)境溫度等等，均應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，如果不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定條件時(shí)，必須折算到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定條件，如海拔超過(guò)1000mm和環(huán)境溫度超過(guò)40°C時(shí)。（三） 直流電動(dòng)機(jī)出線標(biāo)志 為了便

16、于用戶接線，制造廠在直流電機(jī)出廠時(shí)，在繞組出線端或接板上，都標(biāo)有出線端標(biāo)志。1)電機(jī)內(nèi)有幾組同樣名稱的繞組，或一種繞組分幾路引出機(jī)外時(shí)，其始端和末端除用字母標(biāo)志外，還需以數(shù)字1-2，3-4，5-6等作為注腳。2)對(duì)于繞組內(nèi)電流方向是這樣確定的，對(duì)于右轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)其繞組是的電流（除主極上的去磁繞組外），都由始端流向末端。換向故障的處理一、火花產(chǎn)生原因和等級(jí)(一)換向火花劃分原則 保持電刷與換向器良好的工作狀態(tài),保持優(yōu)良的換向性能是保證直流電機(jī)安全的重要條件。通常情況下，電機(jī)無(wú)火花運(yùn)行（或微弱的無(wú)害火花下運(yùn)行），換向器表面氧化膜均勻而有光澤，電刷與換向器磨損輕微等均可認(rèn)為是良好的換向性能的表征。相反，

17、強(qiáng)烈的換向火花，換向器表面氧化膜破壞或異常，電刷與換向器之間滑動(dòng)接觸不穩(wěn)定，電刷與換向器的異常磨損等都是換向不良的癥狀，將直接威脅電機(jī)運(yùn)行?；鸹ㄊ请娝⑴c換向器之間的電弧放電現(xiàn)象，是直流電機(jī)換向不良的最明顯標(biāo)志。由于輕微的電刷火花釋放能量微弱，不會(huì)構(gòu)成對(duì)電機(jī)運(yùn)行的危害，故稱無(wú)害火花。較強(qiáng)的電刷火花其能量將會(huì)破壞電刷與換向器之間的滑動(dòng)接觸，灼傷電刷鏡面和換向器表面氧化膜，使兩者磨損增加，并造成惡性循環(huán)，這種火花屬有害火花。更有甚者，由于強(qiáng)烈的電刷火花使電刷磨道上空氣游離，因電弧飛越而導(dǎo)致環(huán)火事故對(duì)電機(jī)造成巨大的損壞，構(gòu)成對(duì)直流電機(jī)運(yùn)行的威脅。不同的換向火花對(duì)直流電機(jī)運(yùn)行的影響和危害不同，為了確定換

18、向火花對(duì)直流電機(jī)運(yùn)行的影響和危害，必須要?jiǎng)澐只鸹ǖ燃?jí)。換向火花是電刷和換向片脫離接觸時(shí)換向元件中釋放電磁磁量，以電弧放電形式表現(xiàn)出來(lái)。根據(jù)對(duì)換向火花研究表明，它是一種頻譜廣闊的電磁波，其頻譜主要范圍是30KHZ至1MHZ。換向火花的危害性應(yīng)根據(jù)火花能量的標(biāo)志，可以作為評(píng)價(jià)換向火花的標(biāo)準(zhǔn)。但由于火花測(cè)量十分復(fù)雜和困難，因而通常以火花亮度、密集程度和大小作為劃分火花等級(jí)的依據(jù)。世界各國(guó)對(duì)于火花劃分標(biāo)準(zhǔn)各不相同，但是所有這些標(biāo)準(zhǔn)都是根據(jù)換向火花的亮度、密集程度、大小以及對(duì)電刷和換向器的損害表現(xiàn)，來(lái)劃分換向火花等級(jí)的，由于至今尚未有某種儀器可精確測(cè)定換向火花等級(jí)，都是由觀察者目視決定的，因而不可避免的

19、帶有火花觀察者的某些主觀因素。(二)火花等級(jí)GB755-87標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的火花等級(jí)，是用兩種方法加以判別的。一是電刷下火花特征，即火花大小、亮度和密集程度；二是火花對(duì)換向器表面和電刷的損害程度。 在上述火花等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中可以看出，1級(jí)和11/4級(jí)火花是無(wú)害火花，11/2級(jí)火花雖然在換向器和電刷表面產(chǎn)生輕微灼痕，但仍允許長(zhǎng)期運(yùn)行，不致造成對(duì)電機(jī)的威脅；2級(jí)火花的電弧能量較大，會(huì)造成對(duì)換向器和電刷的灼傷，是有害火花，只允許在過(guò)載時(shí)短時(shí)出現(xiàn)；3級(jí)火花是危險(xiǎn)火花，它能導(dǎo)致環(huán)火事故，不允許經(jīng)常出現(xiàn)。 當(dāng)直流電機(jī)采用晶閘管供電時(shí)，換向火花通常會(huì)比電池或機(jī)組大一些，原因是晶閘管供電電動(dòng)機(jī)火花是含有交流分量，用眼睛觀

20、察到的火花亮度雖然大一些，但是實(shí)際上其電弧能量較小。(三)火花產(chǎn)生原因 良好換向的前提是電刷與換向器之間穩(wěn)定的滑動(dòng)接觸，主要是保持換向器氧化膜動(dòng)態(tài)平衡，為此必須滿足必要的機(jī)械、電氣條件和適當(dāng)?shù)奈锢?、化學(xué)因素。當(dāng)必要的機(jī)械、電氣條件不能滿足，物理、化學(xué)因素要改變時(shí)，由于氧化膜動(dòng)態(tài)平衡的改變，滑動(dòng)接觸變得不穩(wěn)定，就會(huì)產(chǎn)生換向火花。產(chǎn)生換向火花的原因可以歸結(jié)為下面幾個(gè)方面。1 電磁原因如果換向元件內(nèi)的合成電勢(shì)不等于零，根據(jù)電磁理論，換向元件中產(chǎn)生的附加換向電流就會(huì)造成電刷前后刷邊電流密度分布不均勻，電刷與換向片接觸或脫離時(shí)，元件內(nèi)換向附加電流并未為零，元件內(nèi)的電磁能將以火花形式釋放出來(lái)。延遲換向火花

21、產(chǎn)生在后刷邊；超越換向火花將產(chǎn)生在前刷邊。 電樞繞組開焊或片間（匝間）短路都會(huì)造成電路上的不對(duì)稱，亦將造成嚴(yán)重火花。 當(dāng)電樞繞組為不對(duì)稱多重繞組時(shí)，由支路間的電勢(shì)不對(duì)稱，在換向元件中產(chǎn)生一個(gè)脈動(dòng)電勢(shì)，將產(chǎn)生空載火花，負(fù)載時(shí)將加大。 電刷不在幾何中心線上時(shí)，如換向元件進(jìn)入主極區(qū)，換向元件因切割主磁通，將產(chǎn)生空載火花。2 機(jī)械原因換向器表面工作狀態(tài)不良，如換向器突片或變形、片間云母片突出、換向器表面粗糙、電樞動(dòng)平衡不好和電機(jī)振動(dòng)等都將造成電刷與換向器之間無(wú)法保持穩(wěn)定接觸，而產(chǎn)生火花。電刷和刷握的工作狀態(tài)不良，如電刷與刷握的間隙不合適、電刷壓力不均勻、過(guò)大或過(guò)小、電刷材質(zhì)不合適和刷握結(jié)構(gòu)形式不合適德

22、行，都影響滑動(dòng)接觸，也將產(chǎn)生火花。3 電機(jī)負(fù)載及周圍環(huán)境電機(jī)嚴(yán)重過(guò)載時(shí)，由于電抗電勢(shì)增加，換向極磁路飽和，電刷電流密度過(guò)大，換向火花將加大。沖擊性負(fù)載、電流變化率過(guò)高將導(dǎo)致?lián)Q向極磁通滯后，造成造成換向困難而產(chǎn)生火花。當(dāng)濕度太高或太低、溫度過(guò)高或過(guò)低、周圍存在油霧或有害性氣體和含塵量過(guò)高等都會(huì)導(dǎo)致氧化膜平衡的破壞，無(wú)法形成正常氧化膜而影響正?；瑒?dòng)接觸而產(chǎn)生火花。產(chǎn)生火花的因素很多，而很多的因素又是相互影響的，在分析和檢查換向火花產(chǎn)生原因時(shí)，必須根據(jù)實(shí)際運(yùn)行條件來(lái)加以區(qū)分，以針對(duì)解決。二、換向惡化原因的檢查與處理?yè)Q向火花產(chǎn)生原因是多種多樣的，必須在復(fù)雜眾多的因素中，找到主要原因，針對(duì)性排除故障，恢

23、復(fù)正常的換向。尋找換向惡化原因的方法，通常稱換向條件正?；瘷z查，是直流電機(jī)換向事故處理最常用辦法。其原理是這樣的：一臺(tái)直流電機(jī)在剛投入運(yùn)行或過(guò)去一直運(yùn)行，換向一直是正常的，而在以后運(yùn)行過(guò)程中，逐漸變壞或突然惡化，說(shuō)明電機(jī)在換向惡化前，其運(yùn)行狀態(tài)、滑動(dòng)接觸、電機(jī)結(jié)構(gòu)和各部件工伯情況是正常的。在電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，某些部件的工作狀態(tài)發(fā)生了改變，從而破壞了滑動(dòng)接觸，改變了正常的換向狀態(tài)，而導(dǎo)致?lián)Q向的惡化。如果通過(guò)各種檢查項(xiàng)目，對(duì)影響電機(jī)換向的機(jī)械電氣條件和物理化學(xué)因素進(jìn)行全面檢查和調(diào)整，使其能恢復(fù)原來(lái)的正常狀態(tài)，則換向也能恢復(fù)正常。換向正?；瘷z查是采用不同的檢查方法，尋找換向事故原因并排除故障，通常包括

24、下面幾個(gè)項(xiàng)目。(一) 換向器片間電阻測(cè)量當(dāng)電樞繞組發(fā)生斷線、開焊、匝間短路，或換向器發(fā)生升高片斷裂、片間短路時(shí)，造成電磁上的不對(duì)稱，將會(huì)產(chǎn)生換向火花。測(cè)量片間電阻就能發(fā)現(xiàn)電機(jī)是否存在上述故障。 片間電阻測(cè)量通常采用壓降法，也可以采用專用片間電阻測(cè)量?jī)x。 用壓降法測(cè)量片間電阻時(shí)，把相等的測(cè)量電流依次通入兩個(gè)相鄰換向片，并用毫伏表測(cè)量通電兩換向片間的電壓降。如果電樞繞組和換向日歷的焊接是良好的，沒有短路開焊和斷線，則全部換向器片間電壓降應(yīng)該相等（非全均壓出現(xiàn)很小變化）。片間電阻測(cè)量得最大值或最小值與平均值之比，誤差應(yīng)不大于5%。測(cè)量結(jié)果如符合上述標(biāo)準(zhǔn)，說(shuō)明電樞繞組和換向器存在開焊或短路時(shí)，則故障點(diǎn)

25、所在的換向片間電阻值與平均值之間出現(xiàn)較大的差別，可以確定故障所的部位和性質(zhì)。 如果電樞繞組是蛙繞組，由于在換向片之間構(gòu)成了復(fù)雜的等值電路，當(dāng)繞組并頭套或換向器焊接有一處焊接不良或開焊時(shí)，片間電阻即會(huì)出現(xiàn)以極對(duì)數(shù)為周期的正弦變化規(guī)律，其中最高峰值即為故障所在位置。相反，當(dāng)繞組和片間有短路點(diǎn)時(shí)，片間電阻正弱律變化的最低點(diǎn)即為故障所在位置。 在測(cè)量片間時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1) 測(cè)量時(shí)，電源電壓要穩(wěn)定，避免電壓波動(dòng)影響結(jié)果。2) 對(duì)于中、大型直流電機(jī)，必須用較大的電流（3040A）通入換向片，才能較準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)。由于測(cè)量電流較大，送電棒和換向片脫離接觸時(shí)必然會(huì)產(chǎn)生電弧，因此，測(cè)量最好在換向器非工作表

26、面進(jìn)行，以免破壞換向器工作表面。3) 測(cè)量操作時(shí)應(yīng)注意，送電棒和測(cè)量不能直接相接觸，以免損壞毫伏表。 片間電阻測(cè)量?jī)x是測(cè)量片間電阻的專用設(shè)備。在事故搶修和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)，壓降法測(cè)量需45人同時(shí)操作，所需設(shè)備和儀器也較多，現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備工作時(shí)間較長(zhǎng)，有不便之處?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)研制成功了專用片間電阻測(cè)量?jī)x。PD-1型片間電阻儀是根據(jù)壓降法原理設(shè)計(jì)的。它由穩(wěn)壓器、調(diào)壓器、整流器、測(cè)量回路和保護(hù)五個(gè)部分組成。 PD-1型片間電阻測(cè)量?jī)x技術(shù)性能如下： 測(cè)量電流：050A連續(xù)可調(diào)。長(zhǎng)期工作制30À，2h工作制40A，短時(shí)工作制50A。 測(cè)量精度：面板表頭為1.5級(jí)；外接精密毫伏表0.5級(jí)。穩(wěn)定性：電源電壓波

27、動(dòng)±10%，輸出電流變化小于±1%。外形尺寸：180mm×380mm×410mm。重量：16kg。片間電阻測(cè)量?jī)x大大減少現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的準(zhǔn)備工作，也可減少現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的操作人員，已被不少單位采用。(二) 換向器擺度檢查換向器在長(zhǎng)期運(yùn)行后，由于云母材料中有機(jī)物的揮發(fā)產(chǎn)生收縮，緊固件的松動(dòng)等使整體結(jié)構(gòu)松弛而片間壓力降低，產(chǎn)生變形和突片。當(dāng)換向器變形或偏心時(shí)，在運(yùn)行時(shí)將會(huì)使電刷跳動(dòng)，滑動(dòng)接觸穩(wěn)定性受到干擾，將產(chǎn)生機(jī)械性火花，嚴(yán)重時(shí)火花加大，換向器表面出現(xiàn)燒傷和氧化膜破壞，導(dǎo)致?lián)Q向惡化。高速電機(jī)和多重路繞組電機(jī)的換向，對(duì)于換向器變形更為敏感。當(dāng)電機(jī)換向火花較，面且發(fā)現(xiàn)電刷

28、跳動(dòng)現(xiàn)象時(shí)，必須檢查換向器擺度。1 換向器擺度測(cè)量，通常有兩種方法：1)在低速運(yùn)行或盤車時(shí)，可用千分表直接測(cè)量，在千分表的端頭上套上一個(gè)絕緣套，千分表座最好是磁吸式的，吸牢在鐵板制成的基座上。根據(jù)電機(jī)盤車時(shí)千分表指針擺動(dòng)范圍，和換向器對(duì)應(yīng)部位，即可測(cè)得換向器擺度和確定突片位置。2)對(duì)于無(wú)法盤車和低速運(yùn)行的電機(jī)，換向器的擺度可用測(cè)振儀來(lái)測(cè)量，先將測(cè)振儀進(jìn)行校準(zhǔn)，在測(cè)振探頭拾振器的探桿上，套上一個(gè)絕緣套，可用手持或用套圈固定拾振器，使之接觸電刷壓板或刷握的壓指，即可從測(cè)振儀讀得換向器擺度，如果將測(cè)振儀的輸出接至示波器或記錄器，即可以讀得變形數(shù)值并觀察振動(dòng)波形。用測(cè)振儀測(cè)得的換向器擺度有時(shí)會(huì)有一定誤

29、差，這是由于電機(jī)在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電刷的起伏幅度中，不僅有乳白色向器的擺度，還包括了電刷的慣性跳動(dòng)。2 允許擺度在測(cè)量擺度時(shí)，應(yīng)區(qū)分是換向器變形和偏心，還是凸片（或凹片），當(dāng)換向器由于變形和偏心造成擺度時(shí)，在電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，擺度是逐漸過(guò)渡的，換向片之間徑向的變化梯度較小，電刷的隨從性較好。由凸片（或凹片）造成的換向器擺度，其換向片局部位置在半徑方向的變化梯度較大，電刷隨從性不好，易引起電刷跳動(dòng)，對(duì)滑動(dòng)接觸的影響較大。根據(jù)運(yùn)行實(shí)踐，凸片（或凹片）數(shù)值m應(yīng)限制在下列范圍:vk40 m/s m0.0115m/svk40 m/s m0.02 vk 15m/s m0.05當(dāng)換向器擺度超過(guò)額定值時(shí),換向器必須進(jìn)行

30、車削. (三) 電刷中性面的檢查直流電機(jī)電刷中性線位置，一般應(yīng)嚴(yán)格在主磁極幾何中心線上，對(duì)于大型電機(jī)、可逆運(yùn)行電機(jī)和高速電機(jī)尤其是如此。因?yàn)楫?dāng)電刷偏離主極中性線時(shí)，換向?qū)l(fā)生超前和延遲?？v軸電樞瓜使電機(jī)的外特性發(fā)生變化，對(duì)可逆轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，兩個(gè)轉(zhuǎn)向下轉(zhuǎn)速不同，而且外特性也不同，兩個(gè)轉(zhuǎn)向時(shí)換向強(qiáng)弱也不同。在電刷偏離中性位置較大時(shí)，由于換向元件進(jìn)入主極磁通區(qū)，電機(jī)將產(chǎn)生空載火花。電刷中性面檢查方法如下：將全部電刷篩起，在勵(lì)磁繞組出線端上連接一組蓄電池和一個(gè)刀閘開關(guān)。再用一個(gè)毫伏表依次測(cè)量相隔一個(gè)極距的換向片，當(dāng)切斷和合上開關(guān)時(shí)，毫伏表上指針將要擺動(dòng)，毫伏表讀數(shù)最小位置所對(duì)應(yīng)換向片位置，即為電刷中性

31、面的位置。在中性面確定后，將刷架或刷焊座圈固定螺釘松開，移動(dòng)刷回使刷握中心線與中性面對(duì)正，此時(shí)再緊固固定螺釘，并用漆在機(jī)座與刷上做好標(biāo)志。應(yīng)該注意的是中性面檢查應(yīng)在極距、刷距調(diào)整后進(jìn)行，以減少誤差。(四) 極距、刷距和氣隙的檢查與調(diào)整直流電機(jī)各排電刷之間的距離，主極之間和換向極之間距離應(yīng)力求相等。因?yàn)樗⒕嗪蜆O距不等則會(huì)造成各排電刷下被短路的元件在磁場(chǎng)中的位置不一樣，換向極磁場(chǎng)和換向元件電抗電勢(shì)波形不重合，造成電磁上的不對(duì)稱，各個(gè)刷架下火花不等會(huì)使電機(jī)換向不正常。1 刷距檢查與調(diào)整刷距雞誤差通常為±0.5,一般用鋪紙等方法來(lái)檢查和調(diào)整方法如下:首先將電機(jī)上一排刷架電刷位置調(diào)整好,使這排

32、電刷邊緣正好與一個(gè)換向片邊緣相重合，然后在換向器表面鋪一張紙，在接縫處做好搭接標(biāo)記后取下，將紙以極數(shù)進(jìn)行等分。劃好等分線后，再鋪在換向器上，使調(diào)整好刷焊和刷握墊片，使每個(gè)刷架刷握中電刷的邊緣正好壓在一條等分線上，再將全部電刷落下，電刷邊緣與等分的距離就是刷距等分的誤差，如將全部電刷按等分線調(diào)整，則可要糾正刷距誤差。應(yīng)該注意，在調(diào)整刷桿和刷握墊片時(shí)，應(yīng)使刷握離換向器表面距離符合要求。2 極距檢查和調(diào)整由于磁極固定螺釘在運(yùn)行后松動(dòng)，極距分布將出現(xiàn)誤差，極距允許誤差為±0.75。極距較準(zhǔn)確的測(cè)量一般采用磁極極靴上劃中心線，再用游標(biāo)卡尺和卡鉗等進(jìn)行測(cè)量，可以得以較精確的結(jié)果。當(dāng)電機(jī)裝配完后，

33、電樞不能抽出的情況下，可以用卡鉗測(cè)量極靴邊緣之間的距離，也可以測(cè)量出極距等分誤差。3 氣隙檢查與調(diào)整直流電機(jī)各主極和各換向極與電樞間隙必須均等，如氣隙不均，則各極下磁阻不等，在相同的勵(lì)磁磁勢(shì)下，磁通量不相等，在部分刷架下火花就會(huì)較大。同時(shí)，由于主極下磁通量不等，還將出現(xiàn)電樞繞組內(nèi)環(huán)流和單邊磁拉力，當(dāng)電機(jī)運(yùn)行后，由于機(jī)座變形、軸承磨損等原因，均會(huì)出現(xiàn)氣隙不均問(wèn)題。為使定子和電樞間的空氣隙沿圓周各點(diǎn)均勻，設(shè)計(jì)規(guī)定允許偏差如下：3 為±10%3 為±5%氣隙測(cè)量可采用如圖5-18a所示方法：(1)用塞尺測(cè)量 通常用于10小型電機(jī)情況。 (2)用專用氣隙斜面塞尺測(cè)量 通常用于=51

34、5氣隙允許的電機(jī)中，測(cè)量比較方便。 (3)用氣隙墊塊和塞尺測(cè)量 氣隙墊塊可以加工成固定厚度，再用塞尺測(cè)量墊塊和極靴之間的氣隙值，這種方法通常用于氣隙較大的電機(jī)。 氣隙測(cè)量時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1) 極靴和電樞表面漆膜必須刮去，測(cè)量處必須直接接觸電樞和極靴疊片。對(duì)于大中型直流電機(jī)，要防止鐵心不圓度和轉(zhuǎn)軸彎曲造成氣隙值偏差，為得到準(zhǔn)確的氣隙平均值，應(yīng)將轉(zhuǎn)子位置每次盤車90°，共四次(五) 電刷與刷握工作性能檢查1. 電刷彈簧壓力的調(diào)整 合適的電刷壓力是保持滑動(dòng)接觸的重要條件，電刷壓力過(guò)小，造成電刷跳動(dòng)和接觸壓降不穩(wěn)定；壓力過(guò)大則可能造成電刷機(jī)械磨損增加，換向器溫升增高，電刷壓力不均勻，風(fēng)吹草

35、動(dòng)會(huì)造成各電刷之間電流分布不勻和個(gè)別電刷的火花。 電刷彈簧壓力一般應(yīng)保持在職1624kPa范圍內(nèi)，而且電刷間的壓力差不超過(guò)±10%。電刷的壓力 與電刷材質(zhì)和換向器表面圓周速度有關(guān)，應(yīng)合理選定。 電刷彈簧壓力測(cè)定方法如下：用彈簧稱在電刷提起方向勾起電刷壓指,在電刷下墊一紙片,當(dāng)紙片能輕輕被拉出時(shí),彈簧稱的讀數(shù),就是電刷彈簧壓力。2 握間隙檢查電刷與刷握之配合應(yīng)保持一合適間隙并應(yīng)符合一定公差。間隙過(guò)大，電刷在刷握內(nèi)晃動(dòng)，影響接觸的穩(wěn)定，有時(shí)還產(chǎn)生“啃邊”現(xiàn)象；但間隙過(guò)小時(shí)，影響電刷在刷握內(nèi)的自由滑動(dòng)，甚至被“卡死”。3 刷握離換向器表面距離的檢查由于刷架和刷握固定螺釘?shù)淖冃?，刷握離換向器

36、表面距離將會(huì)發(fā)生變化。刷握離換向器表面距離應(yīng)保持在2.5±0.5范圍內(nèi)。刷握離換向器表面距離與電刷應(yīng)保持一定、這對(duì)防止振動(dòng)有很大關(guān)系。雙斜刷握與換向器表面距離，還影響電刷寬度，當(dāng)距離過(guò)大時(shí)，電刷還將產(chǎn)生“頂角”，影響工作。刷握距離可用厚度為23的絕緣板打進(jìn)行檢查，當(dāng)距離超過(guò)允許值時(shí)，可用2.5厚絕緣板墊在刷握下，作為調(diào)整基準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整。4 電刷材質(zhì)和鏡面檢查電刷型號(hào)是還符合要求，鏡面是否出現(xiàn)異常，在換向火花較大時(shí)是必須檢查的。電刷是構(gòu)成滑動(dòng)接觸的主要部件，電刷材質(zhì)和工作狀態(tài)對(duì)換向有很大關(guān)系，因電刷牌號(hào)不合適或工作狀態(tài)不正常，將影響滑動(dòng)接觸，或造成換向惡化。一般說(shuō)，不同型號(hào)的電刷，最好不

37、要混用。電刷鏡面在換向正常時(shí)是平滑光亮的。換向火花較大時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)霧狀和灼痕。當(dāng)電刷中含有碳化硅和金剛砂等雜質(zhì)時(shí)，鏡面中就會(huì)出白色斑點(diǎn)或在旋轉(zhuǎn)方向留下細(xì)溝。濕度過(guò)大或有酸性氣體，電刷表面將出現(xiàn)鍍銅現(xiàn)象。(六) 換向器表面工作狀態(tài)的檢查換向器表面工作狀態(tài)是保持良好滑動(dòng)接觸的重要因素之一。換向火花較大時(shí)，必須檢查換向器表面狀態(tài)，換向器片間云母二刻質(zhì)量不好，云母片突出或粘附在云母光兩側(cè)，換向片倒棱不直均會(huì)引起換向火花；換向器條紋、斑紋都會(huì)使換向火花加大；云母溝中積存碳粉和換向片擠銅產(chǎn)生銅毛刺都會(huì)產(chǎn)生換向火花和閃絡(luò)。如果發(fā)現(xiàn)上述現(xiàn)象，必須立即清理?yè)Q向器表面，使其工作狀態(tài)恢復(fù)正常。有害的換向火花會(huì)造成換

38、向器表面的燒傷，除一般燒傷外，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)有規(guī)律的燒傷，通常燒傷的規(guī)律有重路數(shù)型、極距型、槽距型等，這時(shí)必須分析換向火花產(chǎn)生的電磁原因，根據(jù)存在問(wèn)題加以解決。(七) 電機(jī)振動(dòng)的檢查電機(jī)振動(dòng)也是造成滑動(dòng)接觸不穩(wěn)定的一種因素，是換向不良時(shí)需要檢查的項(xiàng)目之一，換向火花大時(shí)，通常需用測(cè)振儀檢查電機(jī)軸承、機(jī)座和刷架等部位的振動(dòng)值，看是還超過(guò)允許值。如果振動(dòng)值超過(guò)規(guī)定的允許值時(shí)，則需用快速福里哀分析儀（FFT）進(jìn)行簡(jiǎn)單的頻譜分析，從頻譜主要成分分析中尋找振源，并采取必要的消除振源或減振措施。(八) 補(bǔ)償繞組和換向極繞組極性檢查和匝間短路檢查補(bǔ)償繞組和換向極繞組的主要作用，一是抵消電樞反應(yīng)減少主磁場(chǎng)畸變；二是

39、產(chǎn)生換向電墊，抵消換向元件中的電抗電墊。當(dāng)補(bǔ)償繞組和換向極繞組極性接反時(shí)，則電抗電墊不公不會(huì)被抵消，而且由于換向電墊的疊加而增加了換向的困難。當(dāng)補(bǔ)償繞組和換向極繞組極性錯(cuò)誤時(shí)，直流電動(dòng)機(jī)表現(xiàn)為小負(fù)載情況下即出現(xiàn)火花，隨著負(fù)載增加換向火花迅速加大，而空載時(shí)火花立即消失。極性錯(cuò)誤一般發(fā)生在電機(jī)修理后，其檢查方法通?？砂磮D紙核對(duì)，檢查接線是有誤。另一種方法可使繞組通電，用磁針來(lái)檢查繞組極性。當(dāng)補(bǔ)償繞組和換向極繞組出現(xiàn)匝間短路時(shí)，由于換向電勢(shì)的減少不能抵消電機(jī)電勢(shì)，將會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的延遲換向而產(chǎn)生火花。對(duì)于小型直流電動(dòng)機(jī)的換向極線圈匝間短路，一般可用壓降法檢查，對(duì)于大型直流電動(dòng)機(jī)補(bǔ)償繞組和換向繞組的匝數(shù)很

40、少，而電阻值極少，只能用外觀檢查，對(duì)短路處一定會(huì)出現(xiàn)表面絕緣櫸變色和放電痕跡，根據(jù)這些現(xiàn)象即可發(fā)現(xiàn)故障所在并進(jìn)行排除。通過(guò)換向正?；瘷z查，一般說(shuō)大部分的換向故障可以檢查出來(lái)，并加以排除，但是如果通過(guò)上述檢查后，換向惡化原因依然沒有解決，這時(shí)必須進(jìn)行直流電機(jī)的無(wú)火花區(qū)域試驗(yàn)三、環(huán)火事故與處理方法環(huán)火是惡性事故。直流電機(jī)在運(yùn)行中由于片間累積擊穿，換向嚴(yán)重化，或特別惡劣的負(fù)載條件，均會(huì)出現(xiàn)正負(fù)極性刷架之間電弧飛越，環(huán)繞換向器表面出現(xiàn)一圈強(qiáng)烈的電弧，并伴隨著強(qiáng)烈的弧光和巨響，這種事故稱為環(huán)火。在環(huán)火發(fā)生極短時(shí)間內(nèi)，電弧的高溫和巨大能量，不僅對(duì)換向器和電刷裝置造成嚴(yán)重破壞，而且對(duì)其他繞組也會(huì)造成不同程度

41、損害，由于環(huán)火接地而產(chǎn)生軸電流還會(huì)使軸頸和軸瓦出現(xiàn)麻點(diǎn)和蝕痕。環(huán)火的巨響和強(qiáng)光還會(huì)使機(jī)旁維護(hù)人員受到傷害。因而在運(yùn)行維護(hù)中必須要盡一切可能消除環(huán)火發(fā)生的隱患。（一） 環(huán)火產(chǎn)生原因1 片間擊穿 當(dāng)換向器片間電壓較高，而運(yùn)行中又產(chǎn)生過(guò)電壓，由于片間累積擊穿，會(huì)產(chǎn)生環(huán)火。而更多的情況是由于換向器維護(hù)不良，清掃不認(rèn)真，在換向器云母溝中積存了碳粉、銅粉和油污，或由于電刷擠銅，換向片銅毛刺延長(zhǎng)導(dǎo)致相鄰換向片的短路，這些導(dǎo)電物都構(gòu)成了換向器片間云母溝中的導(dǎo)電橋，當(dāng)這一導(dǎo)電橋隨電樞旋轉(zhuǎn)而進(jìn)主極區(qū)時(shí)，換向器表面電位梯度增大，通過(guò)電流逐漸加大。當(dāng)電流產(chǎn)生電動(dòng)力超過(guò)維持粉末定位的力時(shí)，粉末構(gòu)面的導(dǎo)電橋就會(huì)錯(cuò)位，導(dǎo)電

42、橋由于熔化灼熱而產(chǎn)生片間閃絡(luò)。如果導(dǎo)電橋斷裂點(diǎn)的有效電壓超過(guò)電弧最低電壓，就產(chǎn)生電弧。當(dāng)斷裂部分寬度增加到云母溝寬度時(shí)，維持電弧的電壓也需增加，否則電弧將熄滅。當(dāng)片間電壓和起弧時(shí)感應(yīng)電壓大于維持電弧電壓時(shí)，電弧將繼續(xù)燃燒。電流隨著換向片擊穿而增大，磁場(chǎng)區(qū)域也增加，片間電弧沿?fù)Q向器表面擴(kuò)展過(guò)程，如圖5-21所示。 當(dāng)換向器相鄰的換向片K和L因存在電位差，而片間存在導(dǎo)電物質(zhì)時(shí)，導(dǎo)電橋斷裂而產(chǎn)生電弧。在電弧作用下，由于導(dǎo)電物質(zhì)的氣化和電弧的灼熱，造成了換向片K和L之間區(qū)域的空氣局部游離成一個(gè)離子區(qū)。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，由于電離氣體內(nèi)壓力和電動(dòng)力的作用，換向器的旋轉(zhuǎn)電弧沿著換向器表面擴(kuò)展至M。 如果電弧擴(kuò)展

43、的兩個(gè)換向器片K與M之間的電位差，能維持片間電弧而不熄滅，則電弧將繼續(xù)擴(kuò)展。在一定條件下，片間電弧可以擴(kuò)展到正負(fù)兩個(gè)極性刷架之間，而取終造成環(huán)火。2 嚴(yán)重的電刷火花 刷火花是導(dǎo)致?lián)Q向器環(huán)火的加一個(gè)主要原因。當(dāng)直流電機(jī)在惡劣的負(fù)荷條件下，換向器表面接觸受到嚴(yán)重破壞時(shí)，就會(huì)在電刷與換向器之間產(chǎn)生嚴(yán)重火花。當(dāng)換向器火花大到一定程度時(shí)，火花能量將引起電刷和換向片的燃燒和氣化，并在燃燒區(qū)造成一個(gè)等離子區(qū)域，而這個(gè)電弧又被旋轉(zhuǎn)的換向器沿電刷磨道所拉長(zhǎng)。當(dāng)這電弧被拉到一定長(zhǎng)度的某一換向片M時(shí)，電弧是否能繼續(xù)燃燒，就決定于換向器表面電位分布曲線和電弧特性。當(dāng)換向片M的電位VKM小于電弧維持電壓Ug時(shí)，電弧將熄

44、滅。當(dāng)VKM大于電弧維持電壓Ug時(shí)，電弧獎(jiǎng)持續(xù)燃燒，并將繼續(xù)延伸。電刷磨道上空氣的電離使為電弧延伸創(chuàng)造了條件。當(dāng)換向火花能量大到某一量級(jí)時(shí)，電弧將伸展到異極性電刷上，而造成環(huán)火。（二） 環(huán)炎事故的處理環(huán)火事故必定造成直流電動(dòng)機(jī)的嚴(yán)重?fù)p害，首先應(yīng)檢查受損部位和程度，根據(jù)檢查結(jié)果和受損程度來(lái)確定修理方案。環(huán)火事故程度一般有三種情況。較輕的環(huán)火事故。一般是電機(jī)容量較小，轉(zhuǎn)速較低，環(huán)火發(fā)生時(shí)快速開關(guān)或自動(dòng)開關(guān)很快動(dòng)作，切斷了主回路和勵(lì)磁回路，電弧很快被短路電流磁吹作用所熄滅。這種環(huán)火一般只是燒黑了換向器表面和燒斷個(gè)別刷辮。較重的環(huán)火事故。電機(jī)容量較大，而轉(zhuǎn)速較高，環(huán)火時(shí)雖然快速開關(guān)或自動(dòng)開關(guān)及時(shí)動(dòng)作，

45、但是短路時(shí)電弧能量較大，所以損壞程度較重。這種環(huán)火可在換向器表面產(chǎn)生深淺不等的燒灼點(diǎn)，換向器外端部出現(xiàn)部分燒灼點(diǎn)，部分刷握被燒熔或燒損，刷架、導(dǎo)電環(huán)或定子繞組也會(huì)局部受損，熔化銅的噴濺，氣化了的銅和碳結(jié)晶微粒附著絕緣表面，往往使表面泄漏電流大大增加，絕緣電阻降低為零。嚴(yán)重的環(huán)火事故一般發(fā)生在高速和大容量直流電機(jī)上，除本身外特性曲線較硬外，由于保護(hù)系統(tǒng)接線錯(cuò)誤和開關(guān)動(dòng)作不及時(shí)等，將會(huì)造成十分嚴(yán)重的損害，此時(shí)電機(jī)必須大修，并重新制作換向器。檢查受損部位和程度：1)檢查絕緣電阻。環(huán)火事故后，必須將燒黑的換向器重新打磨，繞組吹風(fēng)清理后用兆歐表檢查各繞組絕緣電阻，是否符合GB755-87規(guī)定，以決定絕緣

46、是否需要處理。2)測(cè)量片間電阻，以檢查升高片和電樞并頭套是否出現(xiàn)開焊和片間短路現(xiàn)象。3)檢查換向器表面的受損程度是否表面氧化和積碳發(fā)黑,或是由于電弧燒灼面出現(xiàn)點(diǎn)狀凹陷，還是出現(xiàn)了端部局部燒損或深度大面積燒蝕。4)檢查電刷和刷握的受損程度,刷握和電刷燒損數(shù)量以及必須更換的數(shù)量。5)檢查刷架和導(dǎo)電環(huán)是否出現(xiàn)缺損和需要修補(bǔ)更換的部件。6)檢查主極繞組、換向極繞組和補(bǔ)償繞組。通常這些繞組是由于銅和碳蒸氣的蒸熏而降低絕緣電阻，嚴(yán)重時(shí)也會(huì)使繞組受損。7)檢查電樞繞組和升高片。由于銅和碳的蒸熏和噴濺，以及環(huán)火時(shí)電樞繞組內(nèi)部流過(guò)巨大的短路電流，必須檢查絕緣電阻和片間電阻。8)軸瓦的檢查。環(huán)火后流經(jīng)軸承的強(qiáng)大軸

47、電流會(huì)使軸頸和軸瓦接觸面上出現(xiàn)嚴(yán)重麻點(diǎn)，甚至使巴氏合金熔化。9)軸承和定子固定螺釘?shù)臋z查。環(huán)火時(shí)產(chǎn)生巨大的短路力矩。有可能使這些緊固件松動(dòng)。（三） 環(huán)火事故的處理1)換向器的處理。對(duì)于表面發(fā)黑的換向器，可用砂紙或換向器磨石等進(jìn)行清理性的打磨；對(duì)于表面出現(xiàn)輕微和較淺灼點(diǎn)的換向器，可用換向器磨石進(jìn)行一次打磨；對(duì)于燒灼較嚴(yán)重的換向器，必須重新車削外圓；燒灼嚴(yán)重?zé)o法修復(fù)的必須重新制作換向器。在打磨和車削換向器后，必須重新進(jìn)行換向器的倒棱和下刻。處理后必須進(jìn)行一次片間電阻檢查。2)更換燒損的刷握和電刷，電刷牌號(hào)必須和原來(lái)相同，電刷壓力亦需調(diào)整均勻。3)對(duì)于受損的繞組和其他部件進(jìn)行焊補(bǔ)或更換。4)繞組及導(dǎo)

48、電部件表面絕緣層處理。如繞組及導(dǎo)電部件表面絕緣僅受蒸熏而絕緣電阻下降時(shí)，可用棉紗醮少許汽油、酒精和四氯化碳等溶劑，擦洗去這些部件表面凝聚的碳和銅微粒，再測(cè)量絕緣電阻。當(dāng)擦洗清理后絕緣電阻仍難恢復(fù)，這時(shí)應(yīng)考慮清洗整臺(tái)電機(jī)的處理方式了。當(dāng)表面絕緣層被電弧燒焦時(shí)，需剝?nèi)ケ粺平^緣層，重新絕緣處理。處理后絕緣電阻必須高于允許標(biāo)準(zhǔn)。5)軸瓦處理。當(dāng)軸瓦上出現(xiàn)較輕軸電流燒灼點(diǎn)時(shí)，軸瓦經(jīng)研刮后可繼續(xù)使用。當(dāng)燒灼點(diǎn)密集和很深時(shí)，應(yīng)更換備品軸瓦或重新澆鑄軸瓦。軸瓦處理時(shí)，必須檢查軸承座的絕緣層是否正常。6)定子和軸承座固定螺釘如有松動(dòng)，必須重新緊固。（四） 防止環(huán)火的措施由于環(huán)火發(fā)生的時(shí)間很短，而且又在電機(jī)內(nèi)部

49、發(fā)生，所以很難用繼電保護(hù)、空氣開關(guān)和快速開關(guān)來(lái)保護(hù)。必須從設(shè)計(jì)和運(yùn)行維護(hù)上采取措施解決。防止的措施有：1)采用補(bǔ)償繞組，直流電機(jī)加設(shè)補(bǔ)償繞組后，首先是解決了換向極飽和問(wèn)題；同時(shí)由于補(bǔ)償繞組抵消了橫軸電樞反應(yīng)，因而解決主磁場(chǎng)畸變，從而使換向器電位分布曲線較為平滑（因?yàn)閾Q向器表面電位分布曲線實(shí)際上就是氣隙合成磁場(chǎng)的空間分布曲線的積分）。采用補(bǔ)償繞組有利于抑制電刷火花和片間電弧的擴(kuò)展。對(duì)于無(wú)法采用補(bǔ)償繞組的小型電機(jī)，最好采用不同心氣隙，也可以適當(dāng)減少氣隙磁場(chǎng)的畸變。2)改善換向器表面處理，特別是換向片的倒角和片間云母的下刻質(zhì)量，以及消滅換向片上存在的端部尖棱、夾角，這是有效防止環(huán)火的措施。3)設(shè)計(jì)時(shí)

50、，適當(dāng)降低片間電壓。對(duì)于大型電機(jī)片電壓最好不高于16V；對(duì)于小型電機(jī)，不超過(guò)18V。對(duì)于片間電壓較高，經(jīng)常發(fā)生環(huán)火的電機(jī)，應(yīng)適當(dāng)降低過(guò)電壓保護(hù)值。4)加設(shè)隔弧板。在刷架之間的空間，用耐弧材料做成隔板進(jìn)行擋隔，其作用是起電弧擴(kuò)展的機(jī)械性障礙和減輕環(huán)火造成的損害。5)加強(qiáng)換向器的維護(hù)。經(jīng)常清理、擦抹和吹風(fēng)，防止片間積法，防止片間銅毛刺產(chǎn)生，是防止環(huán)火發(fā)生的有效措施，特別是換向不好而發(fā)生過(guò)環(huán)火的電機(jī)，更應(yīng)回強(qiáng)換向器的運(yùn)行維護(hù)。四、產(chǎn)生換向故障的原因和處理方法換向是一個(gè)復(fù)雜的物理和電化學(xué)過(guò)程，它和電機(jī)本身及外界很多因素有關(guān)，而換向不良又表現(xiàn)在很多方面，如換向火花。氧化膜破壞、電刷與換向器磨損、滑動(dòng)接觸

51、穩(wěn)定性的破壞等。當(dāng)換向惡化時(shí)，各方面的因素又相互影響，表現(xiàn)是錯(cuò)綜復(fù)雜的，往往一個(gè)原因就會(huì)造成幾種換向不良征象，有時(shí)幾種故障原因，反映了共同的換向不良片象，為了便于現(xiàn)場(chǎng)解決和處理?yè)Q向問(wèn)題，下面將較詳細(xì)地逐個(gè)分析幾種換向故障原因，故障發(fā)展和處理方法。（一） 氧化膜異常1 氧化膜形成和性質(zhì) 直流電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程建立起的氧化膜，是滑動(dòng)接觸中的一個(gè)重要因素，在換向器表面形成有光澤而且顏色均勻的氧化膜，是良好換向的前提。 氧化膜的形成主要是由于電刷和換向器之間滑動(dòng)接觸所發(fā)生的電化學(xué)過(guò)程。在大氣中普遍存在水蒸氣，電刷和換向器亦都覆蓋一層極薄水膜，當(dāng)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，電刷和換向器械之間電流通過(guò)并發(fā)生接觸傳導(dǎo)時(shí)，分別

52、成為兩個(gè)電極。當(dāng)換向片是陽(yáng)極時(shí)，水電解的氧離子趨向陽(yáng)極，使銅被氧化成氧化銅和氧化亞銅。同時(shí)因機(jī)械和電氣磨墨結(jié)晶不斷堆積在銅表面，形成了厚度約為450的氧化膜。其表面又吸附了氧氣和水氣，形成一水膜。因此，氧化膜成分中，包含有氧化銅、氧化亞銅、石墨、碳粒、少量其他雜質(zhì)以及被吸附的水氣和氧。電刷與換向器接觸微觀狀態(tài)。 氧化膜是處于一種動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程中。由于換向片是不斷回轉(zhuǎn)于不同極性電刷之下，當(dāng)換向片是陽(yáng)極時(shí)，銅被氧化，氧化膜厚度增加、電阻增加；當(dāng)換向片是陰極時(shí)，氧化銅又有部分被還原，氧化膜的電阻就減少。氧化膜上的碳顆粒與石墨不斷堆積，又被負(fù)電刷的清理作用不斷的磨去。 這們氧化膜在直流電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中不斷

53、的形成，也不斷被破壞，經(jīng)常地維持一種動(dòng)態(tài)平衡。 氧化膜對(duì)于滑動(dòng)接觸是十分重要和有益的。首先使電刷與換向器之間磨擦系數(shù)減少，起很好的潤(rùn)滑作用，使電刷能穩(wěn)定接觸，減少了電刷的磨損。其次由于氧化膜電阻率大，增加了電刷與換向器間的接觸壓降，能限制被電刷短路元件內(nèi)的短路電流，改善了換向。另外，由于氧化膜的硬度高，使磨損減少，能延長(zhǎng)換向器的壽命。因此，正常的氧化膜是直流電機(jī)正常運(yùn)行所不可缺少的。 氧化膜的顏色是各不相同的，通常是紫色的、紅褐色的、淺蘭色的、咖啡色的、灰色的德行，只要有光澤，顏色均勻都是屬于正常的氧化膜。直流電機(jī)生成不同顏色的氧化膜主要取決于運(yùn)行條件，如負(fù)荷、電機(jī)轉(zhuǎn)速、電刷牌號(hào)、溫度、濕度、

54、換向火花等，當(dāng)電機(jī)運(yùn)行條件改變時(shí)，由于氧化膜原來(lái)平衡過(guò)程破壞，在新的條件達(dá)到新的平衡，氧化膜狀態(tài)和顏色也會(huì)隨之改變。 2氧化膜異常和處理方法1)氧化膜極薄現(xiàn)出銅本色，同時(shí)出現(xiàn)換向器的異常磨損。產(chǎn)生這種現(xiàn)象有如下原因：電刷牌號(hào)選擇不合適，換向火花較大，且建立的氧化膜性能差；空氣溫度低，不利于形成氧化膜；電刷與換向器接觸面上有硬度較高的研磨性塵埃，或電刷含有金鋼砂和碳化硅。處理方法是選用形成氧化膜能力較強(qiáng)的電刷、適當(dāng)增加濕度以及加強(qiáng)換向器的清掃和維護(hù)。對(duì)于建立氧化膜困難的直流電動(dòng)機(jī)，可以采用人工建立氧化膜方法，建立起初始氧化膜后再投入運(yùn)行。2)氧化膜黑色而無(wú)光澤。通常稱氧化膜過(guò)厚，常見的原因是空氣

55、中有油霧或換向器沾有油污，周圍存在H2S、SO2、C1等氣體。處理方法是消除空氣中的油霧和有害氣體，并用柔性換向器磨料或換向器修磨面，輕微磨去過(guò)厚氧化膜，當(dāng)電機(jī)必須在上述環(huán)境中運(yùn)行時(shí)，可以選用具有一定研磨作用的電刷，以適當(dāng)減少氧化膜的形成。3)氧化膜斑紋。在換向器上形色調(diào)不均勻的氧化膜，有時(shí)又會(huì)出現(xiàn)塊狀斑紋。產(chǎn)生斑紋的原因很多，常見的原因有：電機(jī)長(zhǎng)期過(guò)載、堵轉(zhuǎn)，換向器溫度過(guò)高；換向器表面狀態(tài)不良，電刷與換向器接觸不穩(wěn)定而產(chǎn)生換向火花；刷握排列和安裝不正確，電刷與刷握配合不合適，電刷彈簧不均勻；電刷表面鍍銅等都會(huì)產(chǎn)生器換紋。消除換向器斑紋通常辦法是仔細(xì)調(diào)整刷握和電刷工作狀態(tài)，認(rèn)真處理?yè)Q向器表面，

56、為換向器和電刷的良好滑動(dòng)接觸創(chuàng)造條件。其次是減少過(guò)載和堵轉(zhuǎn)，設(shè)法降低換向器工作溫度，選用合適的電刷和減少換向火花。3氧化膜的維護(hù)氧化膜是一種性質(zhì)活潑，處于動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程的物質(zhì)，直流電機(jī)氧化膜形成能力主要是決定于電機(jī)換向性能、負(fù)荷性質(zhì)、電刷性能、周圍介質(zhì)和滑動(dòng)接觸狀態(tài)。氧化膜變化過(guò)程往往是換向惡化的前兆，為此，必須精心加以觀察和維護(hù)，經(jīng)常地清吹和擦凈換向器表面，當(dāng)氧化膜狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)必須分析和找出影響因素。對(duì)于難于建立氧化膜的電機(jī)可以采取一些措施，促使建立氧化膜；對(duì)于氧化膜過(guò)厚的，則必須適當(dāng)?shù)那宄恍┭趸?；?duì)于不均勻的氧化膜和斑紋要清除后重新建立氧化膜。4清理氧化膜新材料見本章第三節(jié)中換向器表面

57、處理的有關(guān)內(nèi)容。（二） 換向器表面燒傷持續(xù)的有害火花必然會(huì)導(dǎo)致?lián)Q向器表面氧化膜的破壞，并在表面留下黑痕或灼痕，不能用溶劑擦去，這種現(xiàn)象通常稱為換向器燒傷。當(dāng)換向器出現(xiàn)燒傷后，由于氧化膜和滑動(dòng)接觸穩(wěn)定性的破壞，將發(fā)生換向的惡性循環(huán)，所以當(dāng)發(fā)現(xiàn)換向器表面燒傷時(shí)，必須立即處理。換向器燒傷有不同形式，產(chǎn)生的原因也錯(cuò)綜復(fù)雜的，下面分析幾種燒傷的征象。1換向器燒傷的幾種征象(1)表面普遍燒傷 于持續(xù)的有害火花，使整個(gè)換向器表面出現(xiàn)黑痕和灼點(diǎn)，表面粗糙。從換向片上觀察可分以下幾種情況：1)換向片中間的灼痕。通常是由于換向器打磨不良，造成每一換向片表面曲率半徑和換向器曲率半徑不等，產(chǎn)生換向火花造成的。2)換向器棱邊上的灼痕，通常是換向片倒角不良，云母突出等原因產(chǎn)生的。3)換向片的灼痕由邊緣開始產(chǎn)生，逐漸向片中間擴(kuò)展，通常是有害火花造成的，隨著灼痕的擴(kuò)展，整個(gè)換向片表面出現(xiàn)了燒傷。(2)局部燒傷 換向器表面一個(gè)區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)了燒傷,其范圍可由幾片直至半個(gè)換