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双转向直流电机故障分析与检修

2014-10-21李建

中国机械 2014年24期
关键词:工作原理检修

李建

摘要:双转向直流电机在运行中常常发生各种故障,影响电机的正常运行,了解并掌握电机的运行状态、故障与发生故障的原因,对于指导制定检修故障具有重要的意义。本文从直流电机的工作原理、电机的故障与诊断和电机的检修等方面做了分析与总结。

关键词:双转向直流电机;电机故障;检修;工作原理

电机在运行中,往往出现不可测的故障,影响生产的效率。因此,如何了解和掌握电机的运行状态,尤其是各种故障发生的条件和原因,对于制定预防、检修方案具有重要作用。本文分析直流电机工作原理的基础上,探讨了其故障的分析与检修。

1.双转向直流电机的工作原理

1.1直流电机的结构分析

双转向直流电机的结构一般比价复杂,这是相对于交流电机而言的。电机主要由电枢、磁系统和电机外壳等组成。

电枢主要由铁芯绕组、换向器和电枢轴组成。铁芯是电枢的导磁部分,用来嵌装绕组,由涂绝缘漆的硅钢片迭装而成;电枢轴前后有二个活动支座,分别通过轴承与电机外壳定位;换向器一般有二种,圆柱形和盘形,装配好的换向器通过电刷向旋转的电枢线圈供电并改变电流方向,它有一个工作面,使安装在电机刷握内的石墨电刷在其工作面上相互滑动。磁系统的作用是产生主磁通与换向磁通,通常由磁轭、主极、负极和线圈滑环机构等组成。磁系统也有二个活动支座,前活动支座通过轴承固定在电枢轴上,使磁系统能绕电枢自由转动,后活动支座通过轴承固定在电机壳体上,使磁系统能自由转动。磁系统和电枢之间的间隙叫气隙,气隙的大小,决定磁通量的大小,如果气隙较大的话,漏磁就多,那么电机的效率就会降低,如果气隙太小,就容易发生机械故障。因此,需要将气隙控制到一个合理的数值,才能达到最佳效果,一般小容量电机中,气隙为0.5~3mm,大型电机气隙为5~12mm。

1.2直流电机工作原理

电机有两种类型,一种是电动机,一种是发电机,本文分析的均为电动机。普通的直流电动机的工作原理如下:定子主磁极铁芯上,缠绕有励磁绕组,在绕组上通过一定方向的电流,就能够產生磁场;转子电枢绕组镶嵌在电枢铁芯槽中,与换向器相连接。其中,电枢绕组主要由外部电源供给直流电流,通过一定的电流后,在受电磁力的作用下,就会产生一定的电流,最终产生电枢旋转、转矩和磁力作用等。

一般的直流电动机都是单转系统,所谓单转就是只有电枢转动,磁系统固定不转,而双转向直流电机就是不固定磁系统,并且给它旋转的条件,也就是说当载流导体切割主磁场受到一个电磁力矩的作用时,通过导体磁场与主磁场相互作用,主磁场也受到一个与前方向相反大小相等的反磁力矩,在这个反力矩的作用下,磁系统和电枢同时反向旋转。

2.双转向直流电机的常见故障与诊断分析

双转向直流电机的结构异常复杂,所以故障也具有多样性的特点,产生故障的原因也比较复杂,根据经验总结,双转向直流电机常见故障和一般直流电机大致相同。

2.1机械性故障

直流电机的机械性故障,包括轴承损坏,传动异响、安装松动以及基础变形等等。而发生上述故障的原因,主要是电机本身的原因,包括电枢动平衡遭到破坏、机座端盖与电枢不同心和轴承故障等等,而处理的措施包括重新校平衡、更换轴承与及时调整等[2],具体见下表:

2.2电气故障

(1)电机运行过程中,由于温度升高而造成的故障,包括电机过载、电枢线圈和磁系统短路和断路等。

故 障 及 原 因 处 理 办 法

电机过载 检查电压、电流值,并查明原因,消除电机过载。

冷却系统异常 检查冷却系统,清理调整冷却系统,使其恢复正常;检查进风口滤网、过滤器滤网是否干净,如比较脏,则更换滤网;检查冷却水压力是否正常,确保冷却水压力正常。

电枢线圈短路 离线检修损坏部位,方法:在低压直流电源上串入800欧姆电阻,然后接在换向片的1和9上,用万用表电压档分别接在电枢轴和换向片上,好的换向片电压大致相同,当接到接地绕组上时,电压读数很小或为零。这样可以判断电枢线圈是否短路,如果发现短路一般建议返回生产厂修理。

电枢线圈断路 换向器竖板或并头套脱焊,首先目视可以发现换向器表面因过热而明显变色,然后可以通过用万用表测量相邻两换向片间直流电阻来确认,如果某一组读数异常就可以定位故障,如果发现断路问题一般建议返回生产厂修理。

激磁绕组接地短路 电机如果发生漏电可能就是有一处绕组接地,若有二处同时接地就是短路,非常危险。检查办法是:在被测绕组二端接上低压直流电源,用万用表的一端接磁轭,另一端接各磁极线圈的一端逐个检查,电压最小即为接地点。如果是绝缘材料损坏造成的接地,可把接地线圈用绝缘带包扎好,假如已经烧毁整个电机返生产厂家大修。

激磁绕组断路 多是因为焊接不牢或震动松脱造成的,检查办法是:在被检查的绕组线圈上接入低压直流电源,然后用万用表测量各串联线圈的电压,如果电压为零则正常,反之代表断路。如果短路是因为线圈连接断开,可以焊接;如果是线匝断线,电机返厂检修。

(2)由于电刷火花诱发换向片烧黑的故障。

故 障 及 原 因 处 理 办 法

电刷接触不良 研磨电刷,确保接触良好,恢复电刷的灵活性。

电刷压力不均 更换刷握,确保刷压大小相同,符合相关的标准,

电刷不等分或位置不准确 适当调整

电刷磨损严重 更换新电刷

换向器云母片突出 按技术条件铣换向片云母槽,然后什锦锉倒棱,

换向器表面不干净、粗糙、蚀刻或灼伤 用0号砂纸研磨后用无水乙醇擦拭、氮气吹干,保证其凹凸程度在0.2mm以内;

(3)由于电机绝缘性下降而造成的故障。

故 障 及 原 因 处 理 办 法

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