直流电动机故障诊断及保养

摘要:直流电动机的使用,极大地促进了工农业的发展,同时,直流电动机在铁路、地铁、船舶等方面的应用,也使人们的生活更加便捷。但是,直流电动机结构比较复杂,容易出现一些故障,这就给维修和保养带来了一些麻烦,因此,直流电动机在日常使用过程中,我们要经常维护,定期保养,保证电动机的正常运行。

关键词:直流电动机 故障诊断 保养

直流电动机具有良好的快速启动,制动和反转的性能,且启动转矩大,可以在范围比较宽的条件下进行平滑的无级调速,因此,直流电动机的启动和调速性能非常优良。直流电动机的应用范围比较广,许多机械设备的动力都是采用直流电动机,也有许多的自动控制系统使用小容量的直流电动机。直流电动机结构比较复杂,在使用过程中生产成本高,同时,直流电动机故障率比较高,在故障诊断和维护保养上也比较困难,故障的多发区主要集中在换向器、电刷、轴承等元件,所以,对于换向器、电刷、轴承等元件的维护和保养就显得非常重要,只有合理的保养和维护以上部件,排除运行故障,直流电动机才能够正常运行。

1、直流电动机故障诊断

直流电动机结构复杂是故障多发的主要原因,直流电动机的故障诊断应该从以下几个方面入手:

1.1 直流电动机机械故障和电气故障

1.1.1 机械故障

机械故障原因有很多,主要包括:润滑脂太少或太多、安装不良松动、传动机械不良、轴承不良、未灌润滑脂、电枢动平衡破坏等原因。故障的排除一般是通过更换相应设备以及重新校正平衡来完成,机械只要使用就会产生机械故障,因此,机械故障不可避免,我们只有正确维护、合理保养才可以使电机正常运行。

1.1.2 电气故障

电气故障主要由以下几方面引起:电动机长期过载导致温度过高、换向片由于电刷下火花强烈而烧黑、电机绝缘老化速度加快,绝缘性能下降等。冷却系统不正常、长期过载、电枢线圈短路等原因是电机温度高的原因,处理故障时要根据温度的变化,检查相应部件,及时维修护理

1.2 电动机常见故障及诊断

1.2.1 不能启动

诊断:直流电动机换向器和电刷接触不良、启动电流小、电枢绕组断路或短路。处理:对电刷与换向器接触情况进行检查、对电枢绕组检查、对启动器检查。

1.2.2 转速不正常

电动机转速过低。诊断:电刷位置不正确、换向器片间短路、电枢绕组短路、换向器极性接错。处理:检查电枢绕组端部,如看见有放电穿孔或烧焦痕迹,短路故障,常需重新嵌线;检查换向片,将残留的焊锡铜屑及毛刺清理干净;检查并纠正换向极极性;对刷杆座位置进行调整。电动机转速过高。诊断:并励回路电阻断路或过大,串励电机负载过低,并励绕组极性接错,主极气隙过大。处理:恢复励磁回路正常电阻值;找出并励或串励绕组故障点;重新接线、指南针测量极性顺序;增加负载;调整气隙用铁垫片。

1.2.3 过热或冒烟

诊断:启动频繁、正反转频繁,电动机长期过载,电压过高或过低。处理:减少不必要启动次数和正反转次数;更换大功率电动机;检查电源电压。

1.2.4 机座带电

诊断:各绕组绝缘损坏或绝缘电阻太低、机座与出线端接触。处理:修复绝缘损坏处,烘干或重新浸漆;修复出线端绝缘。

1.3 换向器和电刷故障

电刷和换向器故障是直流电动机的常见故障之一,下面我们重点分析一下这两个部件的故障原因:

1.3.1 换向器故障

换向器是直流电动机的心脏,对于电动机来说属于关键部件,换向器的状态对于电动机的寿命有直接影响,状态不好时会导致电动机换向不稳,以至于发生环火和放炮的现象,引起电动机的大修。一般情况下,换向器故障发生在前端的云母环上,由于云母环一部分裸露,造成灰尘、油污等杂物堆积,引起接地故障。接地故障查找比较方便,因为如果产生接地故障,云母环的裸露部分会大面积烧损,维修时,首先要把污物清理干净,再将坏处用虫胶漆和云母材料填补,覆盖l～2层可塑云母板即可。

1.3.2 电刷故障

电刷、刷杆、刷杆座、刷握等零件组成电刷装置。电刷位于刷握内,为石墨制成的导电块,电刷上面为弹簧,作用是保证电刷与换向器表面的接触良好。合理维护电刷运行以及电刷的质量对于换向器维护非常关键,电刷的材质过硬或过软会影响换向器,电刷型号选择不合理,会导致电刷磨损严重,电刷压力调整过大,会增加电刷与换向器是摩擦力,产生较多的热量,电刷压力调整过小,电刷与换向器会产生接触不良的现象,并产生火花,易引起换向器烧蚀。

1.4 电枢绕组故障

1.4.1 接地故障

电枢绕组接地故障属于电动机绕组最常见故障,槽口处和槽内底部是接地故障的多发地带,采用绝缘电阻表法或校验灯法判定故障原因,用绝缘电阻表测量时,如电枢绕组接地、绝缘电阻表阻值显示为零。毫伏表法进行判定,将36V低压直流电源两端分别接到换向器片及转轴一端和36V的低压照明灯上,若灯泡发亮,则说明接地故障存在。用校验灯法时,找出电枢绕组接地点后,可根据接地部位,进行适当的修理,如果电枢铁心槽外部槽口接地,或者换向片与元件引出线连接部位接地,那么可以重新绝缘接地部位的导线与铁心。如果接地点在铁心槽内,电枢绕组就需要更换。如果铁心槽内只有一个绕组元件接地,电动机又急需使用,可以将该接地元件短接两换向片,仍可继续使用电动机,但会有较大的电流和火花。

1.4.2 短路故障

短路故障严重容易烧坏电动机,所以必须及时排除短路故障。上下层绕组元件之间和同槽绕组元件的匝间短路是电枢绕组短路故障主要方面,查找短路有以下几种方法:①短路测试器法,交流电源与短路测试器连接后,放在电枢铁心的一个槽上,其他各槽口用断锯条在上面平行移动,如果某一槽口振动的幅度较大,则说明该槽口存在短路故障。②毫伏表法,将相隔K/2或K/4两换向片用6.3V交流电压连接,用毫伏表依次接触,如果毫伏表的读数突然变小,则说明相连的电枢绕组元件存在短路,如果没有短路故障,各换向片间电压相等。

1.4.3 断路故障

电枢绕组断路故障点一般在换向片与绕组元件引出线的焊接处。主要是因为焊接质量不好、电流过大造成脱焊、电动机过载等原因引起短路。短路点比较好找,如果短路点在不易发现的位置或者电枢铁心槽内部可以用以下方法判断。将相距K/2或K/4的两换向片用6～12Ⅴ的直流电源连接,用笔伏表测量,如果指针发生剧烈跳动,并有读数显示,则说明有断路的绕组,如果没有断路指针将无读数显示。

2、直流电动机的保养

直流电动机的保养是减少故障发生率,增加使用寿命的必要保证。对直流电动机的保养,首先应该使电动机保持清洁,避免电动机进入灰尘、杂物、雨水、油污等,预防故障的发生。另外,直流电动机的电刷和换向器对于电动机的正常运行非常关键,并且电刷和换向器在运行过程中属于薄弱环节,因此,我们必须加强电刷和换向器的维护和保养。

2.1 换向器的保养

换向器应保持表面光洁,避免火花灼痕和机械损伤,如果换向器表面粗糙或出现灼痕、局部凸凹等现象,应立即拆下重新车削加工,加工完毕后,清除掉残留在表面的金属屑及毛刺,使表面光洁、干净再进行安装。换向器长时间负载运行,会使表面产生深褐色薄膜,这层薄膜比较坚硬,对换向器表面起到保护作用,所以这层膜我们要好好保护。

2.2 电刷的保养

电刷的质量直接影响着换向器的使用,因此,对电刷进行合理的维护和保养可以有效改善换向器。对于电刷的保养,我们应该注意以下几个方面:(1)检查电刷辫螺丝紧固程度,避免刷辫影响电刷自由运动。(2)检查电刷弹簧的位置,确保电刷在刷握内自由移动。(3)检查电刷与换向器的弧形接触,看有没有裂痕或磨损,如有磨损,进行车光修复。(4)检查电刷弹簧有无打火痕迹,弹簧位置是否正确。(5)进行碳刷更换时,要注意与换向器表面曲线一致。

2.3 轴承的保养

(1)检查轴承内外圈位置是否到位,避免跑圈现象。(2)测量轴承间隙,轴承在转动时声音均匀,无卡塞现象。(3)检查轴承内外弹道,如有弹夹过分磨损或松动、弹子或弹道过热、变色、滚珠或滚柱有锈蚀或裂纹、转动时有卡塞等现象,需要更换新轴承。

3、结语

随着经济的不断发展,电动机的性能也不断完善,如何正确使用电动机,保证电动机正常运行,是我们工作的重点。直流电动机结构复杂,故障诊断比较困难,对其维护保养是电动机正常运行的关键,直流电动机的故障诊断和维修保养是相互关联的,对其有效维护可以减少故障的发生,并且电机的使用寿命也会延长,减少对电机的投入成本,提高经济效益。因此,正确的故障诊断和维护保养,是电动机合理使用、稳定高效运行的关键。

参考文献

[1]杨天明,王春阳,魏增菊主编.《电机绕组维修技术》.北京:化学工业出版社,2006.

[2]曾成碧赵莉华.主编.《电机学》.北京:机械工业出版社,2008.

[3]张春雷,尚红卫,游国祖主编.《电机选用安装与故障检修》.北京:中国电力出版社,2007.

[4]潘再平,章玮,陈敏祥主编《电机学》.杭州:浙江大学出版社,2008.

[5]何巨兰主编《电机与电气控制》.北京:机械工业出版社,2004.

[6]史咏梅.电气设备安装试验检修与运行维护实务全书.金版电子出版公司,2003.