如何判断直流电机的故障?
将直流电能转换成机械能(直流电动机)或将机械能转换成直流电能(直流发电机)的旋转电机。
定义输出或输入为直流电能的旋转电机,称为直流电机,它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机,将电能转换为机械能;作发电机运行时是直流发电机,将机械能转换为电能。
由直流电动机和发电机工作原理示意图可以看到,直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成。直流电机运行时静止不动的部分称为定子,定子的主要作用是产生磁场,由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。运行时转动的部分称为转子,其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势,是直流电机进行能量转换的枢纽,所以通常又称为电枢,由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。
直流电机结构比较复杂,维修起来也比较麻烦,但它调速性能好、起动转矩大,因而在某些企业使用十分广泛。其接线形式有他励、串励、并励、复励等多种,一般在调速设备上采用的都是他励方式,这种方式它能够更好的满足设备同步条件。
直流电机主要故障有启动困难,转速不稳和电刷火化过大等,根据原因不同采取相应的措施。
一般电机有问题都可以从换向器表面的火花判定问题的大小性。
如何能得心应手的处理出现的各种故障,修理人员应首先了解直流电动机的工作原理和结构,应具备以下技能:
一、要有一定修理三相异步电动机的技能和基础;
二、要得懂电磁感应、同步变压器的原理和一些电工基础知识;
三、还要有一定的钳工基础和机械常识。
一、电枢电流大的故障判断与处理
(1)当遇到电枢电流大顶保险和继电保护动作时,在排除设备因素外,电器方面应该检查主磁极、电枢是否接地,主磁极是否失磁(包括电源开路、断路、短路),电枢是否匝间短路(短路严重时当时就能看到电机冒烟)等情况。
(2)主磁极局部对地击穿的处理:一般这样的故障线圈损伤在外部,把断了的线接好就行了。如弄不清原来哪根和哪根连接,你可以用万用表量的接,其方法是所量的线头哪根不通接哪根,这一方法有许多人不理解,你可以在你手上缠绕上五至十圈漆包线把它全部切断做一下试验,用这方法接一下,然后展开一看什么也清楚了。
(3)主磁极全部烧坏的处理:主磁极缠绕修理简单,关键的是在遇到有串极绕组的电机时,在保证励磁每一组线圈的头尾接对的同时,要准确的确定励磁绕组F1. F2和串极绕组C1. C2头尾。因为这两组线包在同一铁鋺上,如果反了,则电流方向反,磁场就会相互抵消,造成励磁弱磁,严重时会造成“飞车”或电机电枢电流大的现象。
如何能保证两组线包的极性一至呢?根据同步变压器的原理,给励磁接上直流100v至220v电源,利用开关通、断,来回闭合的瞬间用表测出它的同名端的极性,然后就能很准确的确定F1. C1。
(4)电枢短路严重需要重绕应注意的事项:首先应看一看上海版的《电工手册》或其它一些工具书,了解一下什么是电枢绕组的“波式绕组”和“叠式绕组”,绕组的头尾与换向器如何连接,书上已描述的很详细。
拆线、下线前的准备工作和修理过程:
一、是要先选定一个线圈在其所在的铁芯和换向片上做好记号(特别是线圈头和尾);
二、是要做换向片与片、片与地之间耐压试验,具体做法见《电工手册》;
三、在下线、压线结束后焊接要用酒精配治松香水,切记不能用焊锡膏;
四、用短路侦察器(可根据《电工手册》短路侦察器的图示原理制作一台)测线圈是否正常,换向器片与片之间的电压是否相同,具体做法见《电工手册》;
五、整形、缠绕无纬带,如手头没有或当地买不到无纬带,还是要用老方法缠钢丝,钢丝直径具体选用多大、多少圈,可根据转子拆掉的无纬带的宽度、厚度所定,切记边缠绕边敲打已缠上的钢丝,这样钢丝越缠越紧而且还平整,缠绕到规定圈数先选一段用焊锡把几圈钢丝焊到一起时才能松手封口 ,然后错开已焊的点开始满焊,边焊边用干布轻轻的顺擦钢丝,这样平整、光亮的钢带就制作完成了;
六、烘干、上漆、换向器拉槽、槽口倒角、清理换向器表面;
七、测试转子动平衡。
二、碳刷火花大的故障判断
直流电机的运行好坏,换向器是观察故障的主要窗口,它的故障比较多处理起来也比较复杂,其故障检查主要有以下几点:
(1)电刷能否在刷握内上下活动自如;
(2)电机检修后碳刷的曲面是否与换向器吻合良好(理论上讲接触面不小于80%),碳刷更换是否是同一型号;
(3)换下器表面是否有烧伤的痕迹和不清洁、更换换向器后有无偏心、换向器云母是否凸出;
(4)中性线位置是否有偏差;
(5)换向器是否有开焊现象;
(6)换向补偿绕组是否短路和绕组重绕后线的头、尾有无接反现象等。
以上六点主要检查的办法中,其中第(4)、(6)点比较复杂,笔者曾在1998年上海《电世界》刊物的第3期《用万用表快速确定直流电机的电刷几何中心位置》和2005年第九期《直流电机常见故障的检查》的刊物中做了详细论述,本文不再重复。所以说我们在处理故障时要多看书,带着问题去学,书是我们最好的老师、最好的师傅,千万不能照猫画虎一知半解的盲目动手,直流电机也不是什么高科技,也用不着有多高的文化程度,只要有耐心肯钻研活学活用,你就能从中领悟自己独特的修理技能,在处理故障时你也会有举一反三的技巧,如果达能到这种程度就没有你处理解决不了的问题。
附:电机故障判断和维修四部曲,快速解决电动机故障
电动机运行或故障时,可通过看、听、闻、摸四种方法来及时预防和排除故障,保证电动机的安全运行。
一、看
观察电动机运行过程中有无异常,其主要表现为以下几种情况。
1.定子绕组短路时,可能会看到电动机冒烟。
2.电动机严重过载或缺相运行时,转速会变慢且有较沉重的"嗡嗡"声。
3.电动机正常运行,但突然停止时,会看到接线松脱处冒火花;保险丝熔断或某部件被卡住等现象。
4.若电动机剧烈振动,则可能是传动装置被卡住或电动机固定不良、底脚螺栓松动等。
5.若电动机内接触点和连接处有变色、烧痕和烟迹等,则说明可能有局部过热、导体连接处接触不良或绕组烧毁等。
二、听
电动机正常运行时应发出均匀且较轻的"嗡嗡"声,无杂音和特别的声音。若发出噪声太大,包括电磁噪声、轴承杂音、通风噪声、机械摩擦声等,均可能是故障先兆或故障现象。
1. 对于电磁噪声,如果电动机发出忽高忽低且沉重的声音,则原因可能有以下几种。
(1)定子与转子间气隙不均匀,此时声音忽高忽低且高低音间隔时间不变,这是轴承磨损从而使定子与转子不同心所致。
(2)三相电流不平衡。这是三相绕组存在误接地、短路或接触不良等原因,若声音很沉闷则说明电动机严重过载或缺相运行。
(3)铁芯松动。电动机在运行中因振动而使铁芯固定螺栓松动造成铁芯硅钢片松动,发出噪声。
2.对于轴承杂音,应在电动机运行中经常监听。监听方法是:将螺丝刀一端顶住轴承安装部位,另一端贴近耳朵,便可听到轴承运转声。若轴承运转正常,其声音为连续而细小的"沙沙"声,不会有忽高忽低的变化及金属摩擦声。若出现以下几种声音则为不正常现象。
(1)轴承运转时有"吱吱"声,这是金属摩擦声,一般为轴承缺油所致,应拆开轴承加注适量润滑脂。
(2)若出现"唧哩"声,这是滚珠转动时发出的声音,一般为润滑脂干涸或缺油引起,可加注适量油脂。
(3)若出现"喀喀"声或"嘎吱"声,则为轴承内滚珠不规则运动而产生的声音,这是轴承内滚珠损坏或电动机长期不用,润滑脂干涸所致。
3.若传动机构和被传动机构发出连续而非忽高忽低的声音,可分以下几种情况处理。
(1)周期性"啪啪"声,为皮带接头不平滑引起。
(2)周期性"咚咚"声,为联轴器或皮带轮与轴间松动以及键或键槽磨损引起。
(3)不均匀的碰撞声,为风叶碰撞风扇罩引起。
三、闻
通过闻电动机的气味也能判断及预防故障。若发现有特殊的油漆味,说明电动机内部温度过高;若发现有很重的糊味或焦臭味,则可能是绝缘层被击穿或绕组已烧毁。
四、摸
摸电动机一些部位的温度也可判断故障原因。为确保安全,用手摸时应用手背去碰触电动机外壳、轴承周围部分,若发现温度异常,其原因可能有以下几种。
1.通风不良。如风扇脱落、通风道堵塞等。
2.过载。致使电流过大而使定子绕组过热。
3.定子绕组匝间短路或三相电流不平衡。
4.频繁启动或制动。
5.若轴承周围温度过高,则可能是轴承损坏或缺油所致。
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