直流电机(电工培训)(5)

1、17 直流电机运行常见故障及解决方法直流电机运行常见故障及解决方法 1.7.1 电动机安装场地的选择电动机安装场地的选择若电动机安装场地选择不当，有可能缩短其使用寿命、成为故障产生的原因、损坏周围的器物、甚至给操作者造成伤害等重大事故。因此，必须慎重地选择电动机的安装场地。一般应尽可能注意选择具有以下条件的场所： 1潮气很少的场所； 2通风良好的场所； 3比较凉爽的场所； 4尘埃较少的场所；5易维修检查的场所。1.7.2 电动机安装前的验收与保管电动机安装前的验收与保管 电动机在运达安装场地后，应立即进行初步验收。应仔细检查电动机有无零部件不完整或损坏的倩况；备件是否齐全；随机文件有无遗漏；并

2、根据检查的具体倩况采取相应措施。验收后电动机若不立即安装，则应将电动机保存在室温不低于+ 50C和不高于+400C、相对湿度不大于75、无腐蚀性气体的干燥而清洁的室内或仓库内。保存期间应定期检查电动机绕组、轴伸、换向器或集电环，及其他主要零部件和备件等有无受潮、损坏或锈蚀的情况。 1.7.3 电动机安装的基础电动机安装的基础 电动机的安装场所，有地面、支柱、墙壁、负载机械等。对于安装位置固定的电动机，如果不是与其他负载机械配套安装在一起时，均应采用质量可靠的混凝土作基础，以免因基础过弱而使电动机在运行时引起振动和噪声。若为经常移动使用的电动机，可因地制宜采用合适的安装结构。但必须注意的是，不论

3、在什么情况下其基础或安装结构都必须保证有足够的强度和刚度、以避免电动机运行时可能产生不正常的振动、噪声及造成人身、设备事故等。 1.7.4 电动机运行前的准备及试运电动机运行前的准备及试运转转 1清除直流电机裸露部分的灰尘和污垢。 2用手转动转轴的轴伸端，检查电枢转动是否灵活轻便和有无呆滞卡阻现象，以及有无部件摩擦或撞击声。 3检查换向器表面是否清洁、光滑。如果其表面有杂质污垢，应用柔软干净的棉布蘸酒精或汽油将其擦除。 4仔细检查电动机、负载机械设备的所有螺栓、螺母类零件是否完全紧固、有无残次品等情况。 5检查电刷架固定是否正确；刷握固定是否牢固、可靠；电刷在刷握内是否过紧或过松；电刷压力是否

4、符合要求和均匀、正常；电刷与换向器的吻合及接触是否良好；电刷引线与刷握、刷架的连接是否牢固和接触良好等。 6将电机接线板处各绕组的引线接头用0#砂布打磨干净，并用电桥表测量各绕组的直流电阻，以检查该电机是否存在短路或断路故障。 7测量直流电机各绕组对机壳(也称对地)及各绕组之间的绝缘电阻，以检查电机各绕组对机壳和各绕组间的绝缘强度。若用500V兆欧表进行测量，测得绝缘电阻值如小于1M，则应将电动机作烘干处理。 8检查电源及操作电路的配线是否合理、完好。 9不通电试操作闸刀开关、接线用断路器、电磁开关、漏电断路器等的开关动作是否可靠。此外，确定该设备中所安装的熔断器容量，过电流继电器的动作设定值

5、和漏电断路器的动作设定值等数值是否合适等。 10电动机若未经试运转就进行负载运行是非常危险的。因此，对小型负载机械可先试着用手进行转动检查；若电动机是采用皮带传动或联轴器传动方式时，则应先拆除电动机与负载之间的机械连接，然后再进行空载试验运行。当不能拆除负载机械时，则应尽可能先进行轻载试运行。 11应确认电源电压是否与电动机的额定电压相符，电压变化率是否保持在10的范围内。 如果在上述检查中发现直流电机存在故障，则应在对故障进行彻底修复后才能让电机重新进入启动程序，以免故障加深、扩大而造成更大的损失。 1.7.5 直流电机常见故障的原因分析和解决方法直流电机常见故障的原因分析和解决方法 一、直

6、流电动机的电刷火花故障 直流电动机电刷下火花过大是最常见、原因最复杂的故障。它既有机械原因也有电气的原因。 1常见故障原因 1）电刷位置偏离中性线，致使可逆转运行直流电动机在某一转向上火花明显加大，对不可逆转运行的电动机也可造成一定程度的火花过大； 2）各电刷盒在电刷架上的距离不相等，造成电枢反应不平衡而引起过大的火花； 3）换向器表面粗糙、片间云母凸出或换向器失圆等导致其偏摆超过正常允许值，从而引起强烈火花； 4）电动机电枢绕组线圈元件的脱焊或断线，造成断路线圈元件线端两侧换向片发生较大的火花； 5）电动机电枢绕组短路或换向片间的短路故障，引发的严重火花甚至沿换向器圆周产生环火； 6）电动机

7、的换向磁极的极性接反或断路，也将造成换向器上有强烈火花。 2解决电刷火花的方法 由于电刷质量的好坏及合理匹配是影响换向器运行中火花大小的重要因素之一。因此，重新更换的全套电刷应进行认真的检查。 1）更换的全套新电刷最好使用与该台电动机同一厂家生产的，同一型号、规格和尺寸的电刷； 2）电刷与其刷辫线的连接应牢固可靠，不得有接触不良和松动的现象，并应在刷辫线上套以绝缘套管； 3）电刷与换向器应有良好的接触，其接触面应不少于电刷截面的75，并且电刷还不得有缺角、破裂的现象； 4）更换的每个电刷均应进行电测量，将阻值相等或相近的电刷配对进行并联使用，以保证并联电刷之间的电流能均匀分配。 案例1.7.1

8、 有一台PN30kW、UN=220V、nN=1500 rmin的直流并励电动机，运行时发生电刷下火花过大的故障。分析处理： 经对该直流并励电动机全面测试，发现电刷下火花过大是由于换向极绕组两根线端接反，将其对调连接后该电动机已顺利启动并转入正常运行。 案例1.7.2 有一台PN40kW、UN=220V、nN1500 rmin的直流并励电动机，在更换全部电刷后出现换向器火花过大的处理。 分析处理： 经对该直流并励电动机全面测试，发现更换的全套新电刷在型号、规格、尺寸方面均与旧电刷相同。但新电刷磨削的弧度不对，从而造成换向器火花过大。重新磨削电刷接触面，使其与换向器吻合面大于电刷的80以上，通电运

9、行后，该电动机换向器上的过大火花已排除。二、直流电动机的发热故障 直流电动机的发势故障情况比较复杂，其主要原因大体上为：电刷与换向器之间产生过热、电枢绕组在运行中出现过热、换向器表面出现烧伤、励磁绕组产生过热等。下面分别作简要介绍。 1直流电动机电刷与换向器之间产生过热的主要原因 1）电动机长期超载运行或堵转而引起严重发热； 2）电刷弹簧压力过大因高摩擦而发热； 3）换向器上因其他原因产生的强烈火花而致发热； 4）电刷的型号、规格、尺寸不对而造成的发热。 案例1.7.3 有一台Z3834、PN75kW、UN=220V、nN1500 rmin的直流并励电动机，运行中出现电刷与换向器温度很高的故障

10、。 分析处理： 经过对该直流并励电动机进行全面检测，发现电刷弹簧压力过大。通过重新选配更换新弹簧并仔细调整压力，电刷与换向器温度高的故障得到了排除。 2直流电动机电枢绕组在运行中出现过热故障的主要原因 1）电源电压过高或过低； 2）电枢绕组线圈元件或换向器片间发生短路； 3）电动机的定子与转子大面积相擦； 4）电枢绕组重绕时部分线圈元件线端被接反或接错。 案例1.7.4 有一台Z3834、PN75kW、UN=440V、，nN1500 rmin的直流它励电动机，运行中出现电枢绕组过热的故障。 分析处理： 经对该直流它励电动机详细检查后，发现电枢绕组过热是由换向器片间短路所引起的。采取用一直流电压

11、加在相对两换向片间，并用直流毫伏表依次测量换向片间电压的方法进行测试。若所测得的电压数相同且有规律，表明绕组及换向器良好；如果所测电压值突然变小，说明这两个换向片间或接于其上的线圈元件有短路；若所测电压值为零即说明此处的换向片短路。通过依次测量换向器的全部相邻换向片间电压，找到了片间短路位置并将其片间V形沟槽中的金属屑、电刷粉等彻底消除。接着再用云母粉加胶合剂仔细填入沟槽，经干涸后测试换向片间电压已恢复正常，说明换向片间短路被修复。该直流它励电动机重新投入运行后，其电枢绕组过热现象得以消除并正常发热。 3直流电动机换向器表面出现烧伤的故障的主要原因 1）电枢绕组线圈元件线端与换向片焊接处脱焊或

12、断线； 2）电动机的电刷刷距、极距不相等； 3）电枢的换向器失圆变形、换向片间云母绝缘凸出； 4）电刷位置偏移中性线； 5）电刷牌号不对以致换向性能差。 4直流电动机定子励磁磁极绕组过热故障的产生原因 1）电源电压超过电动机端电压额定值； 2）励磁电流大幅超过额定值(常因降低转速而引起)； 3）电动机并励绕组存在匝间短路； 4）励磁绕组的线径及匝数错误致使铜损增加(多发生在重换绕组后)； 5）励磁绕组对地绝缘电阻太低； 6）电动机冷却条件恶化。 案例1.7.5 有一台Z2914、PN55kW、UN220V、nN=1500 rmin的直流并励电动机，运行中其定子磁极绕组出现过热的现象。 分析处理

13、 经仔细检测该直流并励电动机，查明磁极绕组过热故障是由励磁电流严重超过额定值所致。通过对电源电压、电动机励磁电阻和转速的综合调整，电动机磁极绕组过热现象已经完全消除。三、直流电机的机械故障 1振动故障 直流电机运行中产生振动通常多为机械原因所引起，一般常见原因有以下几种。 1）电枢铁心支架上的平衡块发生位移或脱落； 2）转轴弯曲或气隙不均匀或轴承损坏； 3）联轴器没有校正或螺栓未拧紧； 4）安装电机的地基不牢或地脚螺栓松动； 5）电机在重换电枢绕组或车削换向器后未做动平衡试验。 案例1.7.6 有一台Z21014、额定功率PN=55kW、额定电压UN=220V、额定转速nN= 1000 rmi

14、n的直流并励电动机，在运行中出现了振动故障。 分析处理： 经对该直流并励电动机仔细检查，发现电动机的振动是由地脚螺栓松动所致，在重新校正紧固地脚螺栓后，电动机的振动现象完全消除。 2电枢与定子相擦的故障 产生此类故障的主要原因是： 1）电枢上的捆扎钢丝或无纬玻璃丝带、槽楔和绝缘垫等松动或甩脱而引起相擦； 2）定子磁场固定主磁极或换向极的螺栓松动； 3）机座止口或端盖止口磨损变形； 4）轴承严重磨损或损坏。 案例1.7.7 有一台Z3724、额定功率PN=22kW、额定电压UN=220V、额定转速nN= 1500 rmin的直流它励电动机，运行中发生电枢与定子铁心相擦(也称扫膛)的故障。 分析处

15、理： 经对该直流它励电动机仔细检测，发现电枢与定子相擦是由端盖止口严重磨损和变形引起。在重新更换新端盖以后，电动机电枢与定子相擦的故障得以消除。 四、直流电机绕组故障 直流电机绝大多数电气故障均发生在高速旋转的电枢绕组上，图1.29所示为直流电机电枢绕组各种故障的示意图，电枢绕组常见的故障主要有接地、短路、断路和接错等。同时，因电枢绕组的单个绕圈元件是通过换向器而连接成一个整体绕组的，故换向器本身发生的接地、短路和脱焊等故障也就必然会影响到电枢绕组，现分别介绍如下。 图1.29 电枢绕组各种故障示意图 1接地故障 1）绕组接地故障原因 a绝缘严重受潮； b超载运行使绕组发热致使绝缘受损接地；

16、c机械碰撞使电枢绕组受损； d制造存在质量缺陷。 2）检查方法 a外观检查：目测检查定子主磁极线圈、换向极线圈、补偿绕组线圈和连接线、引出线端等，看其有无绝缘破损、烧焦和电弧痕迹等现象，以及是否有绝缘烧焦的气味等。如果目测找不出故障，可以采用其他检测方法继续查找。 b兆欧表检查：对额定电压在440V以下的直流电动机可用500V级的兆欧表检测。测量时可将兆欧表的火线接直流电动机的励磁绕组，而另一根地线则接电动机的金属外壳。然后按照兆欧表规定的转速(通常为120 rmin)转动手柄，此时若表的指针指向零就表明绕组绝缘被击穿而通地；若表的指针始终在零值附近摇摆不定，则说明电动机绕组仍具有一定绝缘电阻

17、值，图1.30所示即为用兆欧表检查绕组接地的情况。图1.30 兆欧表检查励磁绕组接地故障 c220V试灯检查：若手头没有兆欧表则可以采用220V电源串接灯泡进行检查，如图1.31所示。测试时若灯泡发亮，则表明励磁绕组绝缘可能已损坏而直接通地，这时可拆开端盖取出整个转子并检查和修复励磁绕组的故障。但是，采用这种检测方法时应特别注意人身安全，以免不慎造成触电伤人的事故。 图1.31 用试灯检查绕组接地故障 d万用表检查：此时用万用表Rl0k挡进行，测量时可将万用表的一根表线接绕组的引线端，而另一根表线接该电动机外壳。如果测出的电阻数值为零即说明该绕组已接地；当万用表上测出有一定电阻数值时，要根据具

18、体情况和经验来判断绕组是受潮还是绝缘已被击穿。 3）绕组接地故障的处理 当用上述方法还不能找到接地绕组的准确位置时，故障可能出在某磁极线圈与铁心的直接接触上。此时应先找出主磁极绕组、换向极绕组及补偿极绕组中哪套绕组接地，然后再将有接地故障的这套绕组按对半分组淘汰的方法，逐级查出该套绕组的接地故障点。在查出故障绕圈后，再根据接地绕组的故障范围大小、绝缘材料老化程度和返修的难易程度等具体情况，作出局部修补或更换接地故障线圈的处理。 案例1.7.8 有一台Z3614、额定功率PN=17kW、额定电压UN=220V、额定转速nN= 3000 rmin的直流并励电动机，其励磁绕组绝缘电阻低。 分析处理：

19、 受过雨淋、水浸或环境潮湿而又长期闲置未用的直流电动机，其励磁绕组绝缘均可能因受潮而导致绝缘电阻过低或为零。因此，对这类直流电动机在重新使用前，均必须用500V兆欧表(俗称摇表)来检查励磁绕组的绝缘电阻。其主磁极绕组、换向极绕组和补偿绕组对机壳的绝缘都要检测，并且这几套绕组之间的绝缘状况也要检测。 所测出的绝缘电阻值若小于0.5M，则说明该直流电动机励磁绕组绝缘已经受潮或严重老化。此时，电动机就需要烘干或浸漆烘干处理，并经再次检测合格后方能投入使用。直流电动机励磁绕组绝缘的烘干可采用灯泡、电炉、电吹风和烘箱、烘房进行。有些使用时间较长励磁绕组绝缘老化的直流电动机，则可在烘干后对励磁绕组再浸漆处

20、理一次，以增强其绝缘能力和提高直流电动机的使用寿命。 经对该直流并励电动机励磁绕组绝缘电阻的检测，用500V兆欧表测量的绝缘电阻值为0.1M,左右。并发现该电动机有很长一段时间未开机运行，因为绕组受潮而导致绝缘电阻降低。通过对该电动机励磁绕组作烘干处理后，绝缘电阻值上升到12 M以上，这时就可以安全地投入运行。2短路故障 直流电动机电枢绕组发生短路故障的情况比较常见，造成电枢绕组及换向器短路故障的主要原因有以下几点。 1）绕组产生短路故障的原因 a电动机长期超载运行使绕组严重发热，绝缘受损而短路； b电刷与换向器之间摩擦下的炭粉、铜屑等残留物累积在换向片之间的沟槽中而产生片间短路； c电枢绕组

21、线圈组之间的高电压，以及换向器激烈换向过程而感生的极高电动势，都很容易击穿绕组绝缘而造成短路； d机械性碰撞导致电枢绕组严重损伤而短路； e被拖动机械轴承损坏或卡住，致使直流并励电动机相当于超载运行，使绕组发热受损短路。 2）检查方法 a外观检查：励磁绕组短路可分为主磁极线圈、换向极线圈、补偿极线圈的匝间短路。绕组发生短路时将会在短路线圈内产生很大的短路电流，并导致线圈迅速发热冒烟、发出焦臭气味以及绝缘物因高温而变色等。除一些极轻微的匝间短路外，较严重的磁极线圈短路故障经仔细目测一般均能找到其位置。 b电阻法检查：用电阻法检测时，应先确定主磁极绕组、换向极绕组和补偿极绕组是哪套绕组短路。然后用

22、电桥表逐一测量该套绕组各磁极线圈的电阻值，当某一磁极线圈的电阻值明显比其他线圈的电阻小时，该磁极线圈内就极可能存在短路故障。电阻法适用于小型直流电机的并励或串励绕组的短路故障检查。当励磁绕组较大时可用万用表或单臂电桥测量，若其电阻值相差5以内一般不必处理。 c直流电压降法：将励磁绕组主磁极线圈按正常连接后再与直流电源相接，然后用直流电压表测量每个主磁极线圈两端的电压降，正常无短路故障时其读数应该相等。若某一个主磁极线圈的电压降偏小，则说明它极可能存在有匝间短路路障，应该返修或更换。当检测时所采用的直流电压较高且其电流接近额定值，则检测的准确性也将越高。如图1.32所示，由于这种接线法与极性检查

23、时的接法相同因而经常采用。 d交流电压降法：其与直流电压降法判断匝间短路的接法完全相同，只不过其采用的是交流电源和交流仪表而已。交流电压降法对匝间短路故障的反应特别灵敏，因而适用于大、中型直流电机的各种励磁绕组和小型电机的串励绕组及换向绕组。这些绕组往往由于匝数少和电阻小，所以用直流电压降法检查其匝间短路时，读数不明显，就不易鉴别其是否存在匝间短路现象。但当采用交流电压降法测量时则只要其中有一匝短路，便会形成一个二次侧短路的自耦变压器电路，其电压降将显著减小，在电压表上就可以明确显示出来。 图1.32 用电压降法检查绕组匝间短路 小型直流电机并励绕组的匝间短路故障检法，可以采用交流电压降法进行

24、检测。不过，由于并励绕组常用漆包圆铜线绕制，其中往往容易产生少数并不影响运行的匝间短路。如果用交流电压降法来检查将会反映出很大的电压差，因而招致一些不必要的怀疑，所以小型直流电机并励绕组还是以用电阻法或直流电压降法为好。 3）绕组短路故障的处理 直流电机励磁绕组短路故障的处理应视其故障位置、损坏情况和绝缘老化程度而定，一般多采取局部修复和整体更换两种方式。如果绕组绝缘并未整体老化且短路线匝又处于线圈表层，那么可对短路的磁极线圈作局部修补处理；如果励磁绕组长年使用，线圈的绝缘已呈老化易碎状态，且短路故障位置又在磁极线圈深层之内，那么此时应重新绕制励磁线圈予以整体更换。励磁绕组短路故障的处理方法如

25、下： a换向极和补偿极绕组的磁极线圈多为粗大的扁铜导线弯制而成，并且一般匝数都比较少。对此类有短路故障的磁极线圈可采取在不变形情况下烧去其旧绝缘层，然后用与原绝缘等级相同的绝缘材料仔细垫放或包扎，并经整形、浸漆和烘干后套上磁极铁心，重新装入直流电动机的机座即可。 b主磁极绕组的磁极线圈均为圆铜线或较小的绝缘扁铜线绕制而成，其匝数较多且为多层分布。如果磁极线圈的短路故障是发生在线圈表层或易于返修的位置，则可采取将短路线匝分离开并以同等绝缘垫隔或包扎好即可；若短路磁极线圈的绝缘已整体老化、碎裂且其短路点又深处线圈内部，此时局部修补已无法解决问题，只有重绕更换新磁极线圈。 案例1.7.9 有一台Z2914、额定功率PN=55kW、额定电压UN=220V、额定转速nN= 1500 rmin的直流并励电动机，其电枢绕组发生短路故障。 分析处理： 经对该直流