直流电机的运行与维护

1模块一电机拖动安全运行管理2模块二直流电机的拖动与维护4模块四交流电机的拖动与检修5模块五控制电机的运行与应用3模块三变压器的应用与检修6模块六交流电动机的变频调速2模块二直流电机的拖动与维护任务一直流电机的运行与维护任务内容

生活中很多地方用的都是直流电机，比如汽车起动机等运输系统、螺纹磨床头架直流拖动系统、实验室里的直流调速系统等等，经常会出现直流电机火花飞溅的现象，经常需要维修碳刷和换向片，那么直流电机具有什么样的结构、应该进行哪些基本维护呢？主要内容步骤一认识直流电机步骤二直流电机的拆卸步骤三直流电机电枢绕组展开图的绘制步骤四直流电机的运行步骤五直流电机换向故障的诊断与检修步骤六直流电机的装配与检测

一、了解电机认识直流电机步骤一二、认识直流电机（一）直流电机的分类步骤一直流电机按励磁方式可分为他励和自励两大类，自励又可分为串励、并励和复励。（二）直流电机的铭牌数据步骤一步骤二直流电机的拆卸拆除连接导线，做好线头对应连接标记做好电机轴伸端与联轴器上的尺寸标记，再用拉具拉下联轴器在端盖与机座接口处做好明显的标记打开换向器端的通风窗，从刷握中取出电刷，再拆下刷杆上的连接线拆去轴伸端的端盖螺钉，把连同端盖的电枢从定子内小心地抽出拆下换向器端的端盖，取出刷架，用纸板将换向器摆好拆除轴承盖螺钉，取下轴承外盖及端盖，如轴承未损坏可不拆卸详细记录拆卸过程中电机的各项数据直流电机拆卸工艺流程步骤二一、直流电机的基本结构（一）直流电机的定子:主要由机座、主磁极、换向磁极、端盖和轴承等组成直流电机定子主要零部件直流电机剖面图步骤二1．直流电机的电枢铁心为什么要用硅钢片制造？能否用铸钢件代替？2．直流电机的主磁极能否用整块的钢加工而成？为什么？电枢的主要作用是实现机电能量的转换，它由电枢铁心、电枢绕组、换向器、风扇和轴等组成。（二）直流电机的电枢步骤二直流电机电枢零部件图直流电机电枢零部件图步骤二直流电机电枢绕组展开图的绘制步骤三单叠绕组展开图NSNS+－++－－11.槽展开2.绕组放置3.安放磁极电刷123456789101112131416152345678910111213141615槽展开绕组放置安放磁极、电刷NNSS步骤三步骤三334567891110121314152145678910111213141512SNNSττττ槽展开绕组放置安放磁极、电刷单波绕组展开图单叠绕组与单波绕组特点比较序号单叠绕组单波绕组1单叠绕组个元件的上层边和下层边分别接在相邻的两个换向片上，同时第一个元件的下层边与第二个元件的上层边接在同一换向片上。通过电刷分成若干条支路，且元件数=换向片数=虚槽数。一个元件的上层边和下层边分别接在相隔较远的两个换向片上，同时相串联的第一个元件的上层边与第二个元件的上层边放在相同极性的相邻磁极下面，它们在空间位置上相距约两个极距。2同一主磁极下的元件串联成一条支路，主磁极数与支路数相同。相同极性下的所有元件串联成一条支路，支路对数恒等于1，与磁极数无关。3电刷数等于主磁极数，电刷位置应使支路感应电动势最大，电刷间电动势等于并联支路电动势。当元件的几何形状对称时，电刷在换向器表面上的位置对准主磁极中心线，此时支路电动势最大。4电枢电流等于各并联支路电流之和，适用于较大电流的场合。理论上只需要一对电刷，但实际上采用全额电刷数，电刷位置应使支路感应电动势最大，电刷间电动势等于并联支路电动势。5理论上电位相同的点要用均压线连起来。单波绕组不需要均压线。步骤三直流电机的运行步骤四根据电磁感应原理：导体在磁场内作切割磁力线的运动时，在导体中就有感应电动势产生。直流发电机的工作原理：直流发电机在原动机的拖动下旋转，电枢绕组中的导体因切割磁力线而产生交变电动势，通过换向器的整流作用，在电刷间获得直流电压输出。直流电动机的工作原理：直流电源向定子主极绕组中通入直流电建立主磁场，通过换向器将直流电变为交变电流通入电枢绕组，电枢绕组中的载流导体在磁场中受到恒方向电磁转矩的作用，驱使电机按恒定方向连续旋转。直流电机在改变外部条件的情况下，既可作电动机运行又可作发电机运行的原理，在电机理论中称为可逆性原理。步骤四二、直流电动机运行时的平衡方程式步骤四（一）直流电机的电枢电动势（二）直流电机的电磁转矩（三）直流电机的电磁功率1.用万用表测量出来的直流电机电枢绕组各换向片之间的直流电阻值是否应该平衡？如果不平衡是什么原因？2.用万用表测量换向极线圈、电枢绕组，如果有短路、开路情况，应如何处理？步骤五直流电机换向故障的诊断与检修一、换向火花产生的原因分析以小组（3-5人）为单位，利用备用直流电机（或直流电机模型），使其运行后观察直流电机电刷周围是否有电火花产生？试分析其产生火花的原因以及解决方法。1.直流电机的主极磁场2.直流电机的电枢磁场空载磁密分布气隙δ极距τ=πD/(2p)磁极极靴的宽度≈75%τ步骤五

磁路从气隙1出发经－电枢齿－电枢轭－电枢齿2－气隙2－主磁极2－定子轭－主磁极1，最后又回到气隙1主磁通、主磁路：由N极出发，经气隙进入电枢齿部，经电枢铁心的磁轭到另外的电枢齿，通过气隙进入S极，再经定子轭回到原来N极。漏磁通、漏磁路：不进入电枢铁心，直接经过相邻的磁极或定子轭。影响饱和程度主磁通交链励磁绕组和电枢绕组，在电枢绕组中感应电势，产生电磁转矩。空载磁密分布步骤五3.直流电机的电枢反应

负载时，电枢绕组通有负载电流，由此产生电枢磁动势Fa，Fa与励磁磁动势Ff共同合成负载时的气隙磁密。电枢磁动势对气隙磁密分布的影响称为电枢反应。电枢磁场磁通密度分布曲线主磁场的磁通密度分布曲线两条曲线逐点叠加后得到负载时气隙磁场的磁通密度分布曲线xBdxBdaxBaxB负载时的气隙合成磁场步骤五(a)主极磁场(b)电枢磁场(c)合成磁场步骤五1、使气隙磁场发生畸变发电机的几何中性线顺着电枢旋转方向偏移，而电动机逆着电枢旋转方向偏移。现象：会使换向火花增大2、对主磁场起去磁作用由于电机一般工作在磁饱和状态，故增磁量小于去磁量，每极磁通略为减少。现象：发电机输出电势减小，而电动机输出转矩减小。电刷在几何中性线上时的电枢反应步骤五电刷不在几何中性线上时的电枢反应这时电枢磁动势可以分解为两个垂直分量：交轴电枢磁动势和直轴电枢磁动势。

电刷顺转向偏移电刷逆转向偏移发电机交轴和直轴去磁交轴和直轴助磁电动机交轴和直轴助磁交轴和直轴去磁（二）直流电机的换向电枢绕组中一个元件经过电刷从一个支路换到另一个支路里时,电流方向改变的过程称为换向。换向火花1.换向条件不好则会在电刷与换向器之间产生火花。2.正常工作时，火花等级不超过1.5级；3.短时过载时，火花等级不超过2级。步骤五步骤五（三）换向火花产生的原因1．电抗电势：换向时线圈中会产生自感电势，因为同时换向的元件不止一个，所以同时换向的元件之间产生还会产生互感电势，两者合称电抗电势，电抗电势加在电刷和换向片之间，击穿稀薄的空气，产生火花。2．切割电势：由于电枢反应的存在，使几何中性线处的磁密度不为零，因此当电枢转过几何中性线处，会在换向元件中会产生切割电动势，切割电势也是产生换向火花的主要电磁原因。3．除了上述电磁原因意外，还有机械（装配方面）、化学（环境因素）等方面的原因。步骤五二、改善换向方法发电机应与顺电枢旋转方向的极性相同电动机应与顺电枢旋转方向的极性相反换向磁极加装原则大型电机常让补偿绕组与电枢绕组串联，使磁势方向与电枢磁势相反，这样在任何条件下，都可以有效地防止环火的发生。（三）定期进行换向器和电刷的维护（一）加装换向磁极和补偿绕组（二）合理的选择电刷，并调整电刷中性线的位置步骤五

利用备用的直流电机，以小组为单位，按照正确的操作方法与步骤，调整电刷至中性线位置，直至直流电机产生的火花达到要求的等级为止。（2）当断开或合上开关时（即交替接通和断开励磁绕组的电流），毫伏表的指针会左右摆动，这时将电刷架顺电动机转向或逆电动机转向缓慢移动，直到毫伏表指针几乎不动，刷架位置就是中性线位置。（1）将励磁绕组通过开关接到1.5～3V的直流电源上，毫伏表接到相邻两组电刷上（电刷与换向器的接触一定要良好）。感应法确定电刷中性线的位置步骤五以小组为单位，利用万用表检测直流电机换向器各换向片间有无短路现象，对有故障的换向器进行故障分析，并采用正确的维修方法进行检修，直至排除故障。请同学们以小组为单位，采用正确的研磨方法，研磨损坏的电刷，直至电刷符合技术要求为止。三、直流电机电刷火花过大常见故障及检修方法序号可能原因排除方法1电刷不在中性线上调整刷杆位置2电刷压力不当或与换向器接触不良或电刷磨损或电刷牌号不对调整电刷压力、研磨电刷与换向器接触面、调换电刷3换向器表面不光滑或云母片凸出研磨换向器表面、下刻云母槽4电动机过载或电源电压过高降低电动机负载及电源电压5电枢绕组或磁极绕组或换向极绕组故障分别检查原因6转子动平衡未矫正好重新矫正转子动平衡步骤六直流电机的装配与检测一、直流电动机的装配用扳手拧紧轴承盖螺钉，安装好轴承及外盖把电枢转子仔细伸到定子内，并按标记固定好外端盖从通风窗用套筒扳手等工具固定好刷架把电刷安放到刷握中，接好连接线，盖上并固定好通风窗按照标注尺寸安装上联轴器再次拧紧两侧端盖，直到电枢转子无卡阻现象用万用表、兆欧表等检测无误后通电试车二、直流电动机装配后的检测与通电试车直流电机的拆卸了解直流电机的种类、铭牌数据、分类等基础知识1.了解直流电机的结构2.掌握直流电机拆卸方法1.了解绕组术语