直流电机结构及故障案例.ppt

1、直流电机故障处理实例鞍钢电气有限责任公司,直流电机是一种将直流电能和机械能相互转换的旋转电机。它既可用作电动机去拖动各种机械负载，也可作为发电机供应不同的直流负荷，这些都是直流电机的可逆性原理决定的。不过，目前在实用中主要还是用作电动机。,直流电动机具有以下一些优良特性： 1、它具有调速平滑、方便和调速范围宽广的优良的调速特性； 2、能够承受频繁的冲击负载，以及过载能力大； 3、可进行频繁的无级快速起动、反转和制动； 4、能够满足生产过程自动化系统各种不同的特殊运行要求等。 因而直流电动机在需要宽广调速的场合或要求有特殊运行性能的自动控制系统中，一直占有十分重要的地位。,直流电机的基本结构:1

2、-直流电机总成；2-后端盖；3-通风机；4-定子总成；5-转子（电枢）总成；6-电刷装置；7-前端盖,定子和转子,直流电机主要由定子（固定部分）和转子（转动部分）两大部分组成。定子的作用是用来产生磁场和作电机的机械支撑，它包括主磁极、换向极、机座、端盖、轴承等。静止的电刷装置也固定在定子上。转子上用来感应电势而实现能量转换的部分称为电枢，它包括电枢铁心和电枢绕组，此外转子上还有换向器、轴等，有的还有风扇。,直流电机结构图片,主磁极 简称主极，用来产生气隙磁场，绝大部分主极不用永久磁铁，而是由主极铁心和套在铁心上的励磁绕组两部分组成，在励磁绕组上通以直流电来建立磁场，产生极、极。由于极、极只能成

3、对出现，因此，主极的极数一定是偶数。在机座内圆上按、交替排列。而主极铁心一般用厚.mm的低碳冷轧板冲片叠压而成,换向极 也是由铁心和套在上面的绕组构成，铁心的材料与主极相同，也有用整块钢制成的。换向极绕组与电枢串联。换向极的数目一般与主极的极数相等，在功率很小的直流电机中，也有是主极数一半的，有的甚至没有换向极。顾名思义，换向极是用来改善换向的，简单的说，换向极装在电枢上的几何中性线上（两主极之间）。电刷则装置在换向器的几何中性线上。这时，换向区域就恰好在换向极下面。换向极的作用是要产生一个磁场，称为换向磁场，以使换向元件切割该磁场而产生一个与电抗电势er方向相反而大小相等的旋转电势ek,随之

4、换向元件内的合成电势为零，从而改善电机的换向。,机座 其主体部分作为磁极间磁的通路，称为磁轭。机座同时又用来固定主极、换向极和端盖，并借底脚把电机固定在基础上。机座一般用铸钢铸成或用厚钢板焊接，对于换向要求高的电机，用薄钢板叠成。,电枢铁心 是用来作为磁的通路及嵌放电枢绕组的。为了减少涡流损耗，电枢铁心一般用厚0.350.5mm的涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成，每片冲片冲有嵌放绕组的矩形槽或梨形槽和一些通风孔。对于容量较大的电机，为了加强冷却，把电枢铁心沿轴向分成数段，每段40100mm，段与段之间空出810mm作为径向通风道。,直流电机电枢绕组结构,电枢绕组 用来感应电势和通过电流，使电机能实现

5、机电能量转换。它由许多用绝缘导线绕制的线圈组成，各线圈以一定规律焊接到换向器上而连接成一整体。小型电机的电枢绕组用圆截面导线绕制并嵌放在梨形槽中，较大容量的电机则用矩形截面导线绕制而嵌放在开口槽中，线圈与铁心之间以及上下层线圈之间都必须妥善绝缘，为了防止电机转动时线圈受离心力而甩出，在槽口加一槽楔来固定。槽楔一般采用环氧酚醛玻璃布板制成。线圈伸出槽外的端接部分，通常用热固性无纬玻璃丝带来绑扎。,换向器1-螺旋压圈；2-换向器套筒；3-V形压圈；4-V形云母环；5-换向铜片；6-云母片。,换向器 换向器的作用是把电刷间的直流电势用机械换接的方法转换为电枢绕组内部的交流电势，其频率为f=pn/60

6、。 换向器是由许多彼此互相绝缘的换向片构成，它有多种结构型式，最常见的一种型式是换向片下部为燕尾形，借助于形钢制套筒、压圈把它固定，并用螺栓把它们紧固使之成为一整体，片与片之间用云母垫片绝缘，换向片与形套筒、压圈之间均用云母制成的形圈和云母套筒绝缘。,线圈与换向器 的连接,电刷装置:1 -刷杆座；2-弹簧；3-刷杆；4-电刷；5-刷握；6-绝缘杆,电刷装置 电刷的作用一是把转动的电枢与外电路相连接，使电流经电刷输入电枢或从电枢输出；二是与换向器配合作用而获得直流电压。电刷装置由电刷、刷握、弹簧、刷杆（刷架）、刷杆座（刷架座圈）和汇流排等零件构成。 电刷放在刷握的刷盒中，由弹簧把它压在换向器表面

7、上，刷握固定在刷杆上，借铜辨把电流从电刷通到刷杆上，彼此互相绝缘的刷杆装在刷杆座上，刷杆数与主极的极数相等。刷杆座的位置是可以调整的，调整刷杆座的位置，就同时调整各电刷在换向器上的位置。,直流电机的基本结构总结,主要由定子、转子两部分组成,直流电机,直流电机的物理模型,直流电机的励磁方式(a)他励；(b)串励；(c)并励；(d)复励,IIa,IIaIf,I=Ia+If,I=Ia,Ifc=Ia,I=Ia+Ifb; I=Ifc=Ia+Ifb,U=E+Ia(Ra+Rj) E=Cen n=U-Ia(Ra+Rj)/ Ce Tem=Cm Ia,电动机不能起动或达不到额定转速 ）进线或主要线路开路 ）并激绕

8、组断路或错接 ）过载 ）起动器故障 ）换向磁极或串激绕组接反 ）激磁电流大 ）电枢绕组或换向器片间短路，并激绕组被机体或其它绕组短路 ）电刷不在中性线上,电动机的转速过高 ）电枢电压超过额定值 ）激磁电流小 ）串激电动机轻载 ）电刷不在中性线上,电动机反方向旋转时电刷火花增大 电动机反方向旋转时电刷火花增大的原因，通常是由于电刷不在中性线上。对于可逆转电动机，必须将电刷严格置于几何中性线上,直流电机温度过高的原因极其防止 ）电压不符合要求 ）电机过载或拖动机械惯量过大 ）电机绕组接地或短路 ）均压线与换向器片间焊接不良或接线错误，主极气隙不均 ）升高片或电枢绕组元件之间，充满了碳灰和油污，除影

9、响通风散热外，还可能引起短路甚至燃烧 ）大电流回路连接不良 ）环境温度太高或电机通风不良,直流电机绝缘故障的原因及处理 ）绝缘电阻过低 ）电枢接地或匝间短路 ）补偿绕组和主绕组故障,直流电机的换向,1. 换向过程？,（假设电刷宽度等于换向片宽度）,电枢旋转时，被电刷短路的元件从短路开始到短路结束， 从一条支路转换到另一条支路， 电流改变了方向。 换向元件中电流的这种变化过程，称为换向过程。 从换向开始到换向结束所需时间，称为换向周期,直线换向,如果换向元件中电势为零， 则在被电刷短路的闭合回路中不会有环流。 换向元件中的电流由电刷与相邻两换向片的接触面积决定。变化曲线时一条直线， 称为直线换向

10、。,但是换向过程中， 不可能没有电势！,2. 换向元件中的感应电势,(1) 电抗电势er,换向元件中由于换向电流的变化所引起的自感电势和互感电势之和，称为电抗电势。,Lr：换向元件的电抗系数， 包括自感和互感,er的平均值：,设电刷宽度bs等于换向片宽度bk， 换向片数为K，,换向周期Tk：,电抗电势的特点,电机负载越重或转速越高， 电抗电势越大。,电抗电势的方向阻止换向电流的变化， 因此er的方向必与换向前的元件电流ia的方向一致。,换向元件所处的几何中线处，主磁场几乎为零； 电枢反应磁势所产生的磁通a正好穿过换向元件。 电枢旋转时， 换向元件切割a 所生电势ea称为旋转电势。,（2）旋转电

11、势,旋转电势 的特点,设换向元件匝数为Wk，电枢反应磁势在换向元件处所生的磁密为Ba， 则ea的平均值：,特点：,（1） ， 负载越重或者转速越高， 旋转电势也越大。,（2） 据右手定则， ea的方向总是与换向前元件中的电流方向相同， ea与er 方向一致，也是阻碍换向的。,（3）电刷下产生火花的原因,换向元件中存在两个方向相同的电势er和ea， 合成电势：,合成电势在换向元件闭合回路中产生的环流：,由闭合转为断开时，由ik建立的电磁能量以火花的形式释放出来。,改善换向的方法,减少换向元件的感应电势和旋转电势，可以有效地改善换向。最有效的办法：装换向极。,抵消电枢反应磁势，使ea0,建立Bk，

12、产生ek，使,安装换向极的要求,换向极应装在几何中性线上;,换向极的极性使产生的Bk方向与电枢反应磁势的方向相反。,换向极绕组必须与电枢绕组串联，使在任何时候， eker,在无换向极的电机中，把电刷从换向器上的几何中性线移开一个适当的角度，使换向区域也跟着从电枢上的几何中性线移开一相当角度而进入主极之下，利用主磁场来代替换向极所产生的换向磁场，也可获得必要的旋转电势以抵消电抗电势。在发电机中，电刷应自几何中性线顺着电枢旋转方向移过一适当角度；而在电动机中，则应逆着电机旋转方向移过一适当角度。,这种方法有两个严重缺点。其一是移刷后产生去磁作用的直轴电枢反应，使发电机电压降低，使电动机的转速升高。

13、特别是电动机，移刷后应经过试验，以防止出现转速随负载增加而上升的不稳定现象。其二是由于电抗电势er随负载而变化，因此必须随着负载的变化而不断调节电刷的位置，这就很难办到了。所以，这种方法现在很少采用，只在个别小容量直流电机中才用到。,加换向极后的结构图,环火及其防止,电枢反应使气隙磁场发生畸变， 使处于Bmax处的元件的感应电势增大。 当片间电压Uk超过一定值时， 换向片间产生火花，称为电位差火花。,电位差火花与换向火花连成一片， 构成环火。,防止环火的措施：在主磁极的极靴装补偿绕组， 并与电枢绕组串联。产生的磁势方向与电枢反应磁势相反。,换向故障的原因、征象及处理 换向火花的等级标准,换向火

14、花产生的原因 ）机械性原因 ）电磁性原因 ）电刷及其他原因,机械性原因 ）电刷振动 ）电刷压力和刷握位置调整不当 ）电刷与换向器表面接触不良,电磁性原因 ）电刷位置不在中性线上 ）换向极过强或过弱 ）换向极磁路饱和 ）电气故障方面原因 换向极或主极绕组极性接反 电枢绕组元件或升高片之间短路 升高片、并头套开焊,电刷及其它原因 ）电刷选用不当 ）电刷过窄或过宽 ）负载及工作条件方面的原因,在换向周期内，换向元件中的电流从+ia变到-ia，这就要求产生一个换向电流： i=ia(1-2t/Tk)+(er-ek)/Rb=iL+Ik 其中iL =ia(1-2t/Tk)为直线换向电流 当t=0时， iL=

15、 ia；当t= Tk时， iL=-ia Ik= (er-ek)/Rb为附加换向电流 当(er-ek)0时，换向磁场弱延迟换向 当(er-ek)0时，换向磁场强超越换向 Rb 是电刷与换向片对附加换向电流的接触电阻： Rb = Rb Tk/t+ Tk/(Tk-t) Rb为换向片与电刷完全接触时的接触电阻,选用电刷时必须考虑电刷的工作条件（如换向器的圆周速度等）和电刷本身的各项性能。我们把电刷分成两个方向，一个方向是负载电流从电刷引线经刷体流向换向器（或者相反）的方向，称为纵向；另一个方向是在换向的一瞬间电刷短接换向线圈元件时换向电流流经电刷的方向，称为横向。为了改善换向，我们希望这两个方向的电刷

16、刷体电阻不一样纵向电阻越小越好，横向电阻越大越好。,为了达到增大横向电阻的目的，可以把一个电刷沿纵向劈开成两层或几层，中间用绝缘胶粘住，这就是分层电刷，显然其横向电阻增大。而双电刷则是在一个刷握盒里放两个电刷，即两个电刷当成一个电刷使用，也有类似作用。 另外，可以选择宽一点的电刷或者使一排电刷相互错开，来扩大换向区。因为这样既可以减小电抗电势，又可降低电刷的电流密度。但是电刷也不能太宽或者错位太多，否则进入到主极磁场区域，即使在空载时也有火花。,同组电刷的刷握应排列在平行机轴或换向片的直线上。如果刷握排列参差不齐，虽然相当于增大了电刷宽度，可是其前、后电刷边缘的电流密度都增大了，相当于点接触，

17、容易产生换向火花。电刷的错位同样有利亦有弊。,案例：有一台长期闲置的直流电动机将重新投入使用，其起动前应做哪些准备工作。 1、仔细清除直流电动机内外部分长期积聚的灰尘和污垢； 2、用手转动转轴的轴伸端，以检查电枢的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、应检查换向器表面是否圆整、清洁和光滑。如果有杂质污垢则应使用柔软干净的棉布粘浸酒精或汽油将其擦除； 4、逐一检查刷架是否固定在规定的正确位置上；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。 5、

18、将电动机接线板处各绕组的引接线头用砂布打磨干净，并测量各绕组的直流电阻，以检查电机是否存在短路或断路故障； 6、测量各绕组对机壳（也称对地）及各绕组之间的绝缘电阻以检查绝缘强度。若用500V的兆欧表进行测量，测得的绝缘电阻值如小于1M 时应进行烘干处理。,案例2：有一台Z3-51-4、额定功率5.5KW、额定电压220V、额定转速1500(r/min)的直流并励电动机，接通电源后不能起动。 通常，直流电动机通电后不能起动可能主要为以下原因所造成： 1、电源电压过低、电源容量过小和电源线路熔断器高温熔断； 2、电动机励磁绕组或电枢绕组及其电路存在接地、断路； 3、电刷接触不良、换向器有油污杂垢、

19、电刷位置偏移或弹簧压力不够； 4、起动变阻器接线错误或接触不良、阻值过大或所拖动负载过重； 经对该电机全面检试，查明其不能起动的原因系电刷接触不良和换向器表面油污所致。在用细布粘酒精仔细擦净换向器表面并重新研磨电刷吻合面后，电动机已顺利起动正常投入运行。,案例3：有一台Z3-62-4、额定功率5.5KW、额定电压220V、额定转速750(r/min)的直流并励电动机，起动后出现转速过高，换向器伴有强烈火花。 直流并励电动机起动以后发生转速过高，换向器上伴有强烈火花，一般多由以下原因所引起： 1、电动机励磁绕组的回路电阻过小（匝数少）； 2、电动机励磁绕组存在较严重的短路或断路； 3、电刷位置偏

20、移已不在规定的正常位置上。 经对该电机全面检试，查明电动机转速过高且换向器上伴有强烈火花的故障系因励磁绕组发生杂间短路所致。用电桥测试找出有匝间短路故障的主磁极线圈后，拆开检查发现短路线匝较多且烧损严重，其位置又处于线圈中段，已无法进行局部修理。经更换一只新绕制的主磁极线圈后，该电机起动后其转速恢复到额定值且换向器火花也归于正常。,案例4：有一台30KW、额定电压220V、额定转速1500(r/min)的直流并励电动机，运行时电刷下火花过大。 直流电动机电刷下火花过大是最常见和原因最复杂的故障。它既有机械原因又有电气的原因，故障的常见原因如下所述： 1、电刷位置偏离中性线，致使可逆转运行直流电

21、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、各电刷握在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、片间云母突出、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、电动机的换向磁极的极性接反或断路，也将造成换向器上有剧烈火花。 经对该电机仔细全面地检试，查明电刷下火花过大的故障系由于换向极绕组两根线端接反。将其对调连接后电动机已顺利起动

22、并转入正常运行。,案例5：有一台Z3-83-4、额定功率75KW、额定电压220V、额定转速1500(r/min)的直流并励电动机，运行中发现电刷与换向器温度很高。 直流电动机电刷与换向器温度高，一般多由以下原因引起： 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。 经对该电机仔细全面地检试，查明电刷与换向器在运行中温度很高的原因为电刷弹簧压力过大所致。通过重新选配更换新弹簧并细心调整压力，电刷、换向器温度高的故障得以消除，该电机已正常运行。,案例6：有一台额定功率

23、22KW、额定电压220V、额定转速1500(r/min)的直流并励电动机，运行中发现换向器表面烧伤。 通常直流电动机换向器表面出现烧伤的故障，多由以下原因引起： 1、电枢绕组线圈元件线端与换向片焊接处脱焊或断线； 2、电动机的电刷刷距、极距不相等； 3、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。 经详细检查该电机，发现换向器表面烧伤的故障系因换向器表面失圆变形而引起。在通过将电枢上车床把换向器校正车圆后，该电动机重新投入运行时其换向器火花即完全归于正常，换向器表面烧伤的故障得以处理。,案例7：有一台Z3-72-4、额定功率22KW、额定

24、电压220V、额定转速1500(r/min)的直流电动机，运行中发现某极下的火花明显比其他极下的大。 直流电动机发生此类故障通常有以下两种原因： 1、刷架上的电刷间隔距离不均匀； 2、电动机定子的主磁极或换向极绕组发生匝间短路。 经对该电机反复测试，查明该故障系因一换向极线圈内存在较严重匝间短路而引起。在对该换向极线圈重新包垫绝缘后，电枢经过某极下火花加大的故障得以消除。,案例8：有一台Z3-83-4、额定功率75KW、额定电压440V、额定转速1500(r/min)的直流他励电动机，运行中发现电枢绕组过热。 直流电动机电枢绕组过热，原因主要有以下几点： 1、电源电压过高或过低； 2、电枢绕组

25、线圈元件或换向器片间发生短路； 3、电枢绕组重绕时部分线圈元件线圈被接反或接错； 4、电动机的定子与转子大面积相擦。 经对该电机详细检查后，发现电枢绕组过热系因换向器片间短路引起。采取一直流电压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的方法进行测试。若所测得得电压数相同且有规律，表明绕组与换向器良好；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沟槽中的金属屑、电刷粉尘等彻底消除。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

26、正常，说明换向片间短路已被修复。电机投入运行后，发热故障消除。,案例9：有一台Z2-91-4、额定功率55KW、额定电压220V、额定转速1500(r/min)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。 直流电动机定子励磁绕组过热故障，通常多由以下原因产生： 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有匝间短路； 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、电动机冷却条件太差。 经仔细测试该电机，查明其励磁绕组过热的故障系因励磁电流大幅超过额定值所致。通过

27、对电源电压、电动机磁场电阻和转速的综合调整，该电机励磁绕组过热现象已经消除。,案例10：有一台Z3-81-4、额定功率40KW、额定电压220V、额定转速1500(r/min)的直流并励电动机，运行时出现转速过低且不均匀转动的现象。 直流并励电动机发生此类故障一般多由以下原因产生： 1、电源电压太低； 2、电刷位置偏移出错； 3、换向器片间短路； 4、电枢绕组线圈元件短路； 5、换向极绕组极性接错； 经仔细测试该电机，逐一排除了多项故障因素，查明其转速不正常故障系由电源电压太低所致。将电源电压调整到额定值，该电动机转速即恢复到额定值。,案例11：有一台ZQ-6-4、额定功率60KW、额定电压6

28、00V、额定转速2500(r/min)的直流复励电动机，运行时出现转速太高的故障。 直流电动机在运行中出现转速太高的故障通常由下述几种原因产生： 1、并励或串励绕组匝间短路； 2、并励绕组磁极线圈极性接错； 3、并励电路电阻过大或断路； 4、复励电动机的串励绕组极性接错； 5、串励电动机的负载过轻； 6、主磁极的气隙过大。 经仔细全面的测试该电机，查明其在运行时转速过高的原因为并励绕组磁极线圈极性接错所致。在更正其错误接线后，该电动机转速即恢复正常。,案例12：直流电动机励磁回路中装置放电电阻。 在直流电动机的励磁回路断开时，因自感作用将在磁场绕组两端产生很高的感应电动势，该电动势对绕组匝间绝

29、缘极可能造成损伤。为消除这种危险就常在磁场绕组的两端并联一个电阻，这个电阻就称为放电电阻。放电电阻因与磁场绕组构成回路，一旦出现很高的危险感应电动势，此时就会在回路中形成短路电流，从而将磁场能量消耗在放电电阻内。放电电阻的阻值应选择适当，阻值过大会使断开时的感应电动势过高；而阻值过小时则又将使灭磁时间过长。根据经验，放电电阻的阻值宜等于励磁回路电阻的4倍。 加装图中的整流二极管要注意其极性，保证在正常工作时整流器中电流不能通过，但当切断线路电源时电流却能流通。图中箭头表示自感e的方向。正常情况下电源产生的电流在磁场中从a流向b；而在切断电源时则根据楞次定律得知，自感电动势总是企图保持原来的状态

30、即保持原来的电流。因而，自感电动势必然是b点为正电位而a点为负电位，整流器中的电流就畅通无阻。增加了对绕组匝间绝缘的保护。,案例13：有一台Z2-101-4、额定功率55KW、额定电压220V、额定转速1000(r/min)的直流并励电动机，在运行中出现振动的故障。 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、电枢铁芯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没拧紧； 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。 经仔细全面的测试该电机，查明电动机的振动系其因地脚

31、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并投入正常运行。,案例14：有一台Z2-81-4、额定功率30KW、额定电压220V、额定转速1500(r/min)的直流并励电动机，负载运行时发生轴承发热并伴有噪声的故障。 经仔细检测该电机，查明其轴承发热并伴有噪声的故障为轴承滚珠磨损严重所致。在更换同型号、规格的新轴承后，故障得以消除。,案例15：有一台Z3-72-4、额定功率22KW、额定电压220V、额定转速1500(r/min)的直流他励电动机，运行中发生电枢与定子铁芯相擦（也称扫膛）的故障。 直流他励电动机出现电枢与定子相擦的故障，一般多为以下几种原因引起： 1、电枢

32、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。 经仔细检测该电机，发现电枢与定子相擦系由端盖止口严重磨损和变形引起。在重新更换新端盖以后，故障得以消除。,案例16：有一台Z2-81-4、额定功率30KW、额定电压220V、额定转速1500(r/min)的直流并励电动机，其电枢绕组出现接地故障。 直流电机电枢绕组接地故障多表现为槽口或槽内对地击穿、线圈端部对支架击穿以及换向器对地击穿等。电枢绕组产生接地故障的原因一般有以下几点： 1、长期闲置导致绝缘严重受潮； 2、超载运行绕

33、组发热使绝缘受损接地； 3、机械碰撞使电枢绕组受损； 4、制造不良存在质量缺陷。 经仔细检测该电机，查明其电枢绕组接地故障是因维护保养拆装电动机时，不慎将电枢绕组局部碰伤所致。在将倒伏于电枢绕组线圈上的槽口钢片拨开加垫绝缘后，故障得以消除。,案例17：有一台Z2-91-4、额定功率55KW、额定电压220V、额定转速1500(r/min)的直流并励电动机，其电枢绕组发生短路故障。 直流电动机电枢绕组发生短路故障的情况比较多，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、电动机长期超载运行使绕组严重发热，绝缘受损而短路； 2、电刷与换向器之间摩擦下的碳粉、铜屑等残留物，累积在换向片之间

34、的沟槽中而产生片间短路； 3、电枢绕组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； 4、机械性碰撞导致电枢绕组严重损伤而短路； 5、被拖动机械轴承损坏或卡住，以致直流并励电动机相当于超载运行，使绕组发热受损短路。 经仔细检测该电机，查明其电枢绕组短路故障是因换向片间碳粉、铜屑引起短路，继而使电枢绕组个别线圈形成短路。将短路两换向片间沟槽用锯条清理干净后，发现电枢绕组的短路线圈损伤轻微不影响使用，故投入运行后，短路现象消失。,案例18：有一台Z2-92-4、额定功率75KW、额定电压220V、额定转速1500(r/min)的直流并励电动机，其电枢

35、绕组发生断路故障。 直流电动机电枢绕组发生断路故障的原因，常见的一般有以下几种： 1、电动机超载致使换向器过热造成线端脱焊而形成断路； 2、电枢绕组因发生短路、接地故障而将线圈线匝烧断； 3、机械性碰撞将电枢绕组撞断； 4、制造工艺不良，在将电枢绕组线圈元件接至换向片被拉得过紧或线端在去除绝缘漆膜时受到损伤。 经仔细检测该电机，查明其电枢绕组断路故障是因电动机超载运行致使换向器过热而造成线端脱焊所致。在找出脱焊的断路点并重新焊接牢固后，故障得以消除并正常投入运行。,案例19： 某轧钢直流电动机，4560kW，运行时，换向器侧有异常声音，停机检查。发现换向器有的片间云母突出，有碳粉沉积，有磨损。

36、解决办法是挠钩倒棱，正常运行；有条件的情况下，车削换向器。经挠钩倒棱处理，运行时异音消除。 检修时，车削换向器。拆下一半刷架，另一半旋转90，给定爬行状态6rpm，送电，电刷下火花严重，电机有飞车迹象。经检查，该电机为12极，剩下的一半刷架旋转90后，电刷的极性正好相反，调整30后，正常车削。,案例20： 某轧钢直流电动机，3700kW。风道漏水，水汽进入到电机，经吹风风干，测绝缘电阻合格，准备运行。投励磁，发现励磁加不上去，电流大，而且出现打火现象。打开风挡检查，发现励磁连接线崩坏。原因是：励磁连线正、负之间用绝缘卡固定，并用绝缘绳绑扎，经水汽浸入，加之绝缘卡表面导电粉尘作用，使正、负连线短

37、路，造成事故。 拆除旧的绝缘卡，把连线用绝缘带绕包，然后垫入新的绝缘卡，并用绝缘带绑紧。同时处理主磁极绕组崩坏的表面，用酒精搽除灰尘，最后涂抹绝缘漆，经吹风风干，10分钟后，送电运行。,案例21： 某钢厂一台直流电动机。转子绕组经过全卷后，无法运转。经检查发现，其绕组节距有问题，差一片。经重新下线后，运转正常。 该电机电枢绕组为单波绕组，差一片就变成了双波绕组，其支路数增加了一倍，从电路上来讲，一路变两路，电阻为原来的1/4，会使电流增大。从磁路上讲，其匝数为原来的1/2，无法形成正常的磁通。,案例22： 一台直流电动机组装后空载试验。在额定励磁、额定转速下运行，空载电流达到180A（比规定要

38、求大10倍左右），而且转子铁心发热严重。怀疑其节距有问题或上下层间短路，该电机的绕组为单蛙绕组（由单叠绕组和复波绕组组成），经检查其叠、波绕组的接距均正确。电机能够运行到额定转速，上下层间短路的可能性也不大。后经仔细检查发现，其叠、波绕组的配合接距有误。改正后，运行正常。,案例23： 2007年3月20日，无缝厂热一车间穿孔电机3000KW直流电机电刷在负载状态下发红将刷握烧损现象分析： 1、该电机没有更换电刷前从未有电刷发红现象，原电刷牌号为D214，更换的牌号为D215，换牌号的原因为D214电刷前边缘经常容易损坏； 2、D215电刷为哈尔滨产，负载状态下在同一排电刷中偶尔有一块发红，瞬间

39、即可消失并频繁出现此现象； 3、分析原因：D215电刷质量有问题，技术指标达不到标准； 4、该电机负载状态下过电流。,案例24： 2007年6月25日无缝厂热二车间2DB电机1325KW（直流）2DA电机1325KW（直流）运行中转子放炮，端部绕组崩坏。两电机自上线以来换向器升高片均多处多次断裂维修，分析原因有： 1、升高片材质有问题； 2、升高片与并头套焊接时工艺有问题； 3、换向器与轴装配公差过盈选择有问题。 本次事故原因经分解绕组观察分析得知绕组层间绝缘量少且防护部位不规范，造成层间短路引起放炮。本次抢修两转子绕组均重卷且转子波绕组均改为整元件去除后部波绕组并头套避免施工隐患，但同时也给

40、绕组制作嵌线施工带来难度。 本次2DA、2DB两台直流1325KW电机施工项目： 1、两转子绕组重卷，旧绕组全部拆除，新绕组重新制作； 2、两转子升高片全部更换，采取断掉隐患再接工艺（硬焊）。 3、两定子常规耐压试验，包括清洗、干燥等施工工艺过程； 4、两转子轴承全部更换为进口SKF轴承：23944C3和NU1038C3。 6月28日了解到，该换向器为三环结构：前压圈、后压圈和中间套筒。装配后后压圈与套筒之间圆周方向靠3个圆柱销固定。本次事故的真正原因是圆柱销脱落失效造成松动使换向器在圆周方向移位使升高片断裂。本次维修中将圆柱销装配后点焊来消除隐患。,案例25：北营钢厂700KW直流电机,运行

41、时，温度急剧升高，维护人员立即停机检查，用手盘车盘不动转子，分解后发现转子无纬带甩开、转子绕组线圈甩出铁心槽内、转子线圈摩擦定子磁极铁心、转子绕组烧坏。 故障原因：该电机转子绕组固定结构为没有槽楔的固定方式，是采用无纬带绑扎结构的形式，由于制造厂无纬带绑扎质量不良，电机在运行时无纬带受离心力的作用而向径向甩开，转子绕组没有了固定而甩出槽内，定、转子相擦磨破绝缘，导致绕组烧损。定子线圈由于没有伤到绝缘而没有受到影响。 修复措施：拆除转子旧线圈及无纬带，重新制作线圈、嵌线；转子绕组嵌线后与升高片焊接；选用网状无纬带，重新绑扎，绑扎前预热转子，绑扎厚度不允许少于7层；绕组浸漆、干燥；定子吹风清扫；试

42、验。,案例26：北营钢厂2400KW直流电机,换向器崩损、电刷及刷盒、刷架绝缘垫圈崩坏、转子绕组烧坏。 故障原因：由于该电机运行环境粉尘很大，整流子3锥面处进入灰尘，造成片间短路，进而使蒸馏子、刷架及绕组烧损。 修复措施：分解换向器，更换压圈3锥面处的云母绝缘、更换片间云母片，重新装配换向器，车削换向器，挠沟倒角。更换新的电刷、刷盒及刷架绝缘垫圈。电枢绕组全卷。最后经检验合格出厂。,换向器损坏情况：,电刷、刷盒及刷架绝缘垫圈损坏情况：,案例27：鞍钢某厂3280KW直流电机运行时，电机换向器火花严重，现场维护人员停机检查，发现换向器升高片有部分断裂现象。 故障原因：换向器升高片材质不好，在电机

43、正反转运行时，由于材料疲劳产生断裂现象。 修复措施：拆除转子旧线圈，把线圈与升高片连接处烤掉，沿升高片根部270mm处断开，断面为45斜角，选用材质优良的冷拔紫铜带，接口处也为45斜角与原升高片对接并采用银铜焊接。转子绕组重新嵌线。绕组浸漆、干燥。最后经检验合格出厂。,升高片断裂再接情况：,升高片接后情况：,案例28：鞍钢某厂34KW直流电机运行时，电机负荷侧轴伸断裂。 故障原因：电机运行环境较差，经常过载运行，造成轴伸疲劳断裂。还有可能是转轴的设计强度不足，没有充分考虑电机的过载运行情况。 修复措施：该电机曾多次出现转轴断裂现象，修复措施为接轴或更换新轴。接轴按照电气公司标准一般在轴承台内侧

44、的第二个轴台上，材质如果无特殊要求为35#或45#锻钢。,轴断裂情况：,案例29：鞍钢中板厂二辊3700KW直流电机经常发生滑动轴承研瓦事故，而且事故发生在每次起动后的短时间内。 故障原因：电机有轴电流存在，电机在运行时，由于转轴与轴瓦之间有油膜存在，轴电流的破坏作用得到抑制，而在停机起动瞬间，轴电流通过转轴与轴瓦，从而迅速使轴瓦发热造成研瓦事故。 修复措施：在电机轴的负荷端安装接地电刷降低轴电压。并对非负荷端轴承进行绝缘处理以断开轴电流的流通路径，具体方式是在轴承座下方垫上绝缘垫板。经过处理后，消除了由于轴电流而发生的研瓦事故。,案例30：鞍钢无缝厂热二车间轧管主电机1325KW直流电机，年

45、修后试车，200rpm时运转正常，当转速升至500rpm时，换向器部位突然发生弧光短路（放炮），将换向器表面崩黑，且最下方一排刷握均变黑，换向器端部倒角部位整个圆周均有铜珠。 故障原因：根据故障现象分析认为是电枢回路短路所引起的事故。解开电机前后风挡检查，发现有一电刷刷辫与换向器升高片相摩擦，并有烧痕，刷辫的的绝缘已经烧损崩坏多股。正是由于此处短路造成放炮事故。 修复措施：对换向器烧损的部位进行打磨，挠钩倒角，更换烧损的电刷，确认电刷的刷辫绝缘良好并与换向器升高片保持一定的距离。重新试车，一切正常。,案例31：鞍钢大型厂万能轧制线3500KW直流主电机电枢系统在停机约2小时后出现接地信号，经排

46、查确定接地部位在电机转子，但查找具体的接地点很困难。为生产需要，只能把接地信号解除，送电运行（一点接地可以运行，如果两点接地，使接地电流构成通路，将引起重大事故），该电机绕组未见异常（如糊味、火花等），决定在小修时进行仔细排查处理。 修复措施：小修时，将电机的风挡拆除，卸下刷架，把定子的上部抬出，然后利用电焊机对转子绕组通入大电流，发现负荷侧第三段铁芯风道处转子绕组上线与下线结合部位（上层线圈）烧糊变色，即接地点。经过绝缘处理，消除了接地故障。,案例32：鞍钢无缝厂热二车间1325KW直流电机运行时，换向器与电刷发出异常声音，这种声音以往从未出现过。经过测试观察分析，认为此声音为环境因素所至，

47、当时的室外气温为-17，造成室内空气寒冷干燥，使换向器周围空气湿度不足，从而引起换向时的异常声音。这种声音会随着气温的回升，空气湿度的增加逐渐消失。 经过一段时间，外界气温回升， -8 4，异常声音基本消失。,案例33：鞍钢热轧带钢厂1700生产线的轧钢主电机5520kW直流电动机原为鞍钢第二初轧厂的轧钢主电机，为发电机组供电。由于鞍钢总体改造的需要，重新安装在热轧带钢厂1700生产线上，改为可控硅供电方式。可是运行几年来，一直存在换向火花，火花等级达到2级，有时甚至达到3级，换向器表面烧灼严重，虽然经过多次常规处理，但是效果不明显，没有从根本上解决问题，加大了电机维护人员的工作量，并且电机不

48、能满负荷运行，严重影响了热轧带钢的产量和效益。经仔细观察，发现换向火花的状态很象是换向过补偿，即换向极磁场过强。在机组供电时，虽然换向极磁场过强，但电流波形平稳，火花不明显。在可控硅供电的直流电机中，由于火花中含有交流分量，火花就大一些。经过计算证明换向磁场过强，需要加以调整。调整的方案是在换向极绕组和补偿绕组的回路上并联分流电阻和分流电抗器，通过调整分流回路的电阻值可以调整其补偿度，使其在1.21.3之间达到一个最佳的数值。分流电抗器则有两方面的作用：一是当负载急剧变化的过程中，阻碍电流通过，这样就加大了换向磁场与补偿绕组的作用。当负载平稳的时候，它分掉一部分电流，使换向磁场与电枢磁场相匹配。二是它可以减少换向时间常数，使负载在急剧变化的过程中，换向磁场快速