雙轉向直流電機故障分析與檢修

李建

摘要：雙轉向直流電機在運行中常常發生各種故障，影響電機的正常運行，了解并掌握電機的運行狀態、故障與發生故障的原因，對于指導制定檢修故障具有重要的意義。本文從直流電機的工作原理、電機的故障與診斷和電機的檢修等方面做了分析與總結。

關鍵詞：雙轉向直流電機；電機故障；檢修；工作原理

電機在運行中，往往出現不可測的故障，影響生產的效率。因此，如何了解和掌握電機的運行狀態，尤其是各種故障發生的條件和原因，對于制定預防、檢修方案具有重要作用。本文分析直流電機工作原理的基礎上，探討了其故障的分析與檢修。

1.雙轉向直流電機的工作原理

1.1直流電機的結構分析

雙轉向直流電機的結構一般比價復雜，這是相對于交流電機而言的。電機主要由電樞、磁系統和電機外殼等組成。

電樞主要由鐵芯繞組、換向器和電樞軸組成。鐵芯是電樞的導磁部分，用來嵌裝繞組，由涂絕緣漆的硅鋼片迭裝而成；電樞軸前后有二個活動支座，分別通過軸承與電機外殼定位；換向器一般有二種，圓柱形和盤形，裝配好的換向器通過電刷向旋轉的電樞線圈供電并改變電流方向，它有一個工作面，使安裝在電機刷握內的石墨電刷在其工作面上相互滑動。磁系統的作用是產生主磁通與換向磁通，通常由磁軛、主極、負極和線圈滑環機構等組成。磁系統也有二個活動支座，前活動支座通過軸承固定在電樞軸上，使磁系統能繞電樞自由轉動，后活動支座通過軸承固定在電機殼體上，使磁系統能自由轉動。磁系統和電樞之間的間隙叫氣隙，氣隙的大小，決定磁通量的大小，如果氣隙較大的話，漏磁就多，那么電機的效率就會降低，如果氣隙太小，就容易發生機械故障。因此，需要將氣隙控制到一個合理的數值，才能達到最佳效果，一般小容量電機中，氣隙為0.5～3mm，大型電機氣隙為5～12mm。

1.2直流電機工作原理

電機有兩種類型，一種是電動機，一種是發電機，本文分析的均為電動機。普通的直流電動機的工作原理如下：定子主磁極鐵芯上，纏繞有勵磁繞組，在繞組上通過一定方向的電流，就能夠產生磁場；轉子電樞繞組鑲嵌在電樞鐵芯槽中，與換向器相連接。其中，電樞繞組主要由外部電源供給直流電流，通過一定的電流后，在受電磁力的作用下，就會產生一定的電流，最終產生電樞旋轉、轉矩和磁力作用等。

一般的直流電動機都是單轉系統，所謂單轉就是只有電樞轉動，磁系統固定不轉，而雙轉向直流電機就是不固定磁系統，并且給它旋轉的條件，也就是說當載流導體切割主磁場受到一個電磁力矩的作用時，通過導體磁場與主磁場相互作用，主磁場也受到一個與前方向相反大小相等的反磁力矩，在這個反力矩的作用下，磁系統和電樞同時反向旋轉。

2.雙轉向直流電機的常見故障與診斷分析

雙轉向直流電機的結構異常復雜，所以故障也具有多樣性的特點，產生故障的原因也比較復雜，根據經驗總結，雙轉向直流電機常見故障和一般直流電機大致相同。

2.1機械性故障

直流電機的機械性故障，包括軸承損壞，傳動異響、安裝松動以及基礎變形等等。而發生上述故障的原因，主要是電機本身的原因，包括電樞動平衡遭到破壞、機座端蓋與電樞不同心和軸承故障等等，而處理的措施包括重新校平衡、更換軸承與及時調整等[2]，具體見下表：

2.2電氣故障

（1）電機運行過程中，由于溫度升高而造成的故障，包括電機過載、電樞線圈和磁系統短路和斷路等。

故 障 及 原 因 處 理 辦 法

電機過載 檢查電壓、電流值，并查明原因，消除電機過載。

冷卻系統異常 檢查冷卻系統，清理調整冷卻系統，使其恢復正常；檢查進風口濾網、過濾器濾網是否干凈，如比較臟，則更換濾網；檢查冷卻水壓力是否正常，確保冷卻水壓力正常。

電樞線圈短路 離線檢修損壞部位，方法：在低壓直流電源上串入800歐姆電阻，然后接在換向片的1和9上，用萬用表電壓檔分別接在電樞軸和換向片上，好的換向片電壓大致相同，當接到接地繞組上時，電壓讀數很小或為零。這樣可以判斷電樞線圈是否短路，如果發現短路一般建議返回生產廠修理。

電樞線圈斷路 換向器豎板或并頭套脫焊，首先目視可以發現換向器表面因過熱而明顯變色，然后可以通過用萬用表測量相鄰兩換向片間直流電阻來確認，如果某一組讀數異常就可以定位故障，如果發現斷路問題一般建議返回生產廠修理。

激磁繞組接地短路 電機如果發生漏電可能就是有一處繞組接地，若有二處同時接地就是短路，非常危險。檢查辦法是：在被測繞組二端接上低壓直流電源，用萬用表的一端接磁軛，另一端接各磁極線圈的一端逐個檢查，電壓最小即為接地點。如果是絕緣材料損壞造成的接地，可把接地線圈用絕緣帶包扎好，假如已經燒毀整個電機返生產廠家大修。

激磁繞組斷路 多是因為焊接不牢或震動松脫造成的，檢查辦法是：在被檢查的繞組線圈上接入低壓直流電源，然后用萬用表測量各串聯線圈的電壓，如果電壓為零則正常，反之代表斷路。如果短路是因為線圈連接斷開，可以焊接；如果是線匝斷線，電機返廠檢修。

（2）由于電刷火花誘發換向片燒黑的故障。

故 障 及 原 因 處 理 辦 法

電刷接觸不良 研磨電刷，確保接觸良好，恢復電刷的靈活性。

電刷壓力不均 更換刷握，確保刷壓大小相同，符合相關的標準，

電刷不等分或位置不準確 適當調整

電刷磨損嚴重 更換新電刷

換向器云母片突出 按技術條件銑換向片云母槽，然后什錦銼倒棱，

換向器表面不干凈、粗糙、蝕刻或灼傷 用0號砂紙研磨后用無水乙醇擦拭、氮氣吹干，保證其凹凸程度在0.2mm以內；

（3）由于電機絕緣性下降而造成的故障。

故 障 及 原 因 處 理 辦 法