直流電機的維護與檢修

張強

摘 要：文章主要闡述了直流電機維護與檢修情況，介紹了直流電機的構成和工作機理，著重對碳刷、壓簧和刷握、換向器、電機冷卻器和電機其他部位的的維護與檢修進行重點闡述。

關鍵詞：直流電機；維護；檢修

引言

直流電機一般是指直流電動機，是將直流電所產生的電能轉變為機械能量的旋轉電動機。它能夠使直流電電能和機械能相互轉換。直流電機擁有非常好的調速性能，其具有快速啟動、調節轉速范圍大、調速平穩平滑、過載能力強、控制方法簡單、價格低廉等諸多優點，因此，在很長一段時間里，直流電機在工業調速領域一直處于壟斷地位。然而，直流電機與具有很多致命的缺點，如換向問題、人工維護工作量大，以及材料備件投入多等缺點，隨著電力電子技術、微電子技術和現代控制理論的發展，有被交流電機取代的趨勢，但由于其優點較多，應用較為成熟，目前直流電機運用依然非常廣泛，文章主要對直流電機的維護與檢修進行闡述。

1 直流電機的構成和工作機理

直流電機可分為轉子和定子兩部分，其中轉子主要包括電樞繞組和換向器，定子繞組主要包括勵磁繞組、補償繞組、換向繞組、連接導條。定子的主要作用是產生磁場，轉子的作用是產生感應電動勢和電磁轉矩，是直流電機中電能和機械能相互轉換的樞紐，即為電樞。

直流電機在直流電的作用下，在電樞中形成電流，電樞在定子磁場中受電磁力作用，使得電樞產生電磁轉矩轉動，換向器不斷改變電樞繞組中的電流方向，使得電樞受到單向的電磁轉矩而不停轉動，實現了將直流電能與機械能的轉換。

2 直流電機的維護與檢修

2.1 碳刷、壓簧及刷握的維護與檢修

碳刷和刷握是直流電機維護和檢修的重點之一。電機運行時，碳刷和換向器要保持充分接觸，碳刷的工作接觸面應光滑發亮，為凹面圓弧，能夠與換向器緊密貼合，不能夠出現灼燒、麻點和凹坑等痕跡。碳刷的運行長度為原長度的60%-70%，碳刷在刷握中的不能含進去太多，容易引起碳刷小辮對換向器的傷害。

更換碳刷時，如更換單個碳刷，可直接安裝進行使用。但若同一個刷桿下兩塊或兩塊以上的碳刷需要進行更換，要使用砂紙對碳刷工作接觸面進行打磨，使它與換向器接觸面要大于75%，并需要在線以電機額定轉速的20%的速度運行2-3小時，確保碳刷工作接觸面能夠與換向器面可靠接觸。

壓簧對碳刷的壓力要適度均勻，否則容易引起各運行碳刷分流不均，電流大的碳刷容易發熱，使得碳刷小辮燒斷。壓簧要定期測量壓力，需要對不合適的壓簧進行調整或更換。壓簧壓力過大時，容易引起碳刷磨損快，并且碳刷容易碎裂；壓力過小時，碳刷在運行中出現較大彈跳，引起與換向器接觸不良。若在運行中碳刷易與刷握出現卡阻或粘連情況，應對刷握和碳刷進行更換。在大中修中，要測量刷桿、刷握與換向器之間的距離，不符合標準要進行調整。

2.2 換向器的維護與檢修

換向器同樣是直流電機的維護和檢修的重點。在日常維護中，要用0.5MPa的氮氣對換向器進行清掃，再用白紗布蘸四氯化碳對換向器表面進行擦拭，清除換向器表面的粉塵和油污。對冷卻器的風口過濾棉要定期更換，防止過濾棉積塵掉入換向器上。清理換向器后，要對換向器進行細致檢查，因為電機在長時間運行后，換向器面與碳刷長期摩擦，會引起換向器磨損情況，造成換向器銅片間出現毛刺和云母層突出等情況。這種情況下，需要使用鋸片將云母層向下鉤槽1mm，并對銅片邊緣進行倒角（深度0.5mm，角度45°），用毛刷清理銅屑，以防銅片間出現短路。

電機換向器面與碳刷長期摩擦，換向器還會出現磨損凹槽，磨損凹槽約為0.07-0.1mm時，需要對換向器進行修磨。修磨時先用顆粒較粗的砂紙對積炭凹槽進行粗修磨，其次使用顆粒較細油石在電機以10%額定轉速的旋轉的情況下對換向器進行修磨，使得換向器整體平滑。使用油石修磨時，油石在換向器表面上的壓力要均勻，油石不得出現傾斜和震動。最后修磨至換向器表面基本平整。

換向器在運行過程中出現過載、冷卻不均勻或銅片松動變形，均會引起換向器不圓，造成碳刷和換向器面不能充分接觸，運行火花變大。在電機長時間運行后，利用大修，需要使用測試儀對換向器的偏心度進行測試。若測量的換向器偏心度較大或凹槽超過0.1mm，換向器表面就需要進行車削。車削時，換向器在車床上的轉速為2-2.5m/s，粗車時進刀量0.2-0.3mm，精車進刀量為0.1-0.15mm，車刀要使用硬質合金刀。直流電機換向器在修磨或車削后，換向器氧化膜的形成非常重要。在碳刷和換向器的磨合過程中，會在換向器表面形成含有石墨成分的氧化表層。氧化膜具有較好的導電性和光滑性，且硬度較高，在電機換向和減少碳刷磨損上具有有非常好的效果。由于運行程度、碳刷情況和周圍環境不同，顏色會出現黃、藍、紅、黑等多種顏色，但判斷氧化膜的好壞不在顏色，而在于氧化膜的均勻度。良好的氧化膜形成必須通過長期精心的維護，若平時維護中，換向器表面積油污碳粉過多、碳刷維護跟不上、選用碳刷品質較差、空氣環境較差時都不利于較好的氧化膜的形成，甚至建立好的氧化膜也會被破壞。所以，在日常電機運行中，應該對換向器表面情況、運行火花程度要及時掌握，遇到問題要及時處理。

2.3 電機冷卻器的維護與檢修

直流電機一般分為風冷式和水冷式兩種，在工業企業中，大型直流電機一般采取水冷式較多。由于直流電機對運行溫度要求較高，不得在高溫情況下長時間運行，因此電機冷卻器同樣是直流電機一個維護和檢修重點。

風冷式冷卻器維護較為簡單，日常維護中，主要關注冷卻器風機運行是否正常，進風口和出風口風量是否正常，關注過濾棉情況，若粉塵較多時要及時進行更換，防止風口堵塞引起電機溫度驟升。水冷式冷卻器不僅需要關注冷卻器風機、進、出風口風量和過濾棉情況，還需關注冷卻器水溫情況、冷卻器水流量情況、冷卻器是否有漏水狀況等。在日常維護中，要定期檢查進口冷卻水溫度，冷卻器水路是否暢通，冷卻器內水管是否漏水。冷卻進水溫度過高要及時采取措施降低冷卻進水溫度；冷卻器水路堵塞要及時疏通，內部水管漏水要及時對水冷卻器進行更換，防止出現較大電機故障。

2.4 其他部位的維護與檢修

其他部位包括電機口線及線路、電機檢測元件、電機內部繞組、電機觀察窗等。電機口線及線路要根據實際運行周期進行定期檢查緊固，還要檢查線路是否有破損情況，發現問題時要及時進行處理。電機檢測元件包括電機溫度檢測、電機冷卻器水溫水壓檢測、電機測速編碼器等。電機溫度、電機冷卻器水溫水壓檢測利用日常小檢修進行測試，及時掌握檢測元件的實際運行情況，防止檢測元件失靈引起的電機故障。測速編碼器需要定期檢查掌握編碼器連接軸、編碼器接線運行狀況。

3 結束語

通過加強對直流電機的維護與檢修，可以提高直流電機的運行質量，降低故障率的作用。但是同時還需要加強對直流電機運行狀態的監測，建立每臺電機的設備檔案臺帳，同時還需提高維修人員的保養技術水平，這樣，直流電機才能一直保持較好的運行狀態，電機故障率能夠被掌控，從而實現正常生產的運行。

參考文獻

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