直流電機(電工培訓(xùn))(5)

1、17 直流電機運行常見故障及解決方法直流電機運行常見故障及解決方法 1.7.1 電動機安裝場地的選擇電動機安裝場地的選擇若電動機安裝場地選擇不當(dāng)，有可能縮短其使用壽命、成為故障產(chǎn)生的原因、損壞周圍的器物、甚至給操作者造成傷害等重大事故。因此，必須慎重地選擇電動機的安裝場地。一般應(yīng)盡可能注意選擇具有以下條件的場所： 1潮氣很少的場所； 2通風(fēng)良好的場所； 3比較涼爽的場所； 4塵埃較少的場所；5易維修檢查的場所。1.7.2 電動機安裝前的驗收與保管電動機安裝前的驗收與保管 電動機在運達安裝場地后，應(yīng)立即進行初步驗收。應(yīng)仔細(xì)檢查電動機有無零部件不完整或損壞的倩況；備件是否齊全；隨機文件有無遺漏；并

2、根據(jù)檢查的具體倩況采取相應(yīng)措施。驗收后電動機若不立即安裝，則應(yīng)將電動機保存在室溫不低于+ 50C和不高于+400C、相對濕度不大于75、無腐蝕性氣體的干燥而清潔的室內(nèi)或倉庫內(nèi)。保存期間應(yīng)定期檢查電動機繞組、軸伸、換向器或集電環(huán)，及其他主要零部件和備件等有無受潮、損壞或銹蝕的情況。 1.7.3 電動機安裝的基礎(chǔ)電動機安裝的基礎(chǔ) 電動機的安裝場所，有地面、支柱、墻壁、負(fù)載機械等。對于安裝位置固定的電動機，如果不是與其他負(fù)載機械配套安裝在一起時，均應(yīng)采用質(zhì)量可靠的混凝土作基礎(chǔ)，以免因基礎(chǔ)過弱而使電動機在運行時引起振動和噪聲。若為經(jīng)常移動使用的電動機，可因地制宜采用合適的安裝結(jié)構(gòu)。但必須注意的是，不論

3、在什么情況下其基礎(chǔ)或安裝結(jié)構(gòu)都必須保證有足夠的強度和剛度、以避免電動機運行時可能產(chǎn)生不正常的振動、噪聲及造成人身、設(shè)備事故等。 1.7.4 電動機運行前的準(zhǔn)備及試運電動機運行前的準(zhǔn)備及試運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 1清除直流電機裸露部分的灰塵和污垢。 2用手轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)軸的軸伸端，檢查電樞轉(zhuǎn)動是否靈活輕便和有無呆滯卡阻現(xiàn)象，以及有無部件摩擦或撞擊聲。 3檢查換向器表面是否清潔、光滑。如果其表面有雜質(zhì)污垢，應(yīng)用柔軟干凈的棉布蘸酒精或汽油將其擦除。 4仔細(xì)檢查電動機、負(fù)載機械設(shè)備的所有螺栓、螺母類零件是否完全緊固、有無殘次品等情況。 5檢查電刷架固定是否正確；刷握固定是否牢固、可靠；電刷在刷握內(nèi)是否過緊或過松；電刷壓力是否

4、符合要求和均勻、正常；電刷與換向器的吻合及接觸是否良好；電刷引線與刷握、刷架的連接是否牢固和接觸良好等。 6將電機接線板處各繞組的引線接頭用0#砂布打磨干凈，并用電橋表測量各繞組的直流電阻，以檢查該電機是否存在短路或斷路故障。 7測量直流電機各繞組對機殼(也稱對地)及各繞組之間的絕緣電阻，以檢查電機各繞組對機殼和各繞組間的絕緣強度。若用500V兆歐表進行測量，測得絕緣電阻值如小于1M，則應(yīng)將電動機作烘干處理。 8檢查電源及操作電路的配線是否合理、完好。 9不通電試操作閘刀開關(guān)、接線用斷路器、電磁開關(guān)、漏電斷路器等的開關(guān)動作是否可靠。此外，確定該設(shè)備中所安裝的熔斷器容量，過電流繼電器的動作設(shè)定值

5、和漏電斷路器的動作設(shè)定值等數(shù)值是否合適等。 10電動機若未經(jīng)試運轉(zhuǎn)就進行負(fù)載運行是非常危險的。因此，對小型負(fù)載機械可先試著用手進行轉(zhuǎn)動檢查；若電動機是采用皮帶傳動或聯(lián)軸器傳動方式時，則應(yīng)先拆除電動機與負(fù)載之間的機械連接，然后再進行空載試驗運行。當(dāng)不能拆除負(fù)載機械時，則應(yīng)盡可能先進行輕載試運行。 11應(yīng)確認(rèn)電源電壓是否與電動機的額定電壓相符，電壓變化率是否保持在10的范圍內(nèi)。 如果在上述檢查中發(fā)現(xiàn)直流電機存在故障，則應(yīng)在對故障進行徹底修復(fù)后才能讓電機重新進入啟動程序，以免故障加深、擴大而造成更大的損失。 1.7.5 直流電機常見故障的原因分析和解決方法直流電機常見故障的原因分析和解決方法 一、直

6、流電動機的電刷火花故障 直流電動機電刷下火花過大是最常見、原因最復(fù)雜的故障。它既有機械原因也有電氣的原因。 1常見故障原因 1）電刷位置偏離中性線，致使可逆轉(zhuǎn)運行直流電動機在某一轉(zhuǎn)向上火花明顯加大，對不可逆轉(zhuǎn)運行的電動機也可造成一定程度的火花過大； 2）各電刷盒在電刷架上的距離不相等，造成電樞反應(yīng)不平衡而引起過大的火花； 3）換向器表面粗糙、片間云母凸出或換向器失圓等導(dǎo)致其偏擺超過正常允許值，從而引起強烈火花； 4）電動機電樞繞組線圈元件的脫焊或斷線，造成斷路線圈元件線端兩側(cè)換向片發(fā)生較大的火花； 5）電動機電樞繞組短路或換向片間的短路故障，引發(fā)的嚴(yán)重火花甚至沿?fù)Q向器圓周產(chǎn)生環(huán)火； 6）電動機

7、的換向磁極的極性接反或斷路，也將造成換向器上有強烈火花。 2解決電刷火花的方法 由于電刷質(zhì)量的好壞及合理匹配是影響換向器運行中火花大小的重要因素之一。因此，重新更換的全套電刷應(yīng)進行認(rèn)真的檢查。 1）更換的全套新電刷最好使用與該臺電動機同一廠家生產(chǎn)的，同一型號、規(guī)格和尺寸的電刷； 2）電刷與其刷辮線的連接應(yīng)牢固可靠，不得有接觸不良和松動的現(xiàn)象，并應(yīng)在刷辮線上套以絕緣套管； 3）電刷與換向器應(yīng)有良好的接觸，其接觸面應(yīng)不少于電刷截面的75，并且電刷還不得有缺角、破裂的現(xiàn)象； 4）更換的每個電刷均應(yīng)進行電測量，將阻值相等或相近的電刷配對進行并聯(lián)使用，以保證并聯(lián)電刷之間的電流能均勻分配。 案例1.7.1

8、 有一臺PN30kW、UN=220V、nN=1500 rmin的直流并勵電動機，運行時發(fā)生電刷下火花過大的故障。分析處理： 經(jīng)對該直流并勵電動機全面測試，發(fā)現(xiàn)電刷下火花過大是由于換向極繞組兩根線端接反，將其對調(diào)連接后該電動機已順利啟動并轉(zhuǎn)入正常運行。 案例1.7.2 有一臺PN40kW、UN=220V、nN1500 rmin的直流并勵電動機，在更換全部電刷后出現(xiàn)換向器火花過大的處理。 分析處理： 經(jīng)對該直流并勵電動機全面測試，發(fā)現(xiàn)更換的全套新電刷在型號、規(guī)格、尺寸方面均與舊電刷相同。但新電刷磨削的弧度不對，從而造成換向器火花過大。重新磨削電刷接觸面，使其與換向器吻合面大于電刷的80以上，通電運

9、行后，該電動機換向器上的過大火花已排除。二、直流電動機的發(fā)熱故障 直流電動機的發(fā)勢故障情況比較復(fù)雜，其主要原因大體上為：電刷與換向器之間產(chǎn)生過熱、電樞繞組在運行中出現(xiàn)過熱、換向器表面出現(xiàn)燒傷、勵磁繞組產(chǎn)生過熱等。下面分別作簡要介紹。 1直流電動機電刷與換向器之間產(chǎn)生過熱的主要原因 1）電動機長期超載運行或堵轉(zhuǎn)而引起嚴(yán)重發(fā)熱； 2）電刷彈簧壓力過大因高摩擦而發(fā)熱； 3）換向器上因其他原因產(chǎn)生的強烈火花而致發(fā)熱； 4）電刷的型號、規(guī)格、尺寸不對而造成的發(fā)熱。 案例1.7.3 有一臺Z3834、PN75kW、UN=220V、nN1500 rmin的直流并勵電動機，運行中出現(xiàn)電刷與換向器溫度很高的故障

10、。 分析處理： 經(jīng)過對該直流并勵電動機進行全面檢測，發(fā)現(xiàn)電刷彈簧壓力過大。通過重新選配更換新彈簧并仔細(xì)調(diào)整壓力，電刷與換向器溫度高的故障得到了排除。 2直流電動機電樞繞組在運行中出現(xiàn)過熱故障的主要原因 1）電源電壓過高或過低； 2）電樞繞組線圈元件或換向器片間發(fā)生短路； 3）電動機的定子與轉(zhuǎn)子大面積相擦； 4）電樞繞組重繞時部分線圈元件線端被接反或接錯。 案例1.7.4 有一臺Z3834、PN75kW、UN=440V、，nN1500 rmin的直流它勵電動機，運行中出現(xiàn)電樞繞組過熱的故障。 分析處理： 經(jīng)對該直流它勵電動機詳細(xì)檢查后，發(fā)現(xiàn)電樞繞組過熱是由換向器片間短路所引起的。采取用一直流電壓

11、加在相對兩換向片間，并用直流毫伏表依次測量換向片間電壓的方法進行測試。若所測得的電壓數(shù)相同且有規(guī)律，表明繞組及換向器良好；如果所測電壓值突然變小，說明這兩個換向片間或接于其上的線圈元件有短路；若所測電壓值為零即說明此處的換向片短路。通過依次測量換向器的全部相鄰換向片間電壓，找到了片間短路位置并將其片間V形溝槽中的金屬屑、電刷粉等徹底消除。接著再用云母粉加膠合劑仔細(xì)填入溝槽，經(jīng)干涸后測試換向片間電壓已恢復(fù)正常，說明換向片間短路被修復(fù)。該直流它勵電動機重新投入運行后，其電樞繞組過熱現(xiàn)象得以消除并正常發(fā)熱。 3直流電動機換向器表面出現(xiàn)燒傷的故障的主要原因 1）電樞繞組線圈元件線端與換向片焊接處脫焊或

12、斷線； 2）電動機的電刷刷距、極距不相等； 3）電樞的換向器失圓變形、換向片間云母絕緣凸出； 4）電刷位置偏移中性線； 5）電刷牌號不對以致?lián)Q向性能差。 4直流電動機定子勵磁磁極繞組過熱故障的產(chǎn)生原因 1）電源電壓超過電動機端電壓額定值； 2）勵磁電流大幅超過額定值(常因降低轉(zhuǎn)速而引起)； 3）電動機并勵繞組存在匝間短路； 4）勵磁繞組的線徑及匝數(shù)錯誤致使銅損增加(多發(fā)生在重?fù)Q繞組后)； 5）勵磁繞組對地絕緣電阻太低； 6）電動機冷卻條件惡化。 案例1.7.5 有一臺Z2914、PN55kW、UN220V、nN=1500 rmin的直流并勵電動機，運行中其定子磁極繞組出現(xiàn)過熱的現(xiàn)象。 分析處理

13、 經(jīng)仔細(xì)檢測該直流并勵電動機，查明磁極繞組過熱故障是由勵磁電流嚴(yán)重超過額定值所致。通過對電源電壓、電動機勵磁電阻和轉(zhuǎn)速的綜合調(diào)整，電動機磁極繞組過熱現(xiàn)象已經(jīng)完全消除。三、直流電機的機械故障 1振動故障 直流電機運行中產(chǎn)生振動通常多為機械原因所引起，一般常見原因有以下幾種。 1）電樞鐵心支架上的平衡塊發(fā)生位移或脫落； 2）轉(zhuǎn)軸彎曲或氣隙不均勻或軸承損壞； 3）聯(lián)軸器沒有校正或螺栓未擰緊； 4）安裝電機的地基不牢或地腳螺栓松動； 5）電機在重?fù)Q電樞繞組或車削換向器后未做動平衡試驗。 案例1.7.6 有一臺Z21014、額定功率PN=55kW、額定電壓UN=220V、額定轉(zhuǎn)速nN= 1000 rmi

14、n的直流并勵電動機，在運行中出現(xiàn)了振動故障。 分析處理： 經(jīng)對該直流并勵電動機仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)電動機的振動是由地腳螺栓松動所致，在重新校正緊固地腳螺栓后，電動機的振動現(xiàn)象完全消除。 2電樞與定子相擦的故障 產(chǎn)生此類故障的主要原因是： 1）電樞上的捆扎鋼絲或無緯玻璃絲帶、槽楔和絕緣墊等松動或甩脫而引起相擦； 2）定子磁場固定主磁極或換向極的螺栓松動； 3）機座止口或端蓋止口磨損變形； 4）軸承嚴(yán)重磨損或損壞。 案例1.7.7 有一臺Z3724、額定功率PN=22kW、額定電壓UN=220V、額定轉(zhuǎn)速nN= 1500 rmin的直流它勵電動機，運行中發(fā)生電樞與定子鐵心相擦(也稱掃膛)的故障。 分析處

15、理： 經(jīng)對該直流它勵電動機仔細(xì)檢測，發(fā)現(xiàn)電樞與定子相擦是由端蓋止口嚴(yán)重磨損和變形引起。在重新更換新端蓋以后，電動機電樞與定子相擦的故障得以消除。 四、直流電機繞組故障 直流電機絕大多數(shù)電氣故障均發(fā)生在高速旋轉(zhuǎn)的電樞繞組上，圖1.29所示為直流電機電樞繞組各種故障的示意圖，電樞繞組常見的故障主要有接地、短路、斷路和接錯等。同時，因電樞繞組的單個繞圈元件是通過換向器而連接成一個整體繞組的，故換向器本身發(fā)生的接地、短路和脫焊等故障也就必然會影響到電樞繞組，現(xiàn)分別介紹如下。 圖1.29 電樞繞組各種故障示意圖 1接地故障 1）繞組接地故障原因 a絕緣嚴(yán)重受潮； b超載運行使繞組發(fā)熱致使絕緣受損接地；

16、c機械碰撞使電樞繞組受損； d制造存在質(zhì)量缺陷。 2）檢查方法 a外觀檢查：目測檢查定子主磁極線圈、換向極線圈、補償繞組線圈和連接線、引出線端等，看其有無絕緣破損、燒焦和電弧痕跡等現(xiàn)象，以及是否有絕緣燒焦的氣味等。如果目測找不出故障，可以采用其他檢測方法繼續(xù)查找。 b兆歐表檢查：對額定電壓在440V以下的直流電動機可用500V級的兆歐表檢測。測量時可將兆歐表的火線接直流電動機的勵磁繞組，而另一根地線則接電動機的金屬外殼。然后按照兆歐表規(guī)定的轉(zhuǎn)速(通常為120 rmin)轉(zhuǎn)動手柄，此時若表的指針指向零就表明繞組絕緣被擊穿而通地；若表的指針始終在零值附近搖擺不定，則說明電動機繞組仍具有一定絕緣電阻

17、值，圖1.30所示即為用兆歐表檢查繞組接地的情況。圖1.30 兆歐表檢查勵磁繞組接地故障 c220V試燈檢查：若手頭沒有兆歐表則可以采用220V電源串接燈泡進行檢查，如圖1.31所示。測試時若燈泡發(fā)亮，則表明勵磁繞組絕緣可能已損壞而直接通地，這時可拆開端蓋取出整個轉(zhuǎn)子并檢查和修復(fù)勵磁繞組的故障。但是，采用這種檢測方法時應(yīng)特別注意人身安全，以免不慎造成觸電傷人的事故。 圖1.31 用試燈檢查繞組接地故障 d萬用表檢查：此時用萬用表Rl0k擋進行，測量時可將萬用表的一根表線接繞組的引線端，而另一根表線接該電動機外殼。如果測出的電阻數(shù)值為零即說明該繞組已接地；當(dāng)萬用表上測出有一定電阻數(shù)值時，要根據(jù)具

18、體情況和經(jīng)驗來判斷繞組是受潮還是絕緣已被擊穿。 3）繞組接地故障的處理 當(dāng)用上述方法還不能找到接地繞組的準(zhǔn)確位置時，故障可能出在某磁極線圈與鐵心的直接接觸上。此時應(yīng)先找出主磁極繞組、換向極繞組及補償極繞組中哪套繞組接地，然后再將有接地故障的這套繞組按對半分組淘汰的方法，逐級查出該套繞組的接地故障點。在查出故障繞圈后，再根據(jù)接地繞組的故障范圍大小、絕緣材料老化程度和返修的難易程度等具體情況，作出局部修補或更換接地故障線圈的處理。 案例1.7.8 有一臺Z3614、額定功率PN=17kW、額定電壓UN=220V、額定轉(zhuǎn)速nN= 3000 rmin的直流并勵電動機，其勵磁繞組絕緣電阻低。 分析處理：

19、 受過雨淋、水浸或環(huán)境潮濕而又長期閑置未用的直流電動機，其勵磁繞組絕緣均可能因受潮而導(dǎo)致絕緣電阻過低或為零。因此，對這類直流電動機在重新使用前，均必須用500V兆歐表(俗稱搖表)來檢查勵磁繞組的絕緣電阻。其主磁極繞組、換向極繞組和補償繞組對機殼的絕緣都要檢測，并且這幾套繞組之間的絕緣狀況也要檢測。 所測出的絕緣電阻值若小于0.5M，則說明該直流電動機勵磁繞組絕緣已經(jīng)受潮或嚴(yán)重老化。此時，電動機就需要烘干或浸漆烘干處理，并經(jīng)再次檢測合格后方能投入使用。直流電動機勵磁繞組絕緣的烘干可采用燈泡、電爐、電吹風(fēng)和烘箱、烘房進行。有些使用時間較長勵磁繞組絕緣老化的直流電動機，則可在烘干后對勵磁繞組再浸漆處

20、理一次，以增強其絕緣能力和提高直流電動機的使用壽命。 經(jīng)對該直流并勵電動機勵磁繞組絕緣電阻的檢測，用500V兆歐表測量的絕緣電阻值為0.1M,左右。并發(fā)現(xiàn)該電動機有很長一段時間未開機運行，因為繞組受潮而導(dǎo)致絕緣電阻降低。通過對該電動機勵磁繞組作烘干處理后，絕緣電阻值上升到12 M以上，這時就可以安全地投入運行。2短路故障 直流電動機電樞繞組發(fā)生短路故障的情況比較常見，造成電樞繞組及換向器短路故障的主要原因有以下幾點。 1）繞組產(chǎn)生短路故障的原因 a電動機長期超載運行使繞組嚴(yán)重發(fā)熱，絕緣受損而短路； b電刷與換向器之間摩擦下的炭粉、銅屑等殘留物累積在換向片之間的溝槽中而產(chǎn)生片間短路； c電樞繞組

21、線圈組之間的高電壓，以及換向器激烈換向過程而感生的極高電動勢，都很容易擊穿繞組絕緣而造成短路； d機械性碰撞導(dǎo)致電樞繞組嚴(yán)重?fù)p傷而短路； e被拖動機械軸承損壞或卡住，致使直流并勵電動機相當(dāng)于超載運行，使繞組發(fā)熱受損短路。 2）檢查方法 a外觀檢查：勵磁繞組短路可分為主磁極線圈、換向極線圈、補償極線圈的匝間短路。繞組發(fā)生短路時將會在短路線圈內(nèi)產(chǎn)生很大的短路電流，并導(dǎo)致線圈迅速發(fā)熱冒煙、發(fā)出焦臭氣味以及絕緣物因高溫而變色等。除一些極輕微的匝間短路外，較嚴(yán)重的磁極線圈短路故障經(jīng)仔細(xì)目測一般均能找到其位置。 b電阻法檢查：用電阻法檢測時，應(yīng)先確定主磁極繞組、換向極繞組和補償極繞組是哪套繞組短路。然后用

22、電橋表逐一測量該套繞組各磁極線圈的電阻值，當(dāng)某一磁極線圈的電阻值明顯比其他線圈的電阻小時，該磁極線圈內(nèi)就極可能存在短路故障。電阻法適用于小型直流電機的并勵或串勵繞組的短路故障檢查。當(dāng)勵磁繞組較大時可用萬用表或單臂電橋測量，若其電阻值相差5以內(nèi)一般不必處理。 c直流電壓降法：將勵磁繞組主磁極線圈按正常連接后再與直流電源相接，然后用直流電壓表測量每個主磁極線圈兩端的電壓降，正常無短路故障時其讀數(shù)應(yīng)該相等。若某一個主磁極線圈的電壓降偏小，則說明它極可能存在有匝間短路路障，應(yīng)該返修或更換。當(dāng)檢測時所采用的直流電壓較高且其電流接近額定值，則檢測的準(zhǔn)確性也將越高。如圖1.32所示，由于這種接線法與極性檢查

23、時的接法相同因而經(jīng)常采用。 d交流電壓降法：其與直流電壓降法判斷匝間短路的接法完全相同，只不過其采用的是交流電源和交流儀表而已。交流電壓降法對匝間短路故障的反應(yīng)特別靈敏，因而適用于大、中型直流電機的各種勵磁繞組和小型電機的串勵繞組及換向繞組。這些繞組往往由于匝數(shù)少和電阻小，所以用直流電壓降法檢查其匝間短路時，讀數(shù)不明顯，就不易鑒別其是否存在匝間短路現(xiàn)象。但當(dāng)采用交流電壓降法測量時則只要其中有一匝短路，便會形成一個二次側(cè)短路的自耦變壓器電路，其電壓降將顯著減小，在電壓表上就可以明確顯示出來。 圖1.32 用電壓降法檢查繞組匝間短路 小型直流電機并勵繞組的匝間短路故障檢法，可以采用交流電壓降法進行

24、檢測。不過，由于并勵繞組常用漆包圓銅線繞制，其中往往容易產(chǎn)生少數(shù)并不影響運行的匝間短路。如果用交流電壓降法來檢查將會反映出很大的電壓差，因而招致一些不必要的懷疑，所以小型直流電機并勵繞組還是以用電阻法或直流電壓降法為好。 3）繞組短路故障的處理 直流電機勵磁繞組短路故障的處理應(yīng)視其故障位置、損壞情況和絕緣老化程度而定，一般多采取局部修復(fù)和整體更換兩種方式。如果繞組絕緣并未整體老化且短路線匝又處于線圈表層，那么可對短路的磁極線圈作局部修補處理；如果勵磁繞組長年使用，線圈的絕緣已呈老化易碎狀態(tài)，且短路故障位置又在磁極線圈深層之內(nèi)，那么此時應(yīng)重新繞制勵磁線圈予以整體更換。勵磁繞組短路故障的處理方法如

25、下： a換向極和補償極繞組的磁極線圈多為粗大的扁銅導(dǎo)線彎制而成，并且一般匝數(shù)都比較少。對此類有短路故障的磁極線圈可采取在不變形情況下燒去其舊絕緣層，然后用與原絕緣等級相同的絕緣材料仔細(xì)墊放或包扎，并經(jīng)整形、浸漆和烘干后套上磁極鐵心，重新裝入直流電動機的機座即可。 b主磁極繞組的磁極線圈均為圓銅線或較小的絕緣扁銅線繞制而成，其匝數(shù)較多且為多層分布。如果磁極線圈的短路故障是發(fā)生在線圈表層或易于返修的位置，則可采取將短路線匝分離開并以同等絕緣墊隔或包扎好即可；若短路磁極線圈的絕緣已整體老化、碎裂且其短路點又深處線圈內(nèi)部，此時局部修補已無法解決問題，只有重繞更換新磁極線圈。 案例1.7.9 有一臺Z2914、額定功率PN=55kW、額定電壓UN=220V、額定轉(zhuǎn)速nN= 1500 rmin的直流并勵電動機，其電樞繞組發(fā)生短路故障。 分析處理： 經(jīng)對該直流