第3節(jié)-起動系統(tǒng)的故障及診斷

第三節(jié)起動機的使用與故障診斷一、起動機部件的檢修二、起動機的試驗三、起動系統(tǒng)常見故障及診斷第三節(jié)起動機的使用與故障診斷

一、起動機部件的檢修

1.磁極繞組的檢查

磁場繞組導(dǎo)線截面的面積較大，使用中電流過大，會燒毀絕緣，導(dǎo)致搭鐵或匝間短路。一般情況下直觀檢查就可以發(fā)現(xiàn)其故障部位。如果匝間短路，可拆除外表面的紗帶，剔除燒壞的絕緣紙，重新鑲嵌新的絕緣紙，再用紗帶包扎浸漆烘干；如果線圈只出現(xiàn)搭鐵故障，則只需用新紗帶重新包扎浸漆烘干即可。

斷路：測量電阻值--萬用表，或低壓試燈檢查--燈不亮。

匝間短路：若外部完好,無法判斷時,可把繞組套在鐵棒上放入電樞感應(yīng)儀中,如圖2-27。感應(yīng)儀通電3-5min后,如繞組發(fā)熱則表明有匝間短路。

搭鐵檢查：先將絕緣電刷從絕緣電刷架中取出，并注意不要與機殼相碰,把220V交流試燈的兩個觸針分別接觸起動機的絕緣電刷和機殼,如試燈不亮,表示磁場繞組與機殼絕緣良好;如試燈亮則表明磁場繞組的絕緣損壞而搭鐵。圖2-27用電樞檢驗儀檢查磁場繞組有無短路

1-感應(yīng)線圈2-U形鐵芯3-被檢磁場繞組2.電樞總成的檢查

(1)電樞繞組的檢查

電樞導(dǎo)線的截面尺寸較大，一般故障可直觀檢查。斷路故障多發(fā)生在與換向器的連接處，而短路搭鐵故障多發(fā)生在線槽中。

短路故障:見圖2-28

使用電樞感應(yīng)儀進行檢查:將電樞放在電樞感應(yīng)儀上,轉(zhuǎn)動電樞,在每個槽上依次試驗,若鋼片在某一槽上發(fā)生振動,則表示有短路故障。

搭鐵故障：用歐姆表檢查電樞軸和換向器片之間電阻值。

電樞繞組有短路、搭鐵故障時,應(yīng)重新繞制。若電樞中有短路，則在電樞繞組中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，鋼片在交變磁場的作用下，在槽上振動，由此可判斷電樞繞組中的短路故障。圖2-28用電樞檢驗儀檢查電樞繞組有無短路

1-鋼片2-被檢電樞3-電樞檢驗儀(2)換向器的檢查常見故障：表面燒蝕或失圓。輕微燒蝕可用00號砂布打磨。嚴(yán)重?zé)g或圓度誤差大于0.025mm時,應(yīng)于車光、車圓,但換向器的徑向厚度不得小于2mm,否則應(yīng)予更換。

(3)電樞軸的檢查用千分表檢查電樞軸是否彎曲。鐵心表面對軸線徑向跳動應(yīng)不大于0.15mm,否則說明電樞軸彎曲嚴(yán)重,應(yīng)予校直。用千分表檢查電樞軸是否彎曲。鐵心表面對軸線徑向跳動應(yīng)不大于0.15mm，否則說明電樞軸彎曲嚴(yán)重，應(yīng)予校直。3.電刷與電刷架電刷的高度應(yīng)不低于新電刷高度的2／3；電刷與換向器的接觸面積應(yīng)在75％以上；電刷在電刷架內(nèi)應(yīng)活動自如無卡滯現(xiàn)象。用220V交流試燈檢查絕緣電刷架的絕緣情況,如電刷架搭鐵,則更換絕緣墊后重新鉚合。用彈簧秤檢查電刷彈簧壓力,應(yīng)為11.7-14.7N。若壓力不夠,可將彈簧向與螺旋相反的方向扳動,以增加彈力。若無效時,則應(yīng)更換。如圖:將單向離合器夾緊在虎鉗上,用扭力扳手反時針方向轉(zhuǎn)動,應(yīng)能承受制動試驗時的最大轉(zhuǎn)矩而不打滑。否則應(yīng)拆開,進行修理。圖:單向離合器打滑的檢查4.單向離合器5.軸承的檢修各軸頸與襯套的配合間隙應(yīng)符合規(guī)定。間隙過小,應(yīng)用鉸刀進行鉸配;

若間隙過大,應(yīng)更換襯套,并按規(guī)定鉸削配合。

6.電磁開關(guān)的檢查

(1)檢查接觸盤表面和觸點表面輕微燒蝕可用砂布打光,嚴(yán)重?zé)g應(yīng)修復(fù)或更換。

(2)檢查吸引線圈和保持線圈用萬用表R×1檔檢查吸引線圈和保持線圈的電阻值。若已斷路或有嚴(yán)重短路,應(yīng)重繞。重繞時應(yīng)注意導(dǎo)線的直徑,匝數(shù)以及繞線的方向均應(yīng)與原來的相同。

（1）空載試驗圖2-30

目的：測量空載電流和空載轉(zhuǎn)速——與標(biāo)準(zhǔn)值比較，以判斷起動機內(nèi)部有無電路和機械故障。二、起動機的試驗試驗方法：接通起動機電路,起動機應(yīng)運轉(zhuǎn)均勻、電刷無火花。記下電流表、電壓表的讀數(shù)，并用轉(zhuǎn)速表測量起動機轉(zhuǎn)速，其值應(yīng)符合規(guī)定。如果①電流>標(biāo)準(zhǔn)值，轉(zhuǎn)速<標(biāo)準(zhǔn)值：表明起動機裝配過緊或電樞繞組和磁場繞組內(nèi)有短路或搭鐵故障。②若電流和轉(zhuǎn)速都小于標(biāo)準(zhǔn)值,則表示起動機線路中有接觸不良的地方注意：每次試驗不超過1min,以免起動機過熱。圖2-30起動機的空載試驗（2）全制動試驗

圖2-31全制動試驗應(yīng)在空載試驗的基礎(chǔ)上進行，空載試驗不合格的起動機不應(yīng)進行全制動試驗。

目的:測量起動機在完全制動時所消耗的電流(制動電流)和制動力矩，以判斷起動機主電路是否正常，并檢查單向離合器是否打滑。

試驗:記下電流表、電壓表及彈簧秤的讀數(shù)，其值均應(yīng)符合規(guī)定。若制動力矩小于標(biāo)準(zhǔn)值而電流大于標(biāo)準(zhǔn)值，則表明磁場繞組或電樞繞組中有短路和搭鐵故障；若力矩和電流都小于標(biāo)準(zhǔn)值，表明線路中接觸電阻過大；若驅(qū)動齒輪鎖止而電樞軸有緩慢轉(zhuǎn)動，則說明單向離合器有打滑現(xiàn)象。圖2-31起動機的全制動試驗三、起動系統(tǒng)常見故障及診斷（1）起動機不轉(zhuǎn)

①蓄電池、導(dǎo)線連接情況。

②短接接柱4、5,起動機不轉(zhuǎn)→起動機內(nèi)部：搭接時無火花→起動機內(nèi)部有斷路；若有強烈火花,起動機又不轉(zhuǎn)動→則起動機內(nèi)部有短路或搭鐵之處。起動機空轉(zhuǎn)正常→故障在電磁開關(guān)或復(fù)合繼電器

③短接接線柱4與電磁開關(guān)接線柱9：若起動機不轉(zhuǎn)動→電磁開關(guān)有故障;

若起動機轉(zhuǎn)動→電磁開關(guān)正常,應(yīng)再檢查復(fù)合繼電器。

④短接繼電器“電池”與“起動機”接線柱:

起動機轉(zhuǎn)動→起動繼電器有故障。（2）起動機運轉(zhuǎn)無力蓄電池存電良好,線路正常,而起動機運轉(zhuǎn)無力。

原因：

①換向器過臟

②電刷磨損過多或彈力不足使電刷接觸不良。

③磁場繞組或電樞繞組有局部短路。

④起動機開關(guān)觸點燒蝕。

⑤發(fā)動機裝配過緊或溫度過低，轉(zhuǎn)動阻力大。

（3）起動機驅(qū)動齒輪與飛輪不能嚙合原因:驅(qū)動齒輪或飛輪齒環(huán)磨損過甚或損壞;開關(guān)閉合過早,起動機驅(qū)動齒輪尚未嚙入時起動機就已旋轉(zhuǎn)。(4)起動機空轉(zhuǎn)

原因：單向離合器打滑。

(5)起動機驅(qū)動齒輪與飛輪發(fā)生周期敲擊

原因：電磁開關(guān)中的保持線圈斷路、短路或搭鐵不良。

（6）單向離合器不回位

原因：起動繼電器觸點燒結(jié)、電磁開關(guān)中觸點與接觸盤繞結(jié)或復(fù)位彈簧失效。教學(xué)重點掌握直流電動機的結(jié)構(gòu)、工作原理，掌握電磁開關(guān)的工作原理，掌握起動機的工作特性，掌握起動機的空載試驗與全制動實驗。1.起動機由三部分組成:

(1)直流串勵式電動機:產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩將蓄電池輸入的電能轉(zhuǎn)換為機械能。(2)傳動機構(gòu):

起動時,使起動機驅(qū)動齒輪嚙入飛輪齒環(huán)，將起動機轉(zhuǎn)矩傳給發(fā)動機曲軸；起動后,使驅(qū)動齒輪打滑,自動脫開,斷開發(fā)動機向起動機的逆向動力傳遞。(3)電磁開關(guān)(控制裝置)：接通和切斷電動機和蓄電池之間的電路，控制起動機驅(qū)動齒輪與發(fā)動機飛輪的嚙合與分離。

1-磁場繞組；2-磁極鐵芯；3-起動機外殼；4-磁極固定螺釘；5-換向器；6-轉(zhuǎn)子鐵芯；7-電樞繞組；8-電樞軸2、直流電動機的結(jié)構(gòu)圖圖2-3直流電動機的工作原理a）線匝中電流方向為a→d；b）線匝中電流方向為d→a

從上可知，直流電動機使電樞產(chǎn)生一個恒定方向的電磁轉(zhuǎn)矩。實際直流電動機為產(chǎn)生足夠大且穩(wěn)定的電磁轉(zhuǎn)矩，其電樞用多匝繞組串聯(lián)而成，相應(yīng)的換向器銅片也有多片。根據(jù)安培定律，可以推導(dǎo)出直流電動機通電后所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩M與磁極的磁通量Φ由以及電樞電流IS之間的關(guān)系：M=CM

Φ

IS

CM為電動機的結(jié)構(gòu)常數(shù)，它與電動機磁極時數(shù)P、電樞繞組導(dǎo)線總根數(shù)Z及電樞繞組電路的支路對數(shù)a有關(guān)(CM＝PZ／2πa)。(2)直流電動機的工作過程直流電動機通電后,電樞在電磁轉(zhuǎn)矩的作用下旋轉(zhuǎn),而電樞繞組因切割磁力線而產(chǎn)生電動勢,此電動勢與電樞電流相反故稱為反電動勢Ef:電樞回路的電壓平衡方程式(電機運轉(zhuǎn)的必要條件):式中Rs為電樞回路的電阻，包括電樞繞組的電阻和電刷與換向器的接觸電阻。所以電樞電流Is是：Ce：是電動機結(jié)構(gòu)常數(shù)；P電動機磁極時數(shù)；Z電樞繞組導(dǎo)線總根數(shù)；a電樞繞組電路的支路對數(shù)分析：

當(dāng)電動機的負載增加,電樞軸上阻力矩增大,電樞轉(zhuǎn)速降低,而使反電動勢隨之減小,電樞電流則增大,因此,電動機轉(zhuǎn)矩將隨之增大（M=CM

Φ

IS

）,并且直到電動機的轉(zhuǎn)矩增大到與阻力矩相等時為止,這時電動機將在新的負載下以新的較低的轉(zhuǎn)速平穩(wěn)運轉(zhuǎn)。反之：當(dāng)電動機的負載減小,電樞軸上阻力矩減小,電樞轉(zhuǎn)速增加,使反電動勢隨之增加,電樞電流則減小,因此,電動機轉(zhuǎn)矩將隨之減小,并且直到電動機的轉(zhuǎn)矩減小到與阻力矩相等時為止,這時電動機將在新的負載下以新的較高的轉(zhuǎn)速平穩(wěn)運轉(zhuǎn)。

轉(zhuǎn)矩自動調(diào)節(jié)原理:

當(dāng)負載發(fā)生變化時,電動機的轉(zhuǎn)速、電流和轉(zhuǎn)矩將會自動地作相應(yīng)的變化,以滿足負載的要求。(3)轉(zhuǎn)矩自動調(diào)節(jié)原理：3、起動繼電器控制起動繼電器的作用是用來接通電磁開關(guān)線圈的線路，用來保護點火開關(guān)觸點。起動繼電器是一個常開型電磁繼電器，其鐵芯上的線圈一端搭鐵，一端接起動機開關(guān)接線柱4，由點火開關(guān)控制。蓄電池正極-主接線柱4-電流表-點火開關(guān)起動觸點-起動繼電器點火開關(guān)接線柱-線圈-搭鐵-蓄電池負極。此時起動繼電器觸點閉合，接通電磁開關(guān)電路。3、起動繼電器控制蓄電池正極-主接線柱4-起動繼電器的電池接線柱-觸點-起動繼電器的起動機接線柱-電磁開關(guān)接線柱9吸引線圈13-接線柱8-導(dǎo)電片7-主接線柱5-起動機-搭鐵-蓄電池負極保持線圈14-搭鐵-蓄電池負極此時，兩個線圈電流同方向產(chǎn)生合成電磁力將可動鐵芯15吸入，撥叉19推出滾柱離合器20，使驅(qū)動齒輪21柔和地嚙入飛輪齒環(huán)。驅(qū)動齒輪和飛輪齒環(huán)接近完全嚙合時，可動鐵芯15推動接觸盤10將起動機的主電路接通，起動機以正常的轉(zhuǎn)速起動發(fā)動機。3、起動繼電器控制主電路接通時，吸引線圈13被短路，驅(qū)動齒輪的吸合靠保持線圈14。電路是：蓄電池正極-主接線柱4-起動繼電器的電池接線柱-觸點-起動繼電器的起動機接線柱-電磁開關(guān)接線柱9-保持線圈14-搭鐵-蓄電池負極。當(dāng)發(fā)動機起動后，離合器開始打滑，松開點火開關(guān)鑰匙即自動轉(zhuǎn)回到點火檔位，相當(dāng)于3斷開，起動繼電器線圈斷電，觸電斷開，使得電磁開關(guān)的兩個線圈串聯(lián)，吸引線圈13流過反向電流，加速電磁力的消失，電路為蓄電池正極-主接線柱4-接觸盤10-主接線柱5-導(dǎo)電片7-接線柱8-吸引線圈13-電磁開關(guān)接線柱9-保持線圈14-搭鐵-蓄電池負極。由于電磁開關(guān)電磁力迅速消失，在回位彈簧的作用下，可動鐵芯15和推桿11返回，接觸盤不與住接線柱4、5接觸，起動機斷電。最后，撥叉將打滑的離合器撥回，驅(qū)動齒輪脫離飛輪齒環(huán)，起動機完成起動工作。4、具有驅(qū)動保護功能的繼電器控制1安全繼電器為常閉觸點，串聯(lián)在起動繼電器的線圈電路中，用于控制起動繼電器線圈電流。K1未打開時電路：蓄電池正極-S1-S2-S-K1-起動繼電器線圈3-搭鐵-蓄電池負極。安全繼電器的兩個線圈同時通電時，才使其觸點K1打開。安全繼電器線圈1由起動開關(guān)控制，在接通起動開關(guān)是通電，電路為：蓄電池正極-S1-S2-S-線圈1-R2-搭鐵-蓄電池負極。安全繼電器線圈2由發(fā)電機中點電壓控制，在發(fā)動機起動后，充電指示燈繼電器觸點K4閉合時通電，電路為：發(fā)電機正極A-K4-接線柱L-線圈2-R1-搭鐵-蓄電池負極。4、具有驅(qū)動保護功能的繼電器控制1起動時，電源開關(guān)S1、起動開關(guān)S2接通．此時安全繼電器只有線圈1通電，因而K1保持閉合，于是起動繼電器線圈3通電而使K2閉合，接通起動機電磁開關(guān)，起動機開始工作。發(fā)動機起動后，發(fā)電機正常發(fā)電，發(fā)電機中點電壓使充電指示燈繼電器觸點K4閉合，使安全繼電器線圈2通電，此時，如果起動開關(guān)還未斷開，安全繼電器觸點K1就會在線圈1、2的作用下斷開，使得起動繼電器的線圈3斷電，觸點K2斷開，切斷起動機電磁開關(guān)電路，起動機停止工作。在發(fā)動機工作時，如果誤接通起動開關(guān)，安全繼電器兩個線圈同時通電，觸點K1斷開，起動繼電器線圈不通電，因此起動機不會工作。5、起動機的工作特性1.特矩特性：是指電動機的電磁轉(zhuǎn)矩隨電樞電流變化的關(guān)系，即M

=f（IS）M=CmΦIS

與并激式比較：如圖2-15

串勵式直流電動機的電磁轉(zhuǎn)矩在磁路未飽和時，與電樞電流的平方成正比；磁路飽和后，磁通幾乎不變，電磁轉(zhuǎn)矩才與電樞電流成線性關(guān)系。這是串勵式電動機的一個重要特點，即在電樞電流相同的情況下，串勵式電動機的轉(zhuǎn)矩要比并勵式的大。圖2-15轉(zhuǎn)矩特性并激式直流電動機串激式直流電動機(1)磁路未飽和時：

并激式:

Ф=C1Ij,而Ij

為常數(shù)，則Ф=C2

電動機轉(zhuǎn)矩:M=CmФIs

=CIs

串激式:Is

=Ij

，Ф=C1Ij

電動機轉(zhuǎn)矩:M=CmФIs=CmC1IsIs=CIs2

(2)磁路飽和后:Ф=常數(shù)電動機轉(zhuǎn)矩:M=CmФIs

在電樞電流相同的情況下串激式直流電動機的轉(zhuǎn)矩比并激式直流電動機大。

起動瞬間發(fā)動機的阻力矩很大,起動機處于完全制動的情況下,n=0,反電動勢Ef＝0。此時電樞電流將達最大值(稱為制動電流),產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩(稱為制動轉(zhuǎn)矩),從而使發(fā)電機易于起動。

這是起動機采用串激電動機的主要原因之一。2．機械特性

n

=

f(M

)電動機的轉(zhuǎn)速隨電磁轉(zhuǎn)矩變化的規(guī)律.

由Ef

=CenΦ

，串激式：

分析:磁路末飽和時,由于Φ不是常數(shù),IS

增大時Φ也增大：轉(zhuǎn)速n

隨IS的增加而顯著下降；同時轉(zhuǎn)矩M正比于電樞電流IS

的平方——串勵直流電動機的轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩的增加而迅速下降。2-16直流串激式電動機機械特性軟的機械特性：輕載轉(zhuǎn)速高、重載轉(zhuǎn)速低。重載時轉(zhuǎn)速低，電磁轉(zhuǎn)矩大，可使起動安全可靠，這是起動機采用串激式直流電動機的又一原因。

注：串激直流電動機在輕載時轉(zhuǎn)速很高，易造成電機“飛車”事故。因此對于功率較大的串激直流電動機不允許在輕載或空載下運行。3.起動機的功率及其影響因素轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速-功率→電流的關(guān)系

(1)起動機的功率:kWMs—起動機輸出轉(zhuǎn)矩（Nm）;ns:起動機的轉(zhuǎn)速（r/min）;P—功率（KW）

起動機的功率特性曲線:圖2-17

(1)完全制動時,即起動機剛接入瞬間,此時n＝0,電流最大(稱為制動電流),轉(zhuǎn)矩也達最大值(稱為制動扭矩)。

(2)在起動機空轉(zhuǎn)時,電流Is最小,轉(zhuǎn)速n達最大值(稱為空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速)。

(3)在電流接近制動電流一半時,起動機的功率最大。圖2-17起動機的特性曲線圖M=CmΦIS在起動機空轉(zhuǎn)時,轉(zhuǎn)速n達最大值(稱為空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速)，電流Is最小。在Is接近全制動電流一半時，輸出的功率最大。完全制動時,即起動機剛接入瞬間,此時n＝0,電流最大(稱為制動電流),轉(zhuǎn)矩也達最大值(稱為制動扭矩)。6、起動機的傳動機構(gòu)

組成：單向離合器、撥叉、移動套筒等。

作用：單方向傳遞轉(zhuǎn)矩

單向離合器在起動機初期將電動機電磁轉(zhuǎn)矩傳遞給曲軸；發(fā)動機發(fā)動后，小齒輪仍處于嚙合狀態(tài)時，單向離合器打滑，避免發(fā)動機飛輪帶動電樞高速旋轉(zhuǎn)而將電樞繞組甩散。

類型:滾柱式、摩擦片式、彈簧式等。1.滾柱式離合器結(jié)構(gòu)：如圖2-8

工作原理：如圖2-9

離合器的外殼與十字塊之間的間隙為寬窄不同的楔形槽。這種離合器就是通過改變滾柱在楔形槽中的位置來實現(xiàn)離合的。發(fā)動機起動時：如圖a·····

發(fā)動機起動后：如圖b·····

特點：結(jié)構(gòu)簡單,堅固耐用、工作可靠,但傳遞較大轉(zhuǎn)矩時容易卡住,不適于大功率起動機,在中、小功率起動機中廣泛的應(yīng)用。1-起動機驅(qū)動齒輪；2-外殼；3-十字塊；4-滾柱；5-壓帽與彈簧；6-墊圈；7-護蓋；8-傳動套筒；9-彈簧座；10-緩沖彈簧；11-移動襯套；12-卡簧圖2-8滾柱式單向離合器單向離合器外殼2與驅(qū)動齒輪1連為一體，離合器外殼和十字塊3裝配后形成四個楔形槽，槽中有四個滾柱4，該柱的直徑大于槽窄端又小于槽寬端，彈簧及滾柱5將該滾柱推向槽窄端，使得滾柱與十字塊及外殼表面有較小的摩擦力。十字塊3與傳動套筒8剛性連接，傳動套簡8安裝在電樞軸花鍵部位，使單向離合器總成可