直流电机基本原理及检修.ppt

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直流电机检修技能培训课件,冀东电力检修有限责任公司,编写：

马爱军,课件主要内容,一、直流电机的感性认识及概述二、直流电机的工作原理三、直流电机的结构与分类四、直流电机铭牌数据五、直流电机的检修及工艺标准六、直流电动机的调速七、直流电机的常见故障,返回,直流电动机感性认识（图片）,一、概述,与异步电动机相比，直流电动机的结构复杂，使用和维护不如异步机方便，而且要使用直流电。

二、直流电机的工作原理,

（一）直流电动机的基本工作原理1）直流电动机模型,电枢绕组,电刷,换向片,转动方向,磁极,二、直流电机的工作原理,a.电磁感应定律的应用（左手定则）b.换向器的作用：

保证流入的磁极下的电流方向不变（直流电）c.基本工作原理通过电刷将直流电源加到电动机换向器上，换向器与电枢线圈相连，电枢中有电流流过，电枢电流受磁场作用力而使得电枢转动。

由于电刷和换相器的作用，每一极性下的导体中的电流方向始终不变，产生单方向的电磁转矩，使电枢向一个方向旋转，这就是直流电动机的基本工作原理。

2）直流电机的基本工作原理,同一台电机，既可作电动机运行又可作发电机运行的原理，在电机理论中称为可逆原理。

当原动机以某一转速拖动转子（电枢）旋转，电枢绕组切割磁力线，产生感应电动势，形成感应电流，通过电刷流过负载，实现机械能转换成电能。

U,+,N,S,Ia,这是输入机械转距,这是输出电流,这是负载,发电机：

电枢电流与电枢电压方向相反，输入转距，输出电能,电动机：

电枢电流与电枢电压方向相同，消耗电能，输出转距；,二、直流电机的工作原理,3）直流发电机的工作原理图,E,E,输出直流电,换向,原动机,感应电动势、电流,电磁转矩（阻转矩）,做功,电磁关系,三、直流电机的结构与分类,

（一）定子组成：

机座、主磁极、换向极、端盖、轴承、和电刷等。

作用：

产生磁场、支撑作用。

1）主磁极组成：

由主极铁心、励磁绕组组成、作用：

产生工作磁场。

机座,磁极,励磁绕组,直流电动机定子结构,2）换向极（图中未画出）组成：

由铁心、绕组组成。

换向极绕组与电枢绕组串联。

作用：

改善电机的换向性能，防止产生电弧火花。

3）电刷装置接通外电路与电枢绕组。

和换向器一起将绕组内交流电转换为外部直流电。

4）机座固定与支撑作用，另外也是磁路的一部分。

1、结构,三、直流电机的结构与分类,转子,换向器,

（二）转子（电枢）包括电枢铁心、绕组、换向器和转轴等,1）电枢铁心：

由0.350.5mm厚的硅钢片叠制而成。

2）电枢绕组：

由绝缘导线绕制的电枢线圈组成3）换向器：

由绝缘材料相隔的铜片做成，并固定在轴上。

转子,换向器,三、直流电机的结构与分类,2、分类根据励磁线圈和转子绕组的联接关系，励磁式的直流电机可细分为：

他励电动机：

励磁线圈与转子电枢的电源分开。

并励电动机：

励磁线圈与转子电枢并联到同一电源上。

串励电动机：

励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。

复励电动机：

励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在同一电源上。

（2）直流发电机按励磁方式分类,他励,串励,复励,并励,三、直流电机的结构与分类,三、直流电机的结构与分类,3）,（3）直流电机绕组线端曾经用过和现在使用的标记代号,四、直流电机铭牌数据,直流电机的额定数据主要有以下几种。

1、额定容量（功率）PN（单位：

KW）直流电动机PN=UNINN（输出机械能）直流发电机PN=UNIN（输出电能）2、额定电压UN（单位：

V）在额定情况下，电刷两端输出（发电机）或输入（电动机）的电压。

3、额定电流IN（单位：

A）在额定情况下，电刷流入或流出的电流。

4、额定转速nN（单位：

r/min）在额定功率、额定电压、额定电流时电机的转速。

5、额定励磁电流IfN（单位：

A）6、铭牌上没有的额定值：

额定转矩TN、额定效率N其中TN=9.55PN/nNN：

在带额定负载运行是，输出机械功率与输入功率之比。

五、直流电机的检修,1、直流电机解体与回装1）直流电机解体前记录机铭牌，将其记录在报告页中。

2）用500V摇表测量励磁绕组、电枢绕组对地绝缘电阻值并记录。

3）按拆卸顺序完整、无错地登记电机驱动端/非驱动端零部件。

4）拆开直流电机轴伸端和非轴伸端的密封检查盖板。

5）用弹簧称测量各个碳刷的工作压力，工作压力应在15-25Kpa。

松开弹簧，将所有碳刷从刷握中取出,拆开刷架与电枢电源的连接线并做好标记。

6）用500V摇表测量绕组对地、电枢绕组对地以及电刷刷架对地的绝缘电阻值并记录。

7）拆除直流电机后侧轴承油盖及端盖，拆端盖时要用顶丝顶出或用撬棍。

8）刷架取出前做好标记，然后将刷架取出放好，注意在取出时防止刷架划伤换相器表面；拿出的刷架放置在安全处，防止损坏。

9）用合适宽度的青壳纸包住整个换向器表面，并用白纱带绑好，防止后续工作将其表面划伤。

五、直流电机的检修,10）拆除直流电机前侧轴承油盖及端盖。

11）将电机电枢小心地从定子膛中抽出，并摆放到专用托架上；注意在抽取电枢的过程中，不要刮碰到电枢绕组、换向器及磁极绕组。

12）电机回装顺序与电机解体顺序相反。

五、直流电机的检修,2、直流电机维护及检查1）清理电机及各部件灰尘及油污，并更换电机轴承。

2）检查电机定子磁极线圈应固定良好，线圈表面无过热、变色痕迹。

以及电机极间连线应连接紧固、无过热痕迹；铁芯应紧固平整，无毛刺、扫膛、位移和锈斑等现象；如扫膛或过热部位，可用高速砂轮进行局部打磨，再用37%39%的硝酸腐蚀，出现片间铁纹（对铁芯过热或扫膛的电机处理后应做铁损试验）；引出线检查。

3）检查直流电机转子铁芯应紧固，无松动，无磨损，无锈蚀，各组磁铁连接紧密，平衡块紧固、无松动；电枢绕组端部固定箍应完整牢固、无松动迹象。

4）检查换向器（整流子）表面氧化膜呈均匀的暗褐色，有光泽和透明感，并完整、无划痕。

5）检查换向器片间绝缘均应处于良好状态，片间云母无凸出铜换向片的现象，磨损不应超过0.5mm，否则应车光，并对片间云母绝缘进行拉槽处理；片间云母要求低于换向片1.0-1.5mm。

注：

整流子表面氧化层不可打磨，如有严重烧伤查明原因后方可打磨。

6）测量各整流子片间直流电阻值，并记录。

注意片间电阻值的互差应小于2%（公式为大值减小值，再除以小值）。

五、直流电机的检修,7）用外径千分尺测量换向器的直径，并将记录结果。

换向器不圆度公差表,五、直流电机的检修,8）检查直流电机碳刷高度，要求大于12毫米；否则，应更换同型号的新碳刷9）目视检查各个碳刷镜面，应光亮、光滑、无划痕、无镀铜现象，并且各个碳刷磨损程度较一致。

检查刷握内壁应光洁、无斑点，必要时，用竹叶锉外裹金相砂纸进行打磨电刷与刷握的允许空隙参见下表,五、直流电机的检修,3、直流电机修后试验1）用500V摇表测量绕组对地、电枢绕组对地以及电刷刷架对地的绝缘电阻值，要求绝缘电阻值大于1.5M并记录结果。

2）检查直流电机电刷是否置于几何中性线上。

检查方法：

保持电枢静止。

按照下图进行接线，励磁绕组采取他励方式，将毫伏电压表接在相邻的两组电刷上。

交替接通和断开励磁电流，注意毫伏表的读数，如果有读数表示电刷不在正常刷位上，调整刷架的位置，最终使毫伏表的读数为“0”（或接近零点处）为止。

VU（3vDC）,V,五、直流电机的检修,3）用单臂电桥测量定子绕组的直流电阻，并记录结果。

4）用双臂电桥测量电枢绕组的直流电阻，并记录结果。

绕组的阻值范围：

电枢绕组的阻值在零点几欧姆到12欧姆。

他励/并励电机的励磁绕组的阻值有几百欧姆。

串励电机的励磁绕组的阻值与电枢绕组的相当。

六、直流电动机的调速,与异步电动机相比，直流电动机结构复杂，价格高，维护不方便，但它的最大优点是调速性能好。

直流电动机调速的主要优点是：

（1）调速均匀平滑，可以无级调速。

（2）调速范围大，调速比可达200（他励式）以上（调速比等于最大转速和最小转速之比）。

七、直流电机常见故障,电机换向器常见故障的修理一、换向器的结构换向器是直流电机及交流变速电动机的重要组成部分，换向器的结构如图所示。

二、换向器的常见故障及修理1、换向器片间短路的修理当换向器片间的沟槽被电刷粉、金属屑或其他导电物质填满，或有腐蚀性物质与灰尘等侵入使云母片碳化时，会造成换向器片间短路。

特别是片间电压高时，更容易导致换向器片间短路，从而引起火花或产生电弧，损坏换向片。

修理时先清除杂物，用校验灯检查确定无短路后，再用云母与绝缘填补，待干燥后即可装配。

2、换向器接地的修理V形云母环尖角端在压装时绝缘损坏或金属屑、灰尘等未清除干净，都会造成换向器接地故障。

修理时先将击穿烧坏处的斑点、灰尘等清除干净，用云母绝缘材料及虫胶干漆填补，然后用0.25mm厚的可塑云母板覆贴1-2层，并加热压入。

如果换向器接地时因换向片V形角配合不当使压装时绝缘损坏而造成的，则应改变换向片的V形角或者调换V形压环。

3、换向器凸片的修理换向器过热、短路或装配不良等，都会引起换向器松弛而导致换向片过高。

检查时用手抚摸换向器表面，即可发现换向片过高处形成凸片。

修理时，可用锤轻敲凸片，将其调整到正确位置后再拧紧螺母，然后用车床将换向器表面车光。

若换向器已装在电动机上，也可用磨石来磨光。

转动电枢并将磨石压在换向器上，直至换向器表面光滑为止，然后用细砂纸进行精修。

4、换向器表面有伤痕及磨损的修理直流电机运行时，电刷下火花的损伤将造成换向器表面灼痕严重或高低不平，都需要及时修理。

若伤痕或不平度较轻微，修理方法如图所示。

用00号砂布贴在木质支架上（木支架应与换向器外圆吻合），转动电机进行修磨，待换向器表面较为光洁为止。

若伤痕或不平度严重，车光换向器外圆，下刻换向器片间云母片，云母片挖削的方法如图所示，其下刻深度见表。

换向器云母片下刻深度（mm）,5、换向器修复后的检查换向器修复后应做以下检查。

用小锤轻敲换向片，依据发出的声音来判断安装是否牢固。

若发出较清脆的声音，表明换向器装配牢固；如果发出空壳声，则表明换向器松弛，应重新装配。

检查换向片的轴向平行度，使换向片沿轴线的偏斜度不超过片间云母片的厚度，否则会造成换向不良。

做对地耐压试验，试验电压通常为两倍的额定电压加1000V持续时间1min。

用220V检验灯逐片检查片间是否短路，若有短路应加以排除。

电机集电环的故障处理,一、集电环的故障及修理集电环多是铸件，由青铜或钢制成，但通过直流电的同步电机的集电环则多采用钢制。

常用集电环有紧圈式、螺杆式、组装式及塑料式等，其主要差别是环的固定方法不同，但集电环都与套筒固定在一起，且环与环之间、各环与套筒之间绝缘。

集电环的常见故障有出现斑点、黑带、刷痕等轻微损伤；烧蚀、凸凹不平、磨损等严重损伤以及表面剥离、出现裂纹等等。

对于不同故障应采取不同的修理方法。

1、表面轻微损伤当集电环表面有斑点、刷痕或轻度磨损时，可先用细锉、油石等进行研磨，然后用00号砂布在集电环高速旋转时将其抛光，使集电环表面的粗糙度达到Ra1.6-0.8m。

2、集电环有裂纹当集电环出现裂纹时，先仔细检查裂纹的严重程度。

为保证集电环能正常工作，一般要更换新集电环，这样既简单省时，又能保证维修质量。

3、表面严重损伤如果集电环表面烧蚀、出现槽纹、凸凹不平等，或者损伤面积达环面积的20%-30%且又位于电刷磨损面时，应将集电环放在车床上修理。

车集电环前应确定集电环表面损伤的最小厚度。

车削时车刀应锋利，进刀量小，每次进刀量控制在0.1mm左右，转动也要平稳，表面线速度控制在1-1.5m/s，加工后偏心度不能超过0.03-0.05mm.。

车好后先用00号砂布抛光，然后在00号砂布上涂一层凡士林油，在集电环高速旋转时再抛光一次，集电环表面的粗糙度达Ra4.6-3.2m.。

二、使用电刷时应注意的事项同一台电机应采用同一型号的电刷，否则会使各个电刷的电流不均匀，造成个别电刷过热及火花过大等。

电刷在刷握内应能活动自如，既不能太松，也不能过紧。

电刷过松会晃动，容易引起火花，而电刷太紧则会卡死。

更换电刷时不宜一次全部更新，否则会引起电流分布不均匀。

对于不能停机的大型电机，则每次应更换每个刷杆上电刷量的20%，更换的时间间隔为一至两个星期，待电刷