电机及其检修课案.docx

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电机及其检修课案

维修电工（中级）

讲义

电机及其检修

2012

王老师

电机及其检修

一、交流电动机的检修

培训目标：

熟悉交流电动机的结构、工作原理和使用与拆装方法；

能够正确检修、分析、排除交流异步电动机的故障。

1．故障分析和检查

三相异步电动机的故障是多种多样的，产生的原因也比较复杂。

检查电动机时，一般应按照先外后里、先机后电、先听后检的顺序进行。

先检查电动机的外部是否有故障，后检查电动机内部；先检查机械方面，后检查电气方面；先听使用者介绍使用情况，后动手检查。

这样才能正确、迅速地找出故障原因。

先对电动机的外观、绝缘电阻、电动机外部接线图等项目进行详细检查，如末发现异常情况时，可对电动机做进一步的通电试验，将三相低压（30%UN）通入电动机的三相绕组并逐步升高，当发现声音不正常、有异味或转不动时，应立即断电检查。

如果启动时末发现问题，可测量三相电流是否平衡，电流大的一相可能绕组短路；电流小的一相可能是多路并联绕组中的支路断路。

若三相电流平衡，可使电动机运行1~2h，随时用手检查铁心部位及轴承端盖，发现烫手应立即停止检查。

如果线圈过热，则是绕组短路；铁心过热则是绕组匝数不够，或铁心硅钢片间的绝缘有损坏。

以上的检查均应在电动机空载的情况下进行。

通过上述检查，确认电动机内部有故障，可拆开电动机做进一步的检查。

（1）检查绕组部分。

查看绕组端部有无积尘和油垢，检查绕组绝缘、接线及引出线有无损伤或烧伤。

若有烧伤，烧伤处的颜色会变成暗黑色或烧焦，还有焦臭味。

烧坏一个线圈中的几匝线圈，可能是匝间短路造成的；烧坏几个线圈，多半是相间或连接线的绝缘损坏所致；烧坏一相，多为△形接法中一相电源断路所致；烧坏两相，则是一相绕组断路所致；若三相全部烧坏，大都由于长期过载或启动时转子堵转造成的，也可能是绕组接线错误引起的。

（2）检查铁心部分。

查看转子、定子表面有无擦伤的痕迹。

若转子表面只有一处擦伤，而定子表面有一圈擦伤，大都是由于转子弯曲或转子不平衡造成的；若转子表面有一圈擦伤，而定子表面只有一处擦伤，大都是由于转子和定子不同心造成的，转子和定子由于机座或端盖止口变形或轴承严重磨损使转子下落造成不同心；若定子和转子表面均有局部擦伤是由上面两种原因共同造成的。

（3）检查轴承部分。

查看轴承的内、外套与轴颈和轴承室配合是否合适，同时也要检查轴承的磨损情况。

（4）检查其他部分。

查看风扇扇叶是否损坏变形，转子端环有无裂痕或断裂，用短路测试器检查导条有无断裂。

2．定子绕组故障的检修

绕组是电动机的心脏部位，是最容易损坏、容易造成故障的部件。

常见故障有绕组接地、绕组短路、绕组断路、绕组接错嵌反等。

（1）绕组接地故障的检修。

电动机定子绕组与铁心或机壳间因绝缘损坏而相碰称为接地故障。

出现接地故障会使机壳带电，引起触电事故。

造成的原因有受潮、雷击、过热、机械损伤、腐蚀、绝缘老化、铁心松动或有毛刺以及绕组制造工艺不良等。

常用的方法有兆欧表法和校灯法。

用兆欧表检查各绕组对铁心或机壳的绝缘电阻应在0.5MΩ以上，绝缘电阻小于0.5MΩ说明绝缘很差，绝缘电阻为零则说明绕组己经接地；指针摇摆不定说明绝缘已被击穿。

用校灯法检查各绕组对铁心或机座绝缘时，用一个36V灯泡和36V低压电源连接，并逐一连接各绕组和机壳，如果灯泡发光，则该绕组接地，反之则说明该绕组绝缘良好。

若绝缘很差，一般是绕组严重受潮或污染。

可先清除污物，再进行烘干，待绝缘电阻达到0.5MΩ以上后，重新浇绝缘漆，并进行烘干。

绕组己经接地，且接地点在槽口或槽底线圈出口处或端部明显处，可用绝缘物垫入接地处或用绝缘带包扎，排除故障后重新涂上绝缘漆并烘干。

若接地点发生在槽内，则需更换绕组或用穿绕修补法修复。

所谓穿绕修补法就是先将定子绕组在烘箱内加热到80～100℃，使线圈外部的绝缘软化，再打出故障线圈的槽楔，用断线钳将该线圈两端剪断，将线圈的上、下层从槽内一根一根地抽出。

原来的槽内绝缘是否需要更换，应根据具体情况决定。

用比原线圈略长的同规格导线在槽内来回穿绕，匝数应和原线圈匝数相同。

到最后穿绕困难时，可用竹签做引导棒帮助穿绕。

若实在无法穿绕，少几匝也可以。

穿绕修补后，在进行接线、浸漆和烘干，恢复绝缘。

（2）绕组短路故障的检修。

绕组短路是电源电压过高、电动机驱动的负载过重、电动机使用过久或受潮污染造成定子绕组绝缘老化和损坏而引起的。

包括匝间短路和相间短路。

相间短路可用兆欧表或万用表检测；匝间短路可用直观法、空载电流法、直流电阻法和短路测试器法。

1）直观法就是使电动机空载运行一定时间（10～30min），然后拆开电动机端盖，抽出转子，用手触摸定子绕组有无发热现象或观察线圈绝缘有无变色、烧焦或用鼻子闻有无焦臭味，若有则说明有匝间短路故障。

2）空载电流法就是用钳形电流表测量空载电流，空载电流明显偏大的一相有匝间短路故障。

3）直流电阻法就是用电桥测量绕组的直流电阻，直流电阻明显偏小的一相有匝间短路故障。

4）短路测试器法就是用短路测试器检查，查找匝间短路。

因为用空载电流法和直流电阻法来检查匝间短路准确性不高，可能出现误判断，也不容易判断哪个线圈有匝间短路，在电动机修理中经常采用短路测试器。

短路测试器也称短路侦察器，是一个特殊的开口变压器，其铁心不是自成闭合回路，而是U形，如图2－25所示。

铁心用硅钢片叠成，励磁绕组和变压器一次侧一样用漆包线绕制再经绝缘处理后套在铁心上，匝数1000多匝，直径一般为0.2mm左右，接36V低压交流电源。

铁心开口处的形状应能与被测绕组所在的铁心有比较紧密地配合，空隙不宜过大。

测试时，将短路测试器励磁绕组接36V交流电源，沿铁心槽口逐槽移动，当经过短路的线圈时，相当于变压器二次侧短路，电流表读数明显增大，从而判断匝间短路的线圈。

也可以用一个钢片放在被测线圈的另一边所在槽口处，若线圈匝间短路，短路电流周围的磁场形成的磁感线经过铁心和钢片形成回路，钢片会发生振动并产生声音。

用短路测试器时应注意以下几点：

第一，要注意安全；第二，测量△形联结的电动机时定子绕组引线要断开，绕组为多路并联时要将并联支路断开；第三，绕组为双层绕组时，由于一个槽中有不同线圈的两个边，应分别将钢片放在左右两边相隔一个节距的槽口上进行测试，以便确定是哪个绕组匝间短路，如图2－26所示。

图2一25用短路测试器查找短路线圈

1一开口铁心Z一励磁线圈壬一钢片

4一定子铁心5一一定子绕组端部6一电流表

图2一26双层绕组匝问短路测试方法

I一钢片2一短路测试器

绕组发生短路故障一般事先很难发现，往往是绕组烧损后才知道，因此，这类故障往往需要视故障情况全部或部分更换绕组，可用穿绕修补法更换部分绕组或重新绕制定子绕组。

（3）绕组断路故障的检修。

电动机定子绕组内部接线、引出线等断开或接头松脱造成的故障称为绕组断路故障。

这类故障大都发生在绕组端部的槽口处，检查时可先查看各绕组的连接线处和引出头处有无烧损、焊点松脱和熔化现象。

绕组断路故障一般用万用表、电桥或伏安法逐一测量各绕组的电阻值，电阻较大的一相存在断路。

如无法确定断路点时，可从该相绕组中间一半的连接处剖开绝缘，分段测试，逐步缩小范围，最后找到故障点。

对于引出线或接线头扭断、脱焊等引起的故障，找到故障点后重新焊接和包扎；如果断路发生在槽口处或槽口内，难以焊接时，可用穿绕修补法更换个别线圈；如果故障严重难以修补时应重新绕线。

（4）绕组接错、嵌反故障的检修。

绕组接线错误或某一线圈嵌反时会引起电动机振动，发出较大的噪声，电动机转速低甚至不转。

同时电动机三相电流严重不平衡，使电动机过热，导致熔丝熔断或绕组烧损。

绕组接线错误或嵌反故障通常可分为两种，一种是外部接线错误，另一种是某一极相组接错或几个线圈嵌反。

检查的方法一般是先拆开电动机，取出转子。

将低压直流电（10V以内，不超过绕组额定电流）逐步加在三相定子绕组的每一相上（Y形接法，电源连接中性点和绕组出线端；△形接法必须断开联结），用指南针沿定子内圆移动，如果接线正确，则指南针经过每一极相组时，就南北交替变化，如图2－27所示。

如果指南针在某一极相组的指向与图示方向相反，则表示该极相组接反；如果指南针经过同一极相组的不同位置时，南北指向交替变化，说明该极相组中个别线圈嵌反。

找出故障点后，将错误部位的接线加以纠正后重新做上述试验，直到全部正确为止。

3．转子绕组故障的检查

（1）笼型转子故障检查。

笼型转子的常见故障是断条。

断条后的电动机一般能空载运行，加上负载后，电动机转速将降低甚至停转。

用钳形表检查三相电流时，指针往返摆动。

转子断条故障一般用短路测试器检查，如图2－28所示。

将短路测试器放在转子铁心槽口上，沿转子周围逐槽移动，正常情况下，显示短路电流，若经过某一槽口时，电流明显下降，则表示该处的导条断裂。

也可以在导条端环两端加几伏的交流电压，用钢片沿转子各导条测试，当某一处导条不吸引钢片时，则说明该处导条断裂。

转子导条断裂一般难以修理，通常是更换转子。

图2一27用指南针法检查绕组接错或嵌反

图2一28用短路测试器检查断条

I一短路测试器2一导条3转子

（2）绕线转子故障检查。

绕线转子的结构一般和定子结构类似，检测、修理方法步骤也相似。

4．修复后的检查与试验

为保证电动机的修理质量，对已修复的电动机，应进行一些必要的试验。

试验大致包括以下几个项目，绕组冷态直流电阻的测定；绝缘电阻测试试验；耐压试验；空载试验；温升试验等。

（1）试验前的检查。

修复后的电动机在试验开始前，首先应进行一般性检查。

一般性检查包括：

检查电动机的装配质量，各部分的紧固螺栓是否旋紧，引出线的标记是否正确，转子转动是否灵活等。

此外，还要检查各绕组接线是否正确，电刷与集流装置接触是否良好，电刷的位置是否正确，在刷握中是否灵活等。

确认电动机的一般性检查良好，方可进行试验（特别是通电试验）。

（2）绕组冷态直流电阻的测定。

绕组的冷态直流电阻，按电动机的功率大小，可分为高电阻与低电阻：

电阻在10Ω以上为高电阻，在10Ω以下为低电阻。

高电阻可用单臂电桥测量，测量低电阻必须用精度较高的双臂电桥。

测量电阻时，应测量绕组的温度，然后再按下列换算为15℃时的标准电阻值：

R1S~1+从，’一15）（n）

式中R15——绕组在15℃时的电阻值，Ω；

Rt——绕组在t℃（测量时的温度）时的电阻值，Ω；

α——导线的电阻温度系数，铜的α=0.004，铝的4=0.00385；

t——测量电阻时的温度，℃。

绕组的每相电阻与以前测得的数值或出厂时的数据相比较，其差别不应超过2%～３％，平均值不应超过4％。

对三相绕组，其不平衡度以小于5％为合格。

如果电阻相差过大，则焊接质量有问题，尤其在多路并联的情况下，可能会使一个支路脱焊。

如果三相电阻数值都偏大，则表示线径过细。

（3）绝缘电阻测试试验。

电动机的绝缘部分是比较容易损坏的，电动机绝缘不良，将会烧毁绕组或造成电动机外壳带电。

若接地不良，将会造成触电事故。

所以，经过修理的电动机（或是尚未使用过的新电动机），在试验之前都要经过严格的绝缘电阻测试试验，以保证电动机的安全运行。

绝缘电阻的测试包括各个绕组与外壳之间的绝缘电阻，绕组与绕组之间的绝缘电阻。

测量绝缘电阻一般使用兆欧表。

绕组额定电压在500V以下的，应选用500V的兆欧表；绕组额定电压在500～3000V之间的，应选用1000V的兆欧表；绕组额定电压在3000V以上的，则应选用2500V的兆欧表。

三相异步电动机的绝缘电阻值不得低于0.5MΩ。

如果低于0.5MΩ，必须先经干燥处理之后，方可进行通电运转和耐压试验。

大型电动机测定绝缘电阻时，应判断是否受潮，还要做出绝缘吸收试验。

即用兆欧表连续不断测量1min（120转/min）。

记录1min的绝缘电阻值R60，再用同样方法测量15s的绝缘电阻值R15，R60/R15的比值叫做吸收比，吸收比大于1.3可认为是绝缘干燥，否则认为己受潮。

（4）耐压试验。

耐压试验包括绕组对地，绕组之间以及匝间的绝缘强度实验。

通常用50Hz的高压交流电进行测试，看绕组能否经受一定的高压且不被击穿。

耐压试验，可以发现绝缘在局部或整体中所存在的缺陷。

因为这种缺陷的发展要比绝缘普遍劣化发展得快，在运行中易造成绝缘击穿的故障，所以每台修复后的电动机都应当做耐压实验。

1）绕组对地和绕组间的耐压试验。

每一个独立绕组，都应当轮流做对机壳的绝缘实验。

此时，试验电源的一极接在被试绕组的引出线端，而另一极则接在电动机的接地机壳上。

在测试一个绕组时，其他绕组在电气上都应与接地机壳连接。

实验所需要的高电压一般通过升压变压器来获得，也可利用同样变压比的电压互感器。

在升压变压器的低压侧接一个电压表和一个电流表，并通过一个自藕变压器将低压电源接到升压变压器的低压侧。

试验时，合上开关接通电路，调节自耦变压器使升压变压器二次得到所需要的高压（试验开始时的电压应不超过试验电压的1/3）。

增大电压时，要逐渐地或阶段地（不超过全值的5%）进行。

试验电压由半值升高到全值的时间应不小于10s，全值实验电压保持1min后降为全值的1/3，然后电源切断。

在试验期间应密切注意电压、电流的变化，有无打火、放电的声音。

若电流上升加快，应立即把试验电压降到零，停止试验。

大型电动机在包绝缘、嵌线、接线过程中，为了及时发现缺点，防止返工，各工序都要进行耐压试验。

试验电压见表2-2和表2-3。

2@2定子试验电压（V）

表2一3转子试验电压1v）

如果线圈是局部修理，试验电压可以低一些，一般总装后低压电动机的耐压值为Ue+500V，高压电动机为Ue，不得低于上表中实验电压的50%。

对于电压在380V以下的电动机，如果没有试验设备，可用电压为1000V的兆欧表做耐压试验，摇动测量1min。

进行耐压试验时，必须注意安全。

高压试验设备的电源电压要保持稳定。

各试验设备、仪表、操作设备都应该可靠接地。

2）匝间耐压试验。

匝间耐压试验应在电动机空载试验以后进行，试验时把外加电压（电动机）或发出电压（发电机）增加到额定电压的130%，持续运行5min。

对于曾经使用过的或绕组绝缘局部更换的电动机，可运行1min。

绕线转子异步电机动的匝间耐压试验，应在转子固定和开路时进行。

这时，加于定子绕组的试验电压要高于额定电压的30%，转子绕组中所感应的电压也就高于额定电压的30%。

这样就同时对定子、转子绕组进行了匝间耐压试验。

（5）空载试验。

在嵌线、接线工艺不熟练，或绕组数据改变后，应做空载试验。

试验过程中注意空载电流的变化。

三相电流不平衡应不超过10%。

通常空载电流应符合表2－4的要求。

如果电流超过表中的范围，应适当增加线圈匝数；反之则应适当减少线圈匝数。

表2H电动机空载电流与额定电流百分比

在空载试验中，还应检查电动机是否有噪声、振动，检查轴承、铁心的发热程度等。

二、直流电动机的检修

培训目标：

熟悉直流电动机的结构、工作原理和使用与拆装方法；

能够正确检修、分析、排除直流电机的故障。

（一）、直流电机的基础知识

1．直流电机的分类、结构与原理

在现代工业中，直流电机仍占有重要的地位。

直流电机具有可逆性，它可以做发电机，将机械能转换为直流电能；作为直流电源，也可以做直流电动机，将直流电能转换为机械能。

（1）直流电机的结构。

直流电机可分为定子和转子两大部分。

定子和转子之间的空隙称为气隙。

1）定子部分。

直流电机定子部分的主要作用是产生主磁场和作为机械的支撑。

主要包括机座、主磁极、换向磁极、端盖和轴承以及电刷装置。

①机座。

机座有两个作用，一方面起导磁作用，作为电机磁路的一部分；另一方面起支撑作用，用于安装主磁极，并通过端盖支撑转子。

机座一般用导磁性能较好的铸钢或钢板焊接而成，也可以用无缝钢管加工而成。

②主磁极。

主磁极是用来产生电机工作的主磁场，它由主磁极铁心和励磁绕组组成。

主磁极铁心为电机磁路的一部分，一般由钢板冲制后叠装而成，但是目前常采用晶闸管整流电源作为直流电机的直流电源，它不是纯直流，含有交流谐波，为减少交流谐波在主磁极和机座中造成的涡流损耗，现在普遍采用厚度为0.5mm，表面有绝缘层的硅钢片制作主磁极铁心和定子铁軛。

主磁极绕组的作用是通入直流电产生励磁磁场，小型电机用电磁线绕制，大中型电机则用扁铜线绕制。

绕组经绝缘处理后，套在主磁极铁心上，整个主磁极再用螺栓紧固在机座上。

③换向磁极。

换向磁极是位于两个主磁极之间的小磁极，又称为附加磁极。

其作用是产生换向磁场，改善电机的换向。

它由换向磁极铁心和换向磁极绕组组成，换向磁极铁心一般用整块钢或钢板制成。

在大型电机和用晶闸管供电的功率较大的电机中，为了能更好地改善电动机的换向，换向磁极铁心也应采用硅钢片叠片结构。

换向磁极绕组和主磁极绕组一样制作，套装在换向磁极铁心上，最后固定在机座上。

换向磁极绕组应当与电枢绕组串联，而且极性不能接反，小型直流电机换向不困难，一般不用换向磁极。

④电刷装置。

电刷装置的作用是通过电刷与换向器的滑动接触，把电枢绕组中的电动势（或电流）引到外电路，或把外电路的电压、电流引入电枢绕组。

电刷装置由电刷、刷握、刷杆、刷杆座和压力弹簧等组成。

电刷要有较好的导电性和耐磨性，一般用石墨粉压制而成，电刷放在刷握中的刷盒内，利用压力弹簧把电刷压在换向器上，刷握固定在刷杆上，借铜丝软接线把电流从电刷引到刷杆上，再由导线接到接线盒中的端子上。

通常，刷杆是由绝缘材料制成的，刷杆固定在刷杆座上，成为一个相互绝缘的整体部件。

2）转子（电枢）部分。

转子通称电枢，是产生感应电动势、电流、电磁转矩，实现能量转换的部件。

它由电枢铁心、电枢绕组、换向器、风扇和轴等组成。

①电枢铁心。

电枢铁心是直流电机主磁路的一部分，在铁心槽中嵌放电枢绕组。

电枢转动时，铁心中的磁通方向不断变化，会产生涡流和磁滞损耗。

为了减少损耗，电枢铁心一般采用厚度为0.5mm的表面有绝缘层的硅钢片叠压而成。

电枢铁心外圆均匀地分布着嵌放电枢绕组的槽，轴向有轴孔和通风孔。

②电枢绕组。

电枢绕组的作用是通过电流产生感生电动势和电磁转矩实现能量转换。

电枢绕组由圆形或矩形截面的绝缘导线绕制而成，再按一定的规律嵌放在电枢铁心槽内，利用绝缘材料进行电枢绕组和铁心之间的绝缘处理。

并对绕组采取紧固措施，以防旋转时由于离心力被抛出。

③换向器。

换向器的作用是将电枢中的交流电动势和电流，转换成电刷间的直流电动势和电流，从而保证所有导体上产生的转矩方向一致。

换向器由许多特殊形状的梯形铜片和起绝缘作用的云母片一片隔一片地叠成圆筒形，凸起的一端称为升高片，用来与电枢绕组端头相连；下面有燕尾槽，利用换向器套筒、V形压圈及螺旋压圈将换向片及云母片紧固成一个整体；在换向片与套筒、压圈之间用V形云母环绝缘，最后换向器压在转轴上，这种属于装配式。

在中、小型直流电动机中常用的一种是整体式，它把铜片热压在塑料基体上，成为一个整体。

④转轴。

转轴是用来传递转矩，为了使电机能可靠地运行，转轴一般用合金钢锻压加工而成。

⑤风扇。

风扇是用来降低运行中电机的温升。

（2）直流电机的工作原理

1）直流电动机的基本工作原理。

在外加电压的作用下，在电枢绕组的导体中形成电流，通电导体受定子磁场的作用力使电枢旋转。

通过换向器，当导体进入异性磁极时，导体中的电流也改变了方向，使直流电动机获得单方向的电磁转矩；通过换向片使处于磁极下不同位置的导体串联起来，使其电磁转矩相叠加而获得几乎恒定不变的电磁转矩，使直流电动机能连续运行，把直流电能转换为机械能输出。

2）直流发电机的基本工作原理。

在外力作用下，电枢旋转使导体切割磁感线产生交变感应电动势。

通过换向器使电枢绕组产生的交变电动势变为电刷间的单向脉动电动势；又由于采用处于磁极下不同位置的通电导体串联而使感应电动势相叠加而获得几乎恒定不变的直流电动势，使直流发电机能输出连续恒定的直流电压，将机械能转换为直流电能。

此外，直流电机的运行是可逆的。

当它作为发电机时，通过外加转矩驱动转子旋转，绕组中产生感应电动势，接通负载以后提供直流电流，将机械能转换为电能；当它作为电动机时，通过外加电压在绕组中产生电流，通电导体在磁场中受到磁力作用，产生电磁转矩驱动电枢旋转，将电能转换为机械能。

（3）直流电机的分类。

按照直流电机主磁场的不同，一般直流电机可分为两大类，一类是由永磁铁作为主磁极，另一类是给主磁极绕组线圈中通入直流电流而产生的主磁场。

后者按照主磁极绕组和电枢绕组接线方式的不同，又可分为他励和自励。

自励又可分为并励、串励和复励。

复励又分为积复励和差复励。

1）永磁电机。

这类电机采用永磁体作为主磁极，在永久磁场中实现机电能量的转换。

由于永磁磁场比电磁场复杂，且形式多样，永磁电机的磁路有着与其他电机不同的特性。

特别是钕铁硼稀土金属材料的出现，使永磁电机的性能得到了很大提高，小至毫瓦级，大到1000kW以上，覆盖了微型、小型及中型电机的功率范围，并且延伸到大功率领域，己经成为电机中新兴的一族。

2）他励电机。

他励直流电机的励磁电流可由其他的直流电源提供，与电枢绕组互不相连，励磁电流的大小由励磁电源电压和串联的可调电阻决定。

3）自励电机。

自励直流电机的励磁电流由电机本身提供，不需要外部电源。

按照励磁绕组和电枢绕组的连接关系可分为以下三种。

①并励电机。

励磁绕组和电枢绕组并联，通过与励磁绕组串联可调电阻来调节励磁电流。

特点是励磁绕组匝数多，导线截面积小，励磁电流是电枢电流的一小部分。

②串励电机。

励磁绕组和电枢绕组串联，通过与励磁绕组串联可调电阻来调节励磁电流。

特点是励磁绕组匝数少，导线截面积大，励磁电流和电枢电流相等，励磁绕组上电压降小。

③复励电机。

复励电机主磁极上有两个励磁绕组，其中，一个和电枢绕组并联，另一个和电枢绕组串联。

当两个绕组产生的磁通方向一致时，称为积复励直流电机。

当两个绕组产生的磁通方向相反时，称为差复励直流电机。

2．直流电机的换向

（1）主磁极磁场。

主磁极的几何中性线是指通过电枢中心的异性主磁极之间的平分线；主磁极的物理中性线是指通过电枢中心，并与电枢铁心的磁感线相垂直的直线。

在电枢电流为零时，几何中性线与物理中性线重合，几何中性线处的磁通为零。

（2）电枢反应。

当电机在负载下运行时，电枢绕组中有负载电流流过，电枢绕组中电流产生的磁场称为电枢磁场，电枢磁场的方向和主磁极磁场的方向垂直。

电机负载运行时，主磁极磁场和电枢磁场同时存在，它们之间相互影响，把电枢磁场对主磁极磁场的影响称为电枢反应。

直流电机气隙中的磁场是主磁极磁场合电枢磁场叠加后的磁场。

合成磁场发生畸变，主磁极磁场被削弱，物理中性线偏转β角，对电动机是逆电枢旋转方向，对发电机则是顺电枢旋转方向。

使得几何中性线处的磁通不再为零，给换向带来困难，增加换向火花。

电枢反应对直流发电机和直流电动机均不利，必须采取一定措施来减小电枢反应的影响。

（3）直流电机的换拘过程。

直流电机旋转时，电枢绕组元件的有效边越过磁极中性线，从一个磁极下进入到另一个极性相反的磁极下，电枢绕组元件从一条支路经过电刷，进入另一条支路，该元件中的电流方向发生改变，被称为换向。

元件中的电流从i变到-i的过程称为换向过程，该过程经历的时间称为换向周期。

由于直流电机的转速一般都很高，所以换向周期非常短，只有千分之几秒，在这个很短的时间里电流从i变到-i，换向元件本身具有电感性，能够产生自感电动势阻止电流换向，造成电刷和换向器表面产生火花。

（4）换向火花及其产生原因。

由于电枢反应和换向时的自感电动势及其他一些原因，直流电机在运行时，在电刷与换向器的表面产生火花，火花通常出现在后刷边（换向器离开电刷一侧）。

如果火花在电刷上的范围小，呈微弱的浅蓝色，对电机运行没有什么危害。

如果火花在电刷上范围较大，比较明亮，呈白色或红色，则对电机的运行会带来危害，会使电刷和换向器的表面灼伤，