直流电机基本原理及检修.ppt

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1、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（

2、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

3、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

4、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

5、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

6、）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=9.55 PN/nN N：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

7、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

8、、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

9、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。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

10、，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。V U(3v DC),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

11、)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

12、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

13、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

14、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

15、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

16、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0.1 mm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

17、.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，待电刷与换向器或集电环磨合后，再逐步更换其余的电刷，以保证电机能连续运行。,更换电刷时，应采用0号玻璃砂纸沿电机的转动方向研磨电刷，使电刷与换向器或集电环的接触面积达到80%左右。研磨时不能用粗的金刚砂布，以防金刚砂粒嵌入换向槽内，擦伤电刷表面。更换电刷后要及时调整弹簧的压力，使每只电刷的压力基本均匀，以免引起电流分布不均。电刷的压力因电机工作条件及电刷型号的不同而有所差异，一般在15000-25000Pa范围内。,常用电刷的型号、特性及应用范围参见表,谢谢大家,再见,返回,