直流电机换向故障的处理

直流电机换向故障的处理 一、火花产生原因和等级 （一）换向火花划分原则 保持电刷与换向器良好的工作状态 ,保持优 良的 换向性能是保证直流电机安全的重要条件。 通常情况下， 电机 无 火花运行 （或微弱的无害火花下运行） ，换向器表面 氧化膜 均 匀 而有光泽，电刷与换向器磨损轻微等均可认为是良好的换向性能 的 表征。相反，强烈的换向火花， 换向器表面氧化膜破坏或异常， 电 刷与换向器之间滑动接触不稳定， 电刷与换向器的异常磨损等 都是 换向不良的症状，将直接威胁电机运行。 火花是电刷与换向器之间的电弧放电现象，是直流电机换向 不良 的最明显标志 。由于轻微的电刷火花释放能量微弱，不会构 成对电机 运行的危害，故称 无害火花 。 较强的电刷火花 其能量将 会破坏电 刷与换向器之间的滑动接触 ，灼伤电刷镜面和换向器表 面氧化膜，使 两者磨损增加，并造成恶性循环，这种火花属有害 火花。更有甚者， 由于强烈的电刷火花使电刷磨道上空气游离， 因电弧飞越而导致环火 事故对电机造成巨大的损坏，构成对直流 电机运行的威胁。 不同的换向火花对直流电机运行的影响和危害不同，为了确 定换 向火花对直流电机运行的影响和危害， 必须要划分火花等级。 换向火花是电刷和换向片脱离接触时换向元件中释放电磁磁 量，以电 弧放电形式表现出来。根据对换向火花研究表明，它是 一种频谱广阔 的电磁波， 其频谱主要范围是 30KHZ 至 1MHZ 。换 向火花的危害 性应根据火花能量的标志，可以作为评价换向火花 的标准。但由于火 花测量十分复杂和困难， 因而通常以火花亮度、 密集程度和大小作 为划分火花等级的依据。 世界各国对于火花划分标准各不相同，但是所有这些标准都 是根 据换向火花的亮度、密集程度、大小以及对电刷和换向器的 损害表现， 来划分换向火花等级的，由于至今尚未有某种仪器可 精确测定换向火花 等级，都是由观察者目视决定的，因而不可避免的带有火花观察者的某 些主观因素。 （二）火花等级 GB755-87 标准规定的火花等级， 是用两种方法加以判别 的。 一是电刷下火花特征，即火花大小、亮度和密集程度；二是火花对换向 器表面和电刷的损害程度。 在上述火花等级标准中可以看出， 1 级和 11/4 级火花是 无 害火花 ， 11/2 级火花虽然在换向器和电刷表面产生 轻微灼痕 ， 但 仍允许长期运行，不致造成对电机的威胁；2 级火花的电弧能量 较大， 会造成对换向器和电刷的灼伤，是 有害火花 ，只允许在过 载时短时出 现； 3 级火花是危险火花， 它能导致 环火事故，不允许 经常出现。 当直流电机采用晶闸管供电时， 换向火花通常会比电池或 机 组大一些，原因是晶闸管供电电动机火花是含有交流分量 ，用 眼睛观 察到的火花亮度虽然大一些， 但是实际上其电弧能量较小。 、氧化膜 1．氧化膜形成和性质 直流电动机在运行过程建立起的氧化膜，是 滑动接触中的一 个重要因素，在换向器表面形成有光泽而且颜色均匀 的氧化膜， 是良好换向的前提。 氧化膜的形成主要是由于电刷和换向器之间滑动接触所发 生的 电化学过程。 在大气中普遍存在水蒸气， 电刷和换向器亦都 覆盖一 层极薄水膜， 当电机运行时， 电刷和换向器械之间电流通 过并发生 接触传导时，分别成为两个电极。当换向片是阳极时， 水电解的氧离 子趋向阳极， 使铜被氧化成氧化铜和氧化亚铜。 同 时因机械和电气 磨墨结晶不断堆积在铜表面，形成了厚度约为 450 mm 的氧化膜。其 表面又吸附了氧气和水气，形成一水膜。 因此，氧化膜成分中，包含 有氧化铜、氧化亚铜、石墨、碳粒、 少量其他杂质以及被吸附的水气 和氧。 电刷与换向器接触微观状 态 氧化膜的颜色是各不相同的，通常是紫色的、红褐色的、浅 兰色 的、咖啡色的、灰色的德行， 只要有光泽，颜色均匀都是属 于正常的 氧化膜 。 2．氧化膜的维护 氧化膜是一种性质活泼，处于动态平衡过程的物 质，直流电 机氧化膜形成能力主要是决定于电机换向性能、负荷性质、 电刷 性能、周围介质和滑动接触状态。氧化膜变化过程往往是换向恶 化的前兆，为此，必须精心加以观察和维护，经常地清吹和擦净 换向 器表面，当氧化膜状态发生变化时必须分析和找出影响因素。 对于难 于建立氧化膜的电机可以采取一些措施， 促使建立氧化膜; 三、常见 的换向故障 直流电动机在运行过程中常见的换向故障见表 表 1 序号 1 故障现象 换向不良 1. 换向故障的原因和处理方法 故障原因处理方法 1、加强维护，并进行表面处理 车圆换向器 2、应在额定值内运行 3、处理换向器表面，减少电刷与 刷 握间隙 4、调整至规定压力 5、选用合适牌号电刷 6 清除片间云母沟中金属短路物 7、补焊电枢并头套 8、排除短路故障 9、根据图纸改正接线 1、换向器表面状态不良 2、换向器偏心和变形 3、过载 4、电刷弹簧压力过小 5、电刷牌号不合适 6、电枢绕组片间短路 7、并头套开焊 8 补偿和换向器极绕组 接 线错误 9、有害气体 10、刷距不均匀 11、电机振动电刷不在 中 10、不使有害气体进入电机内 性面上 11、调整刷距 12、校平衡并消除振动 2 13、用感应法找出中性面 电刷异常1、换向器表面粗糙 1、车光换向器 磨损和破 损 2、换向不良 2、调整和改善换向 3、绝对湿度低 3、通风道喷雾增湿 4、电刷制造、加工不良4、更换电刷 除尘和净化空气5、空气中研磨性杂质粉5、 尘6 改善电刷润滑条件和减少电刷， 刷 6、电刷、刷握振动大握间隙 7、、改善通风和冷却条件7、接触表面温度过高 8、调整电刷压力 8 电刷压力过大 3 换向器条 纹 1、湿度过高 2、油雾附着 3、有害气体 4、电刷材质不合适 5、电刷电密过低 6、温度过高 7、刷面镀铜 1、不使潮气进入电机内部 2、防止油雾进入，经常清擦换向 器 3、防止不害气体进入 4、更换电刷 5、避免在 25A/c 川电密下长期 运 行 4环火 改善通风 7、防止潮气、有害气体和尘埃进入， 选用合适电刷 维护不良 换向器表面处理，加强清理 防止过载 短路或很重负载冲击 片间 和清除短路 防止过电压 电压过咼 换向不良调整和改善换向 补焊电枢绕组 电枢绕组开焊 改善通风 更换电刷 防止油雾进入 防 止有害气体进入 5 氧气膜颜 色 换向器温度过高 不正常 电刷牌号不对 油附着 有害气体 抖动和噪 声 6 电刷、刷握间隙过大 电刷 调整刷握间隙 调整倾角 倾斜铁角不适当 电刷材质 选用合适电刷 车光换向器 调整压力 不合适 换向器变形，突片 增加风道湿度 校平衡和消振 电刷压力不适当 低湿度 电机振动 7 8 9 10 换向器表 面选用抑制火花能力强的电刷 补偿并 电刷换向性能差 并头套开 头套 烧伤 焊 极距、刷距不等 换向器 调整刷距、极距 变形、突片 电刷不在中性 车圆换向器 面上 调整中性面位置 换向器磨 损 电刷中含有碳化硅和金 刚 改用合适电刷 改用润滑性好电刷 改 快呈铜 本色 沙 善滑动接触条件 人工建立氧化膜 去 掉部分电刷 净化空气电刷磨损率太大 电刷与换向器接触不良 湿 度过低 电刷电密过低 空气中有耐磨性尘埃 换向片边 缘 电刷