直流電機(jī)換向故障原因及維護(hù)

直流電機(jī)的換向情況可以反映出電機(jī)運(yùn)行是否正常．良好的換向可使電機(jī)安全可靠地運(yùn)行和延長它的壽命。
    直流電機(jī)的內(nèi)部故障，大多數(shù)會(huì)引起換向出現(xiàn)有害的火花或火花增大．嚴(yán)重時(shí)灼傷換向器表面，甚至妨礙直流電機(jī)的工常運(yùn)行。
以下就機(jī)械方面和由機(jī)械引起的電氣方面、電樞繞組、定子繞組、電源等故障，從而引起換向惡化的主要原因做一概要的分析．并介紹一些基本維護(hù)方法。

一、機(jī)械原因及維護(hù)
    直流電機(jī)的電刷和換向器的連接屬下滑動(dòng)接觸、保持良好的滑動(dòng)接觸．才可能有良好的換向。但腐蝕性氣體、空氣濕度、電機(jī)振動(dòng)．電刷和換向器裝配質(zhì)量及安裝工藝等因素都對(duì)電刷和換向器的滑動(dòng)接觸情況有影響，當(dāng)電機(jī)振動(dòng)、電刷和換向器的機(jī)械原因使電刷和換向器的滑動(dòng)接觸不良時(shí)．就會(huì)在電刷和換向器之間產(chǎn)生有害的火花。 
1）電機(jī)振動(dòng)  電機(jī)振動(dòng)對(duì)換向的影響是由電樞振動(dòng)的振幅和頻率高低所決定的。與電樞向某一方向振動(dòng)時(shí)，就會(huì)制成電刷與換向器的接觸面的壓力波動(dòng)，從而使電刷在換向器表面跳動(dòng)、隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的增高，振動(dòng)加劇，電刷在換向器表面跳動(dòng)幅度就越大。電機(jī)的振動(dòng)過大多是由于電樞兩端的平衡塊脫落使位置移動(dòng)造成電樞的不平衡，或是在電樞繞組修理后未進(jìn)行平衡校正引起的。般說來，對(duì)低速運(yùn)行的電機(jī)，電樞應(yīng)進(jìn)行靜平衡校驗(yàn)；對(duì)高速運(yùn)行電機(jī)，電樞必須進(jìn)行動(dòng)平衡校驗(yàn)。所加平衡塊必須牢靠地固定在電樞上。
2）換向器  換向器是直流電機(jī)的關(guān)鍵部件要求表面光潔圓整，沒有局部變形。在換向良好的情況下，長期運(yùn)轉(zhuǎn)的換向器表面與出刷接觸的部分將形成一層堅(jiān)硬的褐色薄膜。這層薄膜有利于換向，并能減少換向器的磨損。當(dāng)換向器裝配質(zhì)量不良造成變形或片間云母突出以及受到碰撞，使個(gè)別換向片凸出或凹下，表面有撞擊疤痕或毛刺時(shí)，電刷就不能在換向器上平穩(wěn)滑動(dòng)，使火花增大。換向器表面粘有油膩污物也會(huì)使電刷接觸不良，而產(chǎn)生火花。
換向器表面如有污物，應(yīng)用沾有酒精的抹布擦凈。換向器表面出現(xiàn)不規(guī)則情況時(shí)，用與換向片表面吻合的木塊墊上細(xì)玻璃砂紙來磨換向器，若還不能滿足要求，則必須車削換向器的外圓。若因換向片間的絕緣云母突出，應(yīng)將云母片下刻，下刻深度為1.5mm左右為益，過深的下刻易在片間堆積炭粉，造成片間短路。下刻片間云母后，應(yīng)研磨換向器外圓，使換向器表面光滑。
為保征電刷和換向器的良好接觸，電刷表面至少要有3/4與換向器接觸，電刷壓力要保持均勻，電刷間壓力相差不超過10%，以保證各電刷的接觸電阻基本相當(dāng)，從而使各電刷電流均衡。若電刷彈簧壓力不合適，電刷材料不符合要求，電刷型號(hào)不一至，電刷與刷合之間配合太緊或太松，電刷伸出盒太長，都會(huì)影響電刷的受力，產(chǎn)生有害火花。 電刷壓力彈簧應(yīng)根據(jù)不同的電刷而定。一般電機(jī)用的D104或D172電刷，其壓力可取1500～2500Pa。
若是雙辮電刷，用彈簧秤勾住刷辮，若是單辮電刷，則用彈簧秤勾住電刷壓指，然后將普通打印紙片墊入電刷下，放松并調(diào)整彈簧秤位置，使彈簧秤軸線與電刷軸線一致，然后使彈簧秤的拉力逐漸加大，當(dāng)紙片能輕輕拉動(dòng)時(shí)，彈簧秤讀數(shù)即為電刷所受的壓力。
二、電氣原因及維護(hù)
    不良的主要原因，一般在電機(jī)設(shè)計(jì)與制造時(shí)都作了較好的補(bǔ)償與處理，電刷通過換向器與幾何中心線的元件接觸，使換向元件不切割主磁場。
    但是由于維修后換向繞組、補(bǔ)償繞組安裝不準(zhǔn)確，磁極、刷盒裝配偏差，造成各磁極間距離相差太大、各磁極下的氣隙不均勻、電刷不對(duì)齊中心、電刷沿?fù)Q向器圓周不等分（一般電機(jī)電刷沿?fù)Q向器圓周等分差不超過0.5mm）。
上述原因都可使增大電樞反應(yīng)電勢(shì)，從而使換向惡化，產(chǎn)生有害火花。
在檢修時(shí)，應(yīng)使各個(gè)磁極、電刷按裝合適，分配均勻。換向極繞組、補(bǔ)償繞組按裝正確，就能起到改善換向的作用。
電刷中心位置測(cè)定一般有三種方法.
1感應(yīng)法 
這是最常用的一種方法，將毫伏表（或用萬用表的電流表替代）接入相鄰兩組電刷上，接通勵(lì)磁開關(guān)S瞬間，指針會(huì)左右擺動(dòng)，這樣反復(fù)移運(yùn)電刷位置測(cè)試，直到擺動(dòng)最小或幾乎擺動(dòng)時(shí)的位置，就是要找的幾何中心線位置。

2正反轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)法
正反轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)法  采用它勵(lì)方式，保持轉(zhuǎn)速不變，使電機(jī)正反轉(zhuǎn)，用萬用表測(cè)電樞端壓，逐漸移動(dòng)電刷的位置，在相同的電壓下測(cè)出正反轉(zhuǎn)時(shí)電機(jī)端壓讀數(shù)，直到正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)時(shí)電樞端壓讀數(shù)大小相等時(shí)，這時(shí)電刷的位置就是幾何中位置。 
在直流電機(jī)端壓。與勵(lì)磁保持恒定，改變直流電機(jī)端壓極性，使直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)，逐漸移動(dòng)電刷位置，用測(cè)速表測(cè)量正反向轉(zhuǎn)速，若電刷不在幾何中心上，正反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)速相差較大，只有當(dāng)調(diào)節(jié)電刷位置在中心點(diǎn)時(shí)，正反轉(zhuǎn)速相差最小或基本相等。

3正反轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)法 
若是換向極繞組或補(bǔ)償繞組的接線錯(cuò)誤，不能保證其附加磁場抵消電樞反應(yīng)磁場，其結(jié)果不但不能改善換向，反而會(huì)增加換向惡化，火花急劇增大，換向片明顯灼黑。這種情下對(duì)調(diào)換向極或補(bǔ)償極的兩個(gè)接組端子，換向火花明顯減小或消失，表明接線極性正確。


三、其它影響及維護(hù)： 
電樞繞組的故障與電源不良等因素造成的換向不良在一般中小型直流電機(jī)中也多見。
1電樞元件斷線或焊接不良 
2電樞繞組短路 
直流電機(jī)的電樞繞組是通過與相應(yīng)換向片焊接相連的一閉合回路，如電樞繞組個(gè)別元件與換向片焊接不好，當(dāng)元件轉(zhuǎn)到電刷下時(shí)，電流就通過電刷接通，在離開電刷時(shí)也通過電刷斷開，因而會(huì)在與電刷接觸和斷開的瞬間產(chǎn)生大量的火花，會(huì)使短路元件兩端的換向片灼黑，斷線元件或與換向器焊接不良元件兩則的換向片片間電壓特別高。
3電源對(duì)換向的影響
電樞繞組有短路現(xiàn)象時(shí)，電機(jī)的空載和負(fù)載電流增大，短路元件中產(chǎn)生了較大的交變電流，使電樞局部發(fā)熱，甚至燒損繞組。在電樞繞組的個(gè)別處發(fā)生匝間短路時(shí)，一方面破壞了并聯(lián)支路電勢(shì)的平衡，由短路元件中產(chǎn)生的交變環(huán)流會(huì)加劇換向惡化，使火花增大。
由于變流技術(shù)的迅速發(fā)展，可變直流電源以其獨(dú)特的效率高，控制維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)而快速發(fā)展。但這種電源帶來的諧波電流和快速暫態(tài)變化，對(duì)直流電動(dòng)機(jī)有一定危害。電源中的交流成分會(huì)使直流電機(jī)換向惡化，而且還增加了電機(jī)的噪聲、振動(dòng)、損耗、發(fā)熱。改善的基本方法，一般采用平波電抗器來濾波，減小諧波的影響 。若用單相整流不加平波電抗器運(yùn)行，直流電機(jī)的使用功率僅可達(dá)到額定功率的50%，左右。一般加平波電抗器的電感值約為直流電機(jī)電樞電路電感的2倍左右。