双转向直流电机故障分析与检修

李建

摘要：双转向直流电机在运行中常常发生各种故障，影响电机的正常运行，了解并掌握电机的运行状态、故障与发生故障的原因，对于指导制定检修故障具有重要的意义。本文从直流电机的工作原理、电机的故障与诊断和电机的检修等方面做了分析与总结。

关键词：双转向直流电机；电机故障；检修；工作原理

电机在运行中，往往出现不可测的故障，影响生产的效率。因此，如何了解和掌握电机的运行状态，尤其是各种故障发生的条件和原因，对于制定预防、检修方案具有重要作用。本文分析直流电机工作原理的基础上，探讨了其故障的分析与检修。

1.双转向直流电机的工作原理

1.1直流电机的结构分析

双转向直流电机的结构一般比价复杂，这是相对于交流电机而言的。电机主要由电枢、磁系统和电机外壳等组成。

电枢主要由铁芯绕组、换向器和电枢轴组成。铁芯是电枢的导磁部分，用来嵌装绕组，由涂绝缘漆的硅钢片迭装而成；电枢轴前后有二个活动支座，分别通过轴承与电机外壳定位；换向器一般有二种，圆柱形和盘形，装配好的换向器通过电刷向旋转的电枢线圈供电并改变电流方向，它有一个工作面，使安装在电机刷握内的石墨电刷在其工作面上相互滑动。磁系统的作用是产生主磁通与换向磁通，通常由磁轭、主极、负极和线圈滑环机构等组成。磁系统也有二个活动支座，前活动支座通过轴承固定在电枢轴上，使磁系统能绕电枢自由转动，后活动支座通过轴承固定在电机壳体上，使磁系统能自由转动。磁系统和电枢之间的间隙叫气隙，气隙的大小，决定磁通量的大小，如果气隙较大的话，漏磁就多，那么电机的效率就会降低，如果气隙太小，就容易发生机械故障。因此，需要将气隙控制到一个合理的数值，才能达到最佳效果，一般小容量电机中，气隙为0.5～3mm，大型电机气隙为5～12mm。

1.2直流电机工作原理

电机有两种类型，一种是电动机，一种是发电机，本文分析的均为电动机。普通的直流电动机的工作原理如下：定子主磁极铁芯上，缠绕有励磁绕组，在绕组上通过一定方向的电流，就能够產生磁场；转子电枢绕组镶嵌在电枢铁芯槽中，与换向器相连接。其中，电枢绕组主要由外部电源供给直流电流，通过一定的电流后，在受电磁力的作用下，就会产生一定的电流，最终产生电枢旋转、转矩和磁力作用等。

一般的直流电动机都是单转系统，所谓单转就是只有电枢转动，磁系统固定不转，而双转向直流电机就是不固定磁系统，并且给它旋转的条件，也就是说当载流导体切割主磁场受到一个电磁力矩的作用时，通过导体磁场与主磁场相互作用，主磁场也受到一个与前方向相反大小相等的反磁力矩，在这个反力矩的作用下，磁系统和电枢同时反向旋转。

2.双转向直流电机的常见故障与诊断分析

双转向直流电机的结构异常复杂，所以故障也具有多样性的特点，产生故障的原因也比较复杂，根据经验总结，双转向直流电机常见故障和一般直流电机大致相同。

2.1机械性故障

直流电机的机械性故障，包括轴承损坏，传动异响、安装松动以及基础变形等等。而发生上述故障的原因，主要是电机本身的原因，包括电枢动平衡遭到破坏、机座端盖与电枢不同心和轴承故障等等，而处理的措施包括重新校平衡、更换轴承与及时调整等[2]，具体见下表：

2.2电气故障

（1）电机运行过程中，由于温度升高而造成的故障，包括电机过载、电枢线圈和磁系统短路和断路等。

故 障 及 原 因 处 理 办 法

电机过载 检查电压、电流值，并查明原因，消除电机过载。

冷却系统异常 检查冷却系统，清理调整冷却系统，使其恢复正常；检查进风口滤网、过滤器滤网是否干净，如比较脏，则更换滤网；检查冷却水压力是否正常，确保冷却水压力正常。

电枢线圈短路 离线检修损坏部位，方法：在低压直流电源上串入800欧姆电阻，然后接在换向片的1和9上，用万用表电压档分别接在电枢轴和换向片上，好的换向片电压大致相同，当接到接地绕组上时，电压读数很小或为零。这样可以判断电枢线圈是否短路，如果发现短路一般建议返回生产厂修理。

电枢线圈断路 换向器竖板或并头套脱焊，首先目视可以发现换向器表面因过热而明显变色，然后可以通过用万用表测量相邻两换向片间直流电阻来确认，如果某一组读数异常就可以定位故障，如果发现断路问题一般建议返回生产厂修理。

激磁绕组接地短路 电机如果发生漏电可能就是有一处绕组接地，若有二处同时接地就是短路，非常危险。检查办法是：在被测绕组二端接上低压直流电源，用万用表的一端接磁轭，另一端接各磁极线圈的一端逐个检查，电压最小即为接地点。如果是绝缘材料损坏造成的接地，可把接地线圈用绝缘带包扎好，假如已经烧毁整个电机返生产厂家大修。

激磁绕组断路 多是因为焊接不牢或震动松脱造成的，检查办法是：在被检查的绕组线圈上接入低压直流电源，然后用万用表测量各串联线圈的电压，如果电压为零则正常，反之代表断路。如果短路是因为线圈连接断开，可以焊接；如果是线匝断线，电机返厂检修。

（2）由于电刷火花诱发换向片烧黑的故障。

故 障 及 原 因 处 理 办 法

电刷接触不良 研磨电刷，确保接触良好，恢复电刷的灵活性。

电刷压力不均 更换刷握，确保刷压大小相同，符合相关的标准，

电刷不等分或位置不准确 适当调整

电刷磨损严重 更换新电刷

换向器云母片突出 按技术条件铣换向片云母槽，然后什锦锉倒棱，

换向器表面不干净、粗糙、蚀刻或灼伤 用0号砂纸研磨后用无水乙醇擦拭、氮气吹干，保证其凹凸程度在0.2mm以内；

（3）由于电机绝缘性下降而造成的故障。

故 障 及 原 因 处 理 办 法