直流电机的维护与检修

张强

摘 要：文章主要阐述了直流电机维护与检修情况，介绍了直流电机的构成和工作机理，着重对碳刷、压簧和刷握、换向器、电机冷却器和电机其他部位的的维护与检修进行重点阐述。

关键词：直流电机；维护；检修

引言

直流电机一般是指直流电动机，是将直流电所产生的电能转变为机械能量的旋转电动机。它能够使直流电电能和机械能相互转换。直流电机拥有非常好的调速性能，其具有快速启动、调节转速范围大、调速平稳平滑、过载能力强、控制方法简单、价格低廉等诸多优点，因此，在很长一段时间里，直流电机在工业调速领域一直处于垄断地位。然而，直流电机与具有很多致命的缺点，如换向问题、人工维护工作量大，以及材料备件投入多等缺点，随着电力电子技术、微电子技术和现代控制理论的发展，有被交流电机取代的趋势，但由于其优点较多，应用较为成熟，目前直流电机运用依然非常广泛，文章主要对直流电机的维护与检修进行阐述。

1 直流电机的构成和工作机理

直流电机可分为转子和定子两部分，其中转子主要包括电枢绕组和换向器，定子绕组主要包括励磁绕组、补偿绕组、换向绕组、连接导条。定子的主要作用是产生磁场，转子的作用是产生感应电动势和电磁转矩，是直流电机中电能和机械能相互转换的枢纽，即为电枢。

直流电机在直流电的作用下，在电枢中形成电流，电枢在定子磁场中受电磁力作用，使得电枢产生电磁转矩转动，换向器不断改变电枢绕组中的电流方向，使得电枢受到单向的电磁转矩而不停转动，实现了将直流电能与机械能的转换。

2 直流电机的维护与检修

2.1 碳刷、压簧及刷握的维护与检修

碳刷和刷握是直流电机维护和检修的重点之一。电机运行时，碳刷和换向器要保持充分接触，碳刷的工作接触面应光滑发亮，为凹面圆弧，能够与换向器紧密贴合，不能够出现灼烧、麻点和凹坑等痕迹。碳刷的运行长度为原长度的60%-70%，碳刷在刷握中的不能含进去太多，容易引起碳刷小辫对换向器的伤害。

更换碳刷时，如更换单个碳刷，可直接安装进行使用。但若同一个刷杆下两块或两块以上的碳刷需要进行更换，要使用砂纸对碳刷工作接触面进行打磨，使它与换向器接触面要大于75%，并需要在线以电机额定转速的20%的速度运行2-3小时，确保碳刷工作接触面能够与换向器面可靠接触。

压簧对碳刷的压力要适度均匀，否则容易引起各运行碳刷分流不均，电流大的碳刷容易发热，使得碳刷小辫烧断。压簧要定期测量压力，需要对不合适的压簧进行调整或更换。压簧压力过大时，容易引起碳刷磨损快，并且碳刷容易碎裂；压力过小时，碳刷在运行中出现较大弹跳，引起与换向器接触不良。若在运行中碳刷易与刷握出现卡阻或粘连情况，应对刷握和碳刷进行更换。在大中修中，要测量刷杆、刷握与换向器之间的距离，不符合标准要进行调整。

2.2 换向器的维护与检修

换向器同样是直流电机的维护和检修的重点。在日常维护中，要用0.5MPa的氮气对换向器进行清扫，再用白纱布蘸四氯化碳对换向器表面进行擦拭，清除换向器表面的粉尘和油污。对冷却器的风口过滤棉要定期更换，防止过滤棉积尘掉入换向器上。清理换向器后，要对换向器进行细致检查，因为电机在长时间运行后，换向器面与碳刷长期摩擦，会引起换向器磨损情况，造成换向器铜片间出现毛刺和云母层突出等情况。这种情况下，需要使用锯片将云母层向下钩槽1mm，并对铜片边缘进行倒角（深度0.5mm，角度45°），用毛刷清理铜屑，以防铜片间出现短路。

电机换向器面与碳刷长期摩擦，换向器还会出现磨损凹槽，磨损凹槽约为0.07-0.1mm时，需要对换向器进行修磨。修磨时先用颗粒较粗的砂纸对积炭凹槽进行粗修磨，其次使用颗粒较细油石在电机以10%额定转速的旋转的情况下对换向器进行修磨，使得换向器整体平滑。使用油石修磨时，油石在换向器表面上的压力要均匀，油石不得出现倾斜和震动。最后修磨至换向器表面基本平整。

换向器在运行过程中出现过载、冷却不均匀或铜片松动变形，均会引起换向器不圆，造成碳刷和换向器面不能充分接触，运行火花变大。在电机长时间运行后，利用大修，需要使用测试仪对换向器的偏心度进行测试。若测量的换向器偏心度较大或凹槽超过0.1mm，换向器表面就需要进行车削。车削时，换向器在车床上的转速为2-2.5m/s，粗车时进刀量0.2-0.3mm，精车进刀量为0.1-0.15mm，车刀要使用硬质合金刀。直流电机换向器在修磨或车削后，换向器氧化膜的形成非常重要。在碳刷和换向器的磨合过程中，会在换向器表面形成含有石墨成分的氧化表层。氧化膜具有较好的导电性和光滑性，且硬度较高，在电机换向和减少碳刷磨损上具有有非常好的效果。由于运行程度、碳刷情况和周围环境不同，颜色会出现黄、蓝、红、黑等多种颜色，但判断氧化膜的好坏不在颜色，而在于氧化膜的均匀度。良好的氧化膜形成必须通过长期精心的维护，若平时维护中，换向器表面积油污碳粉过多、碳刷维护跟不上、选用碳刷品质较差、空气环境较差时都不利于较好的氧化膜的形成，甚至建立好的氧化膜也会被破坏。所以，在日常电机运行中，应该对换向器表面情况、运行火花程度要及时掌握，遇到问题要及时处理。

2.3 电机冷却器的维护与检修

直流电机一般分为风冷式和水冷式两种，在工业企业中，大型直流电机一般采取水冷式较多。由于直流电机对运行温度要求较高，不得在高温情况下长时间运行，因此电机冷却器同样是直流电机一个维护和检修重点。

风冷式冷却器维护较为简单，日常维护中，主要关注冷却器风机运行是否正常，进风口和出风口风量是否正常，关注过滤棉情况，若粉尘较多时要及时进行更换，防止风口堵塞引起电机温度骤升。水冷式冷却器不仅需要关注冷却器风机、进、出风口风量和过滤棉情况，还需关注冷却器水温情况、冷却器水流量情况、冷却器是否有漏水状况等。在日常维护中，要定期检查进口冷却水温度，冷却器水路是否畅通，冷却器内水管是否漏水。冷却进水温度过高要及时采取措施降低冷却进水温度；冷却器水路堵塞要及时疏通，内部水管漏水要及时对水冷却器进行更换，防止出现较大电机故障。

2.4 其他部位的维护与检修

其他部位包括电机口线及线路、电机检测元件、电机内部绕组、电机观察窗等。电机口线及线路要根据实际运行周期进行定期检查紧固，还要检查线路是否有破损情况，发现问题时要及时进行处理。电机检测元件包括电机温度检测、电机冷却器水温水压检测、电机测速编码器等。电机温度、电机冷却器水温水压检测利用日常小检修进行测试，及时掌握检测元件的实际运行情况，防止检测元件失灵引起的电机故障。测速编码器需要定期检查掌握编码器连接轴、编码器接线运行状况。

3 结束语

通过加强对直流电机的维护与检修，可以提高直流电机的运行质量，降低故障率的作用。但是同时还需要加强对直流电机运行状态的监测，建立每台电机的设备档案台帐，同时还需提高维修人员的保养技术水平，这样，直流电机才能一直保持较好的运行状态，电机故障率能够被掌控，从而实现正常生产的运行。

参考文献

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