直流电机基本原理及检修

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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。直流电机的优点：（1）调速性能好:调速范围广，易于平滑调节。（2）起动、制动转矩大，易于快速起动、停车。 （3）易于控制。 应用：（1）轧钢机、电气机车、无轨电车、中大型龙门刨床等调 速范围大的大型设备。 （2）用蓄电池做电源的地方

2、，如汽车、拖拉机等。 （3）家庭：电动缝纫机、电动自行车、电动玩具二、直流电机的工作原理（一）直流电动机的基本工作原理1）直流电动机模型直流电源电刷换向器电枢绕组电枢绕组NSIIabcdU+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（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。

3、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+NSEEIa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NS3） 直流发电机的工作原理图NS 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、

4、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机座磁极励磁 绕组直流电动机结构图转子换向器（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

5、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。G(2) 直流发电机按励磁方式分类自 励GIa+Ua他励串励复励并励Ia+UIfIGGIfIa+UI+UIfIIaIf+Uf三、直流电机的结构与分类三、直流电机的结构与分 类绕组名称1965年1965-1980年19

6、80年后始端末端始端末端始端末端电枢绕组S1S2S1S2A1A2换向绕组H1H2H1H2B1B2串联绕组C1C2C1C2D1D2并励绕组F1F2B1B2E1E2他励绕组W1W2T1T2F1F2补偿绕组B1B2BC1BC2C1C23)(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

7、况下，电刷流入或流出的电流。 4、额定转速nN （单位：r/min）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

8、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，

9、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、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

10、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1.0-1.5mm。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换换向器线线速度（mm/s ）冷态态偏摆摆（mm）热态热

11、态 偏摆摆（mm）大于400.030.0515-400.040.06小于150.050.10五、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，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轴向集电环 旋转方向宽度5-16宽度16以上最小空隙0.20.1-0.30.15-0.4最大空隙0.50.3-0.60.4-1.0五、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

12、 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) 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

13、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。

14、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

15、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

16、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）换向器直径云母下刻深度换向器直径云母下刻深度50以下0.5150-3001.250-1500.8大于3001.55、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 短路应加以排除。电机集电环的故