直流电机换向故障原因及维护分析

【学习任务】（1）正确分析直流电机的换向故障原因。

（2）正确进行直流电机的日常维护。

直流电机的换向故障是直流电机拖动控制中经常遇到的重要故障，换向不良不但严重影响直流电机的正常工作，还会危及直流电机的安全，造成较大的经济损失。另外直流电机的内部故障，大多数会引起换向出现有害的火花或火花增大，严重时灼伤换向器表面，甚至妨碍直流电机的正常运行。因此，对换向故障进行正确的分析、检测、维护是现场技术人员必不可少的基本技能。

1.机械原因及维护

直流电机的电刷和换向器的连接属于滑动接触，保持良好的滑动接触才可能保证良好的换向，但腐蚀性气体、空气湿度、电机振动、电刷和换向器装配质量及安装工艺等因素都会对电刷和换向器的滑动接触情况产生一定的影响。当电机振动时，电刷和换向器的机械原因使电刷和换向器的滑动接触不良，这时就会在电刷和换向器之间产生有害的火花。

1）电机振动

电机振动对换向的影响是由电枢振动的振幅和频率高低所决定的。当电枢向某一方向振动时，就会造成电刷与换向器的接触面压力波动，从而使电刷在换向器表面跳动。随着电机转速的增高，振动加剧，电刷在换向器表面跳动幅度就越大。电机的振动过大，主要是由于电枢两端的平衡块脱落，造成电枢的不平衡，或是在电枢绕组修理后未进行平衡校正引起的。一般来说，对低速运行的电机，电枢应进行静平衡校验；对高速运行的电机，电枢必须进行动平衡校验，所加平衡块必须牢靠地固定在电枢上。

2）换向器

换向器是直流电机的关键部件，要求表面光洁圆整，没有局部变形。在换向良好的情况下，长期运转的换向器表面与电刷接触的部分将形成一层坚硬的褐色薄膜，这层薄膜有利于换向，并能减少换向器的磨损。当换向器因装配质量不良造成变形或换向片间云母凸出以及受到碰撞使个别换向片凸出或凹下，表面有撞痕或毛刺时，电刷就不能在换向器上平稳地滑动，使火花增大。换向器表面粘有油腻污物也会使电刷因接触不良而产生火花。

换向器表面如有污物，应用沾有酒精的抹布擦净。

换向器表面出现不规则情况时，用与换向片表面吻合的木块垫上细玻璃砂纸来磨换向器，若还不能满足要求，则必须车削换向器的外圆。(www.xing528.com)

若换向片间的绝缘云母凸出，应将云母片下刻，下刻深度以1.5 mm左右为宜，过深的下刻，易在换向片之间堆积炭粉，造成换向片之间短路。下刻换向片之间填充云母后，应研磨换向器外圆，使换向器表面光滑。

3）电刷

为保证电刷和换向器的良好接触，电刷表面至少要有3/4与换向器接触，电刷压力要保持均匀，电刷间压力相差不超过10%，以保证各电刷的接触电阻基本相当，从而使各电刷电流均衡。

电刷弹簧压力不合适，电刷材料不符合要求，电刷型号不一致，电刷与刷盒之间的配合太紧或太松，电刷伸出盒太长，都会影响电刷的受力，产生有害火花。

电刷压力弹簧应根据不同的电刷而定。一般电机用的D104或D172电刷，其压力可取

1 500～2 500 Pa。

2.电气原因及维护

换向接触电势与电枢反应电势是直流电机换向不良的主要原因。一般在电机设计与制造时都做了较好的补偿与处理，电刷通过换向器与几何中心线的元件接触，使换向元件不切割主磁场。但是由于维修后换向绕组、补偿绕组安装不准确，磁极、刷盒装配偏差，造成各磁极间距离相差太大、各磁极下的气隙不均匀、电刷中心对齐不好、电刷沿换向器圆周等分不均（一般电机电刷沿换向器圆周等分差不超过±0.5 mm）。上述原因都可以增大电枢反应电势，从而使换向恶化，产生有害火花。

因此，在检修时，应使各个磁极、电刷安装合适，分配均匀。换向极绕组、补偿绕组安装正确，就能起到改善换向的作用。