中级电工工艺学教案直流电机的修理

第二章 直流电机的修理第一节 直流电机常见的故障及其排除方法1、直流电机的故障产生原因：是多种多样的，产生的原因较为复杂，并且互相影响。直流电机运行中，由于制造、安装及维护不当等原因，均可能出现机械和电气方面的故障。2、故障的反映：就直流电机内部故障来说，多数故障是从换向火花的增大和运行性能的异常反映出来。 以下简要介绍直流电机的主要故障及其产生的原因和排除方法。一、发电机的电压不能建立 产生“发电机的电压不能建立的可能原因及检查排除方法见表21。对这一故障进行检查时，可先从有无剩磁电压着手。 表21产生“发电机的电压不能建立的可能原因及检查、排除方法 可能的原因 检查和排除方法 1并励绕组接反或并励绕组极性不对 1调换并励绕组两引线头或在并励绕组中通直流电，用指南针检测，调整极性 可能的原因 检查和排除方法 2并励绕组电路不通 3并励绕组短路 4并励绕组与换向绕组，串励绕组相短路 5励磁电路中电阻过大 6转子旋转方向错误 7转子转速太慢 8刷架位置不对 9剩磁消失 10输出电路中有两点接地造成短路 11电刷过短，接触不良 12电枢绕组短路或换向片闯短路 2用校验灯或万用表测量，拆开修理 3用电压降法检查绕组的短路故障。并排除短路点 4用校验灯或兆欧表测量，并排除相碰点 5应检查变阻器，使它短路后再试 6改变转子旋转方向 7提高转速 8移动刷架座，调整刷架中心位置 9另用直流电通入并励绕组，重新产生剩磁 10用校验灯或兆欧表检查，并排除短路点 11更换新电刷 12用电压降法检查，并排除短路点一发电机在正常转速时电压很低说明有剩磁的检查步骤1、首先检查转子方向或励磁回路电阻表2-1，5、6项2、检查并励绕组表达式2-1,1-4项总结：一极性，二断路，三短路二一点电压也没有说明无剩磁1、无剩磁表2-1，9项2、输出电路1两点接地表2-1，10项 2电刷过短表2-1，11项3、电枢绕组或换向片短路表2-1，12项二、发电机电压过低 分两种情况一励磁电流已经调到最大，但空载时电压还是低1、检查原动机转速表2-2，4项2、检查刷架位置表2-2，8项3、检查表2-2，1到3项二空载时可以到达，负载时电压显著下降1、传动局部表2-2，5项2、负载过重表2-2，6项3、检查表2-2，7到8项三、电动机不能启动有三种现象一第一种现像是电机根本不动，电路不通1、检查电源表2-3，1项2、检查电机接线表2-3，2项3、检查电刷表2-3，3项二第二种现像是电机不动，但通电后电流很大此时应立即切断电源，检查表2-3，4到8项三第三种现象通电后电机稍动一下后停止检查应从电压和电流考虑表2-3，8到11项四、电动机转速不正常有两种现象一启动时转速快，线电流大，有较大电刷火花1、检查负载表2-4，4项2、检查电枢表2-4，5项3、并励绕组表2-4，7，8项4、串励绕组表2-4，6项二电机在运行中过快，过慢或不稳1、检查电源表2-4，1项2、检查电刷表2-4，2，3项五、电机温升过高1、负载方面：长期超载2、未按规定运行3、散热方面 1风扇表2-5，3、5项 2风道表2-5，4项六、电枢过热分内部和外部两方面的原因一外部1、发电机，看负载是否短路表2-6，7项2、电动机，检查电动机端电压是否过低表2-6，8项二内部 一般为局部过热1、检查电枢或换向器是否短路表2-6，1项2、定子与转子是否相擦表2-6，4项3、电枢绕组线圈出线端接反表2-6，2项4、换向极接反表2-6，3项七、磁场绕组过热1、并励绕组局部短路表2-7，1项2、发电机气隙大表2-7，2项3、发电机转速低表2-7，4项4、复励发电机负载时电压不中，调整后励磁电流过大表2-7，3项5、电动机励磁电流超过规定常因低转速引起6、电机端电压长期超过额定八、轴承过热 见2-8九、电刷下火花过大 原因很多，要根据具体情况分析一从现象上分析1、现象：电刷下有耀眼黄色“响声状“火花 原因：全部换向绕组或补偿绕组极性接反2、现象：电刷下黄色舌状火花 原因：局部换向或补偿绕组接反3、现象：电刷下滑出边有火花 原因：换向极气隙过大4、现象：电刷下滑入边有火花 原因：换向极气隙过小5、现象：重载及负载变化时有火花 原因：换向极第二气隙不符合规定6、现象：换向器一圈绿色环状火花，片间云母有烧痕 原因：电枢绕组断线二从相关组件分析1、电刷局部表2-9，19项2、换向器局部表2-9，10-14项3、换向绕组表2-9，1518项4、电枢表2-9，1922项十、电机振动 见表2-10十一、电机漏电 见表2-11第二节 直流电机的修理工艺一、直流电机的拆装1、拆装前的工作： 要先用仪表进行整机检查，查明绕组对地绝缘以及绕组间有无短路、断线或其它故障，针对问题，进行修理。 拆卸前，应在线头、端盖、刷架等处做好复位标记，以便于装配。要边拆卸边检查与测量，并做好记录。拆卸中不能使电机的各零部件受到不应有的损坏。2、中小型直流电机的拆卸步聚如下： 1)撤除接于电机的所有接线。 2)撤除换向器端的端盖螺钉、轴承盖螺钉，并取下轴承外盖。3)翻开端盖的通风窗，从刷握中取出电刷，再拆下接到刷杆上的连接线。 4)拆卸换向器端的端盖时，要在端盖边缘处垫以木楔。用铁锤沿端盖的边缘均匀地敲击，逐渐使端盖止口脱离机座及轴承外圈，取出刷架。 5)用厚纸或布将换向器包好，以保持清洁并以免碰伤。 6)撤除轴伸端的端盖螺钉，将连同端盖的电枢从定子内小心地抽出或吊出，以免绕组受到擦伤。 7)将连同端盖的电枢放在木架上并包裹好，撤除轴承端的轴承盖螺钉，取下轴承外盖及端盖，假设轴承未损坏那么不必拆卸。 电机的装配可按拆卸时相反的顺序进行。二、绕组的修理 绕组的故障经常表现为开路、短路、接地或接错(接反)等形式。图21用电压降法检查 磁极绕组的短路故障一直流电机定子绕组的检修1、定子磁极绕组常见的故障是并励绕组短路。2、定子磁极绕组短路检测方法：是采用电压降法来检查。当开励绕组中只有少数几匝线圈短路时，整只线圈直流电阻值的变化是很微小的，所以通常采用电压降法来检查，如图21所示。 直流法：将电机所有磁极绕组串联起来，外加相应的直流电源，利用直流电压表测量每只绕组两端的电压，如果电压大小不等，电压最小的绕组就是短路故障的绕组。 交流法：如果短路的匝数很少，用直流电测量容易出错，可用相适应的交流电压。由于交流电磁感应，故障点会严重发热，即使是少数线匝短路，亦能明显地反映出电压的差异。如果感到交流电压太高，可以在电路中串联灯泡降压。3、换向极或补偿绕组的短路的检测方法：可用电桥来检查各极的绕组电阻，在正常情况下各极绕组间电阻的差异不超过5。4、处理方法：找到定子绕组的短路故障后，一般均需按原来线匝要求和条件更新。二电枢绕组的检修1、电枢绕组开路 判断电枢绕组开路的现象：直流电机的电枢绕组是闭路绕组，如果电枢绕组个别组件产生断线或与换向片焊接不良，那么当该组件转动到电刷下，电流就通过电刷接通，而离开电刷时，电流亦通过电刷断开，因而在电刷接触和离开的瞬时呈现较大的点状火花，使断路组件两侧换向片灼黑，根据灼黑的换向片可找出断线组件的位置。图22用测量换向片间压降方法检查电枢绕组的短路、断路a)电源接入相隔接近一个极距的两换向片上(单波绕组)b)电源接入相邻两换向片上(单迭绕组) 确定电枢绕组开路的位置的方法：通常采用测量换向片间压降的方法来检查电枢绕组断路、脱焊故障的位置，即在换向器相邻换向片或相隔接近一个极距的两换向片上接入低压直流电源，用直流毫伏表测量相邻两换向片间的压降，如图22所示。在正常情况下。测得电枢绕组各换向片间的压降一般应该相等，或与其平均值的偏差不大于5。假设电枢绕组断路或焊接不良，那么在相连接的换向片上测得的压降将比平均值显著增大。 处理方法： 如果开路的原因是由于换向片和线圈的连接线松脱，那么重新进行焊接。 如果是线圈断线，最好是撤除重绕。图23单迭绕组 的跳接方法 暂时应急措施修复：首先查明断线线圈，从换向片上拆下，同时用绝缘包扎线端。用绝缘导线在被拆下线圈的换向片上按规定重新跨接。单迭绕组的跳接方法见图23；单波绕组的跳接方法见图24。 图24a的缺点： 应该指出，按图24a跳接，可将1和2或10和11两组换向片的任何一组连接起来，这种方法除了把本身开路的0只线圈去掉外，对四极电机还等效地拆掉一只好线圈，假设为六极电机，就等效地再拆掉两只好线圈。切勿将两处相邻换向片同时连接起来，以免使两个相邻的线圈成为并联，造成内部短路而发热，引起新的故障。图24b的优点：是另一种比拟好的跳接方法，同上法一样，把开路线圈的两端从换向片上拆下包好，再在它原来接着的1和l、O两换向片上焊接一根绝缘导线，这样跳接之后，可以使开路线圈以外的线圈，都有电流通过，仍然处于较好的工作状态。图24单渡绕组的跳接方法2、电枢绕组短路 原因：短路通常又称碰线，即某一只线圈里面有两匝导线互相碰线，或某一只线圈和它相邻的一只线圈相碰线。以及同一槽里的线圈间相碰线，就造成短路。受潮也能使线圈内部产生局部短路现象。 现象：电枢绕组出现短路后，电枢会发热，电刷下火花将增大，换向器上有被烧灼的黑点。 在迭绕组的电枢上，线圈短路处总比其它地方要热得多。 在波绕组的电枢上，有短路线圈时，就同时有好几个地方发热，电机的极数越多，发热的地方也就越多。 检查方法：检查仍可按图22所示的方法进行。当电枢绕组匝间短路时，那么在和短路线圈相连的换向片上测得的压降显著降低，假设换向片和升高片间短路时，那么片间压降几乎等于零。图25波绕组短路的检验方法 对于四极波绕组检查方法：因绕组经过串联的两个组件后才回到相邻的换向片上，如果其中一个组件发生短路，那么接触相邻换向片上的毫伏表所示电压会降低(可能近一半)，但分辨不出两组件中哪一个损坏，因此还需要将毫伏表跨接到相当距离一个换向器节距的两换向片上，才能指示出故障的组件，见图25所示。 处理方法：假设查出电枢绕组短路的线圈，可按上述电枢绕组开路时用跳接方法应急处理。如果绕组因受潮引起局部短路，可进行枯燥处理，然后再行检查。3、电枢对地短路 电枢对地短路的情况有两种：电枢绕组对地短路，换向器对地短路。 电枢对地短路故障可以用以下方法检查。 检查方法之一：用毫伏表或校验灯检查。在图26a中，将低电压的直流电源(干电池)接在电刷上，然后把毫伏表的一个引线端触在转轴上，另一端触在换向片上，这时毫伏表上应有读数反映出来，如果当触在某一换向片上时，毫伏表的读数很小或者甚至没有读数，这说明这换向片或所连接的那只线圈可能对地短路。同样也可以用校验灯进行逐片检查，如图26b所示，如果灯泡发亮，那么说明电枢绕组或换向器对地短路。图26电枢对地短路的检查方法a)用毫伏表检查b)用校验灯检查检查方法之二：用逐步接近法找出对地短路故障点。如图27所示，将绕组相对两换向片的引线撤除，用毫伏表或校验灯分别检查绕组的两半局部对地短路情况，找出其中对地短路的一半绕组。然后，这一半绕组又同样分为两份，用上法测量，逐步减小检查范围，最后找出发生故障的组件。检查方法之三：用耐压试验检查电枢绕组是否对地短路。对于重绕的电枢绕组，一般都要进行耐压试验，耐压试验电压，按下述的公式计算。图27用逐步接近法找出对地短路的绕组 功率在lkW以下的电机-实验电压 -额定电压 第二次检修后再作耐压试验时，试验电压由75降为60进行计算。 当试验电压增高到某值，电枢被高压击穿。如果以后再重复加压，击穿电压值渐渐下降，那就是换向器对地短路所致。如果重复加压再也加不上，那一般都是绕组对地短路所致；这是因为换向器绝缘较厚，其对地短路故障大都由于污垢杂物造成，击穿现像是逐步形成的，而槽部绕组绝缘比拟薄弱，绕组一经击穿，就不会恢复，所以只能承受一次高压的冲击。 绕组对地短路修理方法有两种：一是修换线圈，接地的原因总的先从槽绝缘的破裂或铁心迭片在某处戳人线圈引起的，假设故障处是可见的，便可很快地在故障接地处插入新绝缘物或将迭片位置调整。假使看不见故障，那么一般需要重绕一局部或全部的线圈。二是将损坏线圈废置在电枢内，将故障接地线圈的各根引线从两块换向片上拆下，在此换向片间接一跨接线，将它们短接并包扎好拆下的线圈引线。4、电枢绕组的接错与嵌反图28毫伏表检验迭绕组的反接绕组在单波绕组与双迭绕组嵌畿过程中，特别容易发生引线头子放错，即组件的换向器节距接错、嵌反等问题。可用毫伏表检验片间电压的方法来确定接错的部位。 个别组件的换向器节距接错：用毫伏表测量换向器片间电压有反偏转读数出现，即表示该组件接反。如图28中，在换向片3、4之间，电表的读数反偏转，在2、3之间及4、5之间电表读数加倍，其余各处均正常，那么表示3、4换向片之间组件接反。 换向器节距全部接错：这时用毫伏表量得的换向器片间电压无规那么地变化，有的全部无电压，有的片间有时有电压，有时无电压。这说明换向器节距接错，比拟严重，需把所有的绕组组件头部从换向片上起出来，然后按照规定重新放置。5、电枢绕组的拆卸修理 在拆卸电枢绕组时，必须在拆卸过程中，记录必需的数据，以便在重绕与嵌线时参考。 一般电枢绕组拆卸步骤如下： 1)电枢放在转动支架上，熔脱扎钢丝焊头，拆下扎钢丝或剪去无纬玻璃丝带。 2)敲出槽楔。 3)熔开电枢绕组在换向片上的接线头。 4)电枢铁心是开口槽时，直接依次取出电枢绕组；假设是半闭口槽时，应将导线加热后撤除。 撤除的电枢绕组：如果可以继续进行包扎新的绝缘而仍可继续使用时，可将拆下的绕组通过退火、整形、包扎绝缘等工序进行修复。 在修理电机时，一般重新包扎的绝缘选用比原来高一个绝缘等级的材料。 中小型直流电机常用的槽绝缘材料见表212。 绕组端部支架与端部层间用的绝缘材料见表213。 三、换向器的修理 根据换向器出现的故障情况，换向器的修理可分两种类型：换向器外表的修理；换向器的拆卸修理。一换向器的外表修理1、外表损坏原因和种类： 换向器运行一定时间后，由于换向器拧紧螺栓的压力松弛使换向器变形，使换向器外圆的径向偏摆超过标准规定值； 换向器片间绝缘被强烈火花烧淋坏 电刷与换向器滑动接触的磨损程度不均匀，而使换向器外表出现上下不平的深沟； 电刷下过大的火花，使换向器外表烧成斑点，个别换向片凸出或凹下2、修理方法：修理时，首先应拧紧换向器压环螺栓，将转子架在车床上。把换向器外表细心地车一刀。切削速度约为115ms，进刀量约为005O1mmr。进刀时应注意不要使换向片之间产生短路毛刺。切削完毕后，再用金刚砂布将换向器外表磨光，并用千分表检查换向器的同轴度不应超过003mm。 换向器车圆以后，还必须把云母片挖得比换向片外表低lmm左右。挖削的工具可用小锯条改制，如图29所示。二换向器的拆卸修理1、造成换向器必须拆卸修理的原因：换向器在运行中常被电刷磨下的粉末和外界进入的腐蚀性物质和灰尘填充在各换向片之间、换向片与V形云母环之间或换向片的升高片之间，如果平时维护清扫工作不善，它们将导致换向片间绝缘受损(云母片碳化)而造成片间短路，或者导致V形云母环受损而造成换向器对电枢铁心接通，此时必须局部或全部拆开换向器进行修理，2、拆卸方法如下：1)将电枢绕组与换向片的焊接点用烙铁烫化焊锡，使之分开，并将换向片之间的焊锡残渣清理干净，再用压缩空气将转子吹净，必要时用汽油清洗转子上的油垢。 2)用兆欧表或校验灯检查各换向片之间和各换向片对铁心的绝缘情况。如有短路点，那么将发生小火花或冒烟。短路点如在外部，可用小刀将它清理干净，直到绝缘情况恢复正常为止。3) 如短路点在换向器内部(经常发生在换向片与V形云母环之间)，那么必须拆开换向器。拆开前首先在换向器外圆上包一层05lmm厚弹性纸作衬垫，并用直径为122mm的钢丝扎紧或用铁环箍紧，以免V形压圈拆开时，换向片松散。 4)用拉具将换向器从转轴上拆下，将换向器的V形云母环的两个压圈卸下，检查换向器内部是否有碳粉或灰尘。如有，可用金刚砂布擦去，再用压缩空气吹净。 5)V形云母环上如有电弧灼伤点，可将灼伤的云母刮去。在刮后的凹陷局部，用5132醇酸柔软云母板与1430醇酸油漆粘贴，烘培与压平。 6)用兆欧表或校验灯在相邻各换向片之间逐片检查绝缘情况，如绝缘良好，即可将V形云母环和压圈装上。拧紧后，再用兆欧表或校验灯检查各片间和各片对铁心的绝缘情l睨，然后将换向器装在轴上，并将电枢绕组按原来接线法掉好。四、更换电刷一更换电刷时的考前须知 1、电刷磨损后，应按电机制造厂规定的同一型号进行更换。因为制造工厂规定每一种电机在一定质量的电刷下运转。如果无原型号的电刷，那么必须保证整台电机的电刷型号一致，否那么将造成各电刷间的负荷不均匀。2、更换后的新电刷的几何尺寸要确保与刷握的单边间隙保持在0103mm，以便电刷能在刷握中自由活动。如果间隙过小，应予研磨。3、在把适宜尺寸的电刷装入刷握时，应控制刷握的下边缘和换向器工作外表之间的距离在23mm之间。距离过小，会碰撞换向器的外表，易受损坏；距离过大，电刷跳动易产生火花。4、电刷更换后应研磨光滑，使电刷与换向器工作外表的接触面相吻合。研磨电刷需用00号玻璃砂纸，不得使用金刚砂布，因脱落的金刚砂粒会附在电刷的接触面上或落人换向片间的沟缝中，使电刷和换向器磨坏。图211电刷的研磨_1一换向器2一砂纸3一电刷4一橡胶胶布研磨电刷的方法如图211所示，砂纸贴在换向器上，面朝电刷，转动转子，进行研磨。磨好后，用压缩空气吹净。经研磨后，要求电刷与换向器的接触面积达80以上。5、全部电刷的压力，必须相同。每种电刷对换向器的压力均有一定的要求。电刷的压力可用刷握上的弹簧来调整，各电刷压力之差不应超过10，压力可用弹簧秤来测量。6、更换电刷后在重新装配电刷架时，要尽可能按预先所做的标记恢复原位，要求做到各极下电刷在换向器圆周上分布均匀，刷距容许偏差不超过1mm。为了使换向器的外表磨损均匀，必须按极性将电刷杆位置互相分开，如图212所示，因为正极的电刷对换向器的磨损较负极严重一些。7、整台电机一次更换半数以上的电刷之后，最好先以到的额定负载运行12h以上，使电刷有较好配合之后再满载运行。二电刷的选择 如果磨损的电刷型号和尺寸不详，就面临了电刷的选择问题1、电刷选择不当的后果：电刷是直流电机换向器上传导电流的滑动接触件，电刷选用不当，会加速电刷与换向器的磨损。2、选择电刷要考虑的因素：电机的功率、电压、电流、转速(换向器外圆的线速度)、负载性质、运行方式及环境条件等因素。常用电刷的品种见表2-14；常用电刷的主要技术特性及运行条件见表215；电刷的外形尺寸见表216。五、轴承的拆装和清洗轴承损坏的后果：在电机的故障中，轴承的故障是经常发生的。轴承损坏时，电机的转子将与磁极铁心相擦，进而发热破坏绕组绝缘，所以必须注意轴承的保养，一有故障应及时排除。一电机使用的轴承 电机使用的轴承有滚动轴承和滑动轴承两种。1、滑动轴承： 用途：多用于大型和局部中型的电机中 特点：在运转中，轴颈和轴承的接触面相对滑动摩擦，所以假设在缺油情况下，轴承将会严重磨损。2、滚动轴承： 用途：广泛用于在转速小于1500rmin、功率在1000kW以下和转速在15003000rmin、功率在500kW以下的中、小型电机。 特点：装配结构简单，它比滑动轴承轻便，运行中不需要经常维护，耗用润滑油脂也不多3、选用滚动轴承的主要依据：是其所承受的负荷及所受负荷方向。 球轴承：用于承受较轻的或中等的负荷； 滚柱轴承：用于承受较重的负荷。 向心球轴承或推力滚柱轴承：用于受纯径向负荷 向心推力球轴承或圆锥滚柱轴承：同时承受径向和轴向负荷时二滚动轴承的检查1、电机运行中的检查 在电机运行中，可以用螺钉旋具在电机的轴承外盖上，耳朵贴在手柄上倾听声响，如有“格啦、“格擦异声，就说明有故障。也可用轴承检查仪进行检查。2、轴承发热的检查 用温度计来测量轴承温度，其温度不得超过表2-17的允许值，超过即有故障。造成轴承过热的原因：例如轴承内外圈碎裂、锈蚀，滚珠碎裂、松动；轴承外盖的内孔与转轴相擦或轴承外盖对轴承的压力过大。3、轴承拆卸后的检查轴承拆下后，先去除废油，用汽油或煤油洗净油污，用布(不要用纱头)擦干或用压缩空气吹干，再进行检查。完好的轴承，加工平面清洁，没有划痕、裂纹或锈迹；内外轴承环浸有裂缝；用手滚动轻快、灵活、均匀，没有阻滞、卡住或过松现象；用塞尺检查轴承磨损情况，不应超过表218的许可值。三滚动轴承的拆卸 常用的几种拆卸方法如下。1、用拉具拆卸：拉具要大小适宜。拉具的脚爪应扣在轴承的内圈上，不能放在外圈上，否那么要拉坏轴承。拉具的丝杠顶点对准轴中心，板转要慢，用力要均匀。2、用铜棒拆卸： 轴承内圈垫上铜棒，用手锤敲打铜棒，把轴承敲出，敲时要沿轴承内圈四周相对两侧轮流均匀敲打，不可只敲一边，用力不宜过猛。3、搁在圆筒上拆卸： 如图213所示在轴承的内圈下面用两块铁板夹住，搁在一只圆筒上面(圆筒内径略大于转子外径)，在轴的端面上垫放铜块，用手锤敲打，着力点对准轴中心。圆筒内放一些棉纱，以防轴承脱下时，转子和转轴摔坏。当敲到轴承逐渐松动时；用力要减弱。也可在压床上把轴承压卸下来。4、加热拆卸：如装配过紧或轴承氧化而不易拆卸时，可将轴承内圈加热，使其膨胀而松脱。加热前，用湿布包好转轴，防止热量扩散，用100左右的机械油浇淋在轴承的内圈上，趁热用上述方法拆卸。四滚动轴承的安装 1、安装前的工作： 洗净：将原有的防锈油(新轴承)或润滑脂(旧轴承)洗净。新轴承应放入7080的变压器油中，加热约5min，待全部防锈油溶去 枯燥：取出滴干，放到汽油槽内洗净，再用压缩空气吹干。 加润滑脂：干噪后，按照规定加进纯洁的新润滑脂。如果轴承没有洗净或润滑脂内有杂质水分，轴承极易损坏。2、轴承套到轴颈上的方法：有冷套和热套两种方法。 (1)冷套法 把轴承套到轴上，对准轴颈，用一段铁管，内径略大于轴颈直径，外径略小于轴承内圈的外径，铁管的一端顶在轴承内圈上，用锤敲打铁管另一端，把轴承敲进。最好是用压床压入。 (2)热套法 轴承是放在变压器油中加热，温度为80100，加热2040min。温度不能太高，时间不能太长，以免轴承退火，加热时，轴承应放在网孔架上，不与箱底或箱壁接触，油面淹没轴承，油应能对流，使轴承加热均匀。热套时，要趁热迅速把轴承一直推到轴肩。如果套不进，应检查原因，如无外因，可用套筒顶住内圈，用手锤轻轻地敲入。轴承套好后，用压缩空气吹去轴承内的变压器油。五轴承用润滑脂与润滑油 1、种类：滚动轴承润滑脂一般常采用3号锂基脂或复合3号锂基脂，也可采用复合钙基和钙钠基润滑脂等。润滑脂的填充量应为轴承和轴承室空间的2、更换：轴承的润滑脂(油)应保持清洁和适量，对于用滑动轴承的电机，在运行1000h后应更换润滑油；对用滚动轴承的电机，在运行25003000h后应更换润滑脂，而在运行10001500h后要添加一次润滑油。六、转子的平衡一平衡的根本原理 1、不平衡的原因及后果：电机的转子和风扇等旋转体由于材料质量不均匀，形状不对称，加工工艺引起的偏摆等原因，会使该旋转体的重心对轴线产生偏移，转动时由于偏心的惯性作用，产生一种离开中心外甩的离心力F，电机在该离心力的作用下发生振动，并加速轴承的磨损，缩短电机的使用寿命，甚至损坏电机它的大小可按下式计算： F离心力 M不平衡重量 r-不平衡重量偏移的半径-转子转动的角速度例 设在200mm的转子的外圆处有不平衡重量10g,求当转速为3000r/min时产生的离心力是多少？解：M=10g= r=100mm= =2f=2=314rad/s2、较小的不平衡重量(如10g)转动时将产生较大的离心力(约98N)。3、平衡工艺的任务：在于消除这种由于重心偏移引起的不平衡现象4、静平衡工艺：就是要确定不平衡的位置和不平衡的程度(数量)，并加上或去掉适当的重量使零件到达平衡静平衡。5、静平衡法：一个需要平衡的零件放在两个水平导轨上，如图214所示，未平衡零件的不平衡重量M必然会促使零件在导轨上滚动，直到M处于最低位置为止，这样就可以判定不平衡重量的位置。假设在与M对称的另一边加上重量N以后，将零件转到任一位置都没有滚动现象产生，即M对转轴中心线产生的力矩与N对转轴中心线产生的力矩到达了平衡，该零件就到达了静平衡状态。这种方法称为静平衡法。上面的分析是在一个平面上的情况，这对于一些盘状零件，例如带轮、电机的风扇等，是可以近似地符合实际情况的。6、动态不平衡：但是对于一些圆柱形的旋转体，如电机的转子，情况就不一样了。如图215所示，假设电机转子的质量在全体上的分布是不均匀的，画斜线处是代表密度大的局部，从整体来看，重心S是重叠在转动轴线上的，即是静平衡的。但是以yy线分成左右两段来看，那么左段的重心S位于X轴以下，而右段的重心&那么位于X轴以上，当转子转动时，仍将产生离心力，作用在轴承上，如和所表示。这两个力形成一个力偶，使轴摆动，这样在转动时才表现出来的不平衡称为动态不平衡。由此可知圆柱形的旋转体在作静平衡检查时，它可能是平衡的，但转动起来，就不一定是平衡的了。圆柱形旋转体中的动态不平衡不能用静平衡的方法来消除，而只能用动平衡法来消除。7、动态平衡法：根据力学理论分析可知，电机转子内部存在的任何偏重点所产生的离心力，均可由作用在两端面上的力来代替，然后用两个平衡重量来平衡它们。动平衡法就是：圆柱形体在转动的状态下测出不平衡对两端的影响(包括数量及位置)，然后在两端面的相应方位上加上或减去适当的重量将不平衡的影响加以消除。二校平衡 1、严格说来，任何转子都应该用动平衡的方法消除不平衡的影响。2、但在实用上，可将低速的转子，或者长度L与其直径D之比拟小，且转速较低的转子近似看作是一个盘形转子，所以只作静平衡校验3、有时对于中小型电机转子的平衡以转速分类。一般的2极、4极和6极电机作动平衡，其他的只作静平衡。4、校静平衡方法： 通常是在平衡架上进行，它是由两个保持水平的支架组成，在支架上有两根导轨。导轨的工作局部必须淬硬，而且要磨光，以减少摩擦力。两支架间的距离应能调节，使工件及支架都能保持水平状态。导轨截面可以有平刀形、圆形和棱柱形，如图216所示。通常小转子校静平衡时，用圆形截面导轨较多，因为这种导轨刚性好，容易制造。当被平衡工件的重量较大时，采用平刀形或棱柱形截面。 校静平衡有加重法和去重法两种。根据被平衡件的实际情况，进行合理地选用其中的一种。例如，校风扇静平衡通常采用去重法，即在风扇上钻去重量，但由于通风的要求，不得将孔钻穿。转子校平衡通常都用加重法，对铸铝转子是在平衡柱上铆上垫圈，对其他形式转子，可在转子压板上带有鸠尾形的平衡槽内安放平衡块，再用螺钉将平衡块固定5、校动平衡的方法：一般在专用的动平衡机上进行。现大多采用闪光式动平衡机，它是利用闪光来确定不平衡的位置，仪表指示需加不平衡的重量。第三节 直流电机的试验进行实验的原因：为了确保经过拆装、修理的直流电机的质量，应对它进必要的试验。通过试验后的电机，最终应到达的要求是：直流发电机应能建立稳定的额定电压，在额定负载下运行时，火花等级不超过级；直流电动机应在额定负载下到达稳定的转速，同时火花等级不超过级。一、试验前的检查图218电刷压力测量1、对装配质量的检查 除对电机的装配质量进行一般检查(如紧固件是否拧紧，转子转动是否灵活)外，还应着重检查以下部件：1) 刷握应牢固而精确地固定在刷架上，刷握下缘应与换向器外表平行，各刷握之间的距离应相等。 2)电刷应能自由地在刷握内上下移动，但也不能太松 3)电刷外表与换向器应很好吻合。4) 电刷顶端的弹簧压力应调节适当：一般电机应为12-17KPa,经常受到冲击振动的电机应为20-40KPa。同一电机内各电刷架上的电刷与平均值之差为10%。 电刷压力可用弹簧秤测量，如图2-18所示。弹簧秤勾住电刷上的压杆，在电刷与换向器之间放一张纸，然后，逐渐拉起弹簧，当纸张能轻易地抽出时，秤上的读数即为电刷压在换向器上的力，再根据电刷的接触面积即可计算出电刷的压力。5)换向器外表应清洁光滑，换向片间的云母片不得高出换向器外表，凹进深度为l15mm。 6)检查电机的出线是否正确。2、气隙测量 气隙测量的目的是：检查各磁极装配的质量，定子和转子的装配是否正确，转子是否偏心，轴、轴承和轴承座是否变形，保证当电机运转时定子和转子有均匀的气隙。 测量时用塞规在电枢圆周上检查各磁极下的气隙，每次在电机轴向两端测量。空气隙的最大容许偏差值不应超过其算术平均值的10。二、直流电机的试验 以下仅介绍有关在电机修复后常做的试验工程及其方法。一电机绕组的极性及其连接的正确性检查试验此项检查试验的目的：是为了确定各绕组的绕制、装配及相互间的连接是否正确，以保证电机的正常运行。1、检查主磁极与换向极绕组连接的正确性 直流电机的主磁极总是成对的，各主磁极励磁绕组的连接，必须使相邻磁极的极性按N极和S极的顺序依次排列。 直流电机的换向极也是成对的，安装在相邻主磁极之间，其数量和主磁极数量相同。 主磁极与换向极的交替排列关系应为：顺着电机旋转方向，在发电机中，每个主磁极后面装的是极性相反的换向极；而在电动机中，每个主磁极后面那么是相同极性的换向极。 检查方法：有观察法、磁针法和试验线圈法。一般现场都用磁针法。磁针法：也叫指南针法，在磁极绕组内通以适当的电流，再将磁针放在电机外壳固定各磁极的螺钉上，观察磁针的偏转方向，就可确定各磁极的极性。或在相邻两个磁极极靴之向插入两个短铁棒，当磁极绕组通电后，如相邻磁极的极性相反，那么两铁棒相互吸引，反之那么互相排斥。2、检查换向极绕组和补偿绕组对电枢绕组之间连接的正确性 联接关系：换向极绕组和补偿绕组与电枢绕组都是串联连接图219换向极和补偿绕组对电枢极性的检查接线图 a)换向极对电枢b)补偿极对电枢 检查方法：分别将电池接到换向极绕组和补偿绕组，如图219a和b所示，毫伏表接于电刷两端，当手动开关SA合上的瞬间；电枢绕组中产生感应电动势，其方向可由毫伏表确定，如毫伏表指针向右偏转(即电枢绕组的A2端与换向极绕组的B1端或补偿绕组的c1端为同名端)，那么表示两绕组之间连接是正确的。因为此时电枢绕组的磁通与换向极和补偿绕组的磁通方向相反，反之那么接线错误。如换向极绕组由两局部构成，那么分别将电池接在电枢的两侧，分两次检查。3、检查串励对并励绕组之间(或各并励绕组之间)连接的正确性检查接线如图220所示。将电池接到串励绕组，毫伏表接到并励绕组两端，当手动开关SA合上的瞬间，如毫伏表的指针向右偏转，那么表示串励绕组的D1端、并励绕组的E1端(或D2、E2)为同极性的出线端子。根据所测得同极性出线端。就可将串励与并励绕组正确地连接起来。二绕组对机壳及绕组相互间绝缘电阻的测定1、测量内容：测量时，除了测量各绕组对机壳及其相互间的绝缘电阻以外，还应测量电枢绕组的钢丝箍对换向器之间，换向器紧圈对换向片之间，刷杆对机壳之间(此时电刷应提起)的绝缘电阻。2、仪表选用：测量时，对于500V及以下的电机用500V兆欧表；对于500V以上至1000V的电机用1000V兆欧表；对于1000V以上的电机应用2500V兆欧表。3、绝缘电阻值确定：不应低于下式计算的数值式中 R绝缘电阻(MQ)；UN电机额定电压(V)； PN电机额定功率(kW)。三绕组直流电阻的测定 1、测量方法： 测量绕组的直流电阻最好采用双臂电桥。 测量时应测量三次，取其算术平均值 同时用温度计测量环境温度。 测得的各绕组的电阻，应按下式换算到15时的电阻 中-绕组在温度为15时的电阻； 绕组在温度为时的电阻；-导线的电阻温度系数 测量电阻时的温度。2、测得的各绕组的直流电阻值与制造厂或安装时最初测得的数据进行比拟，其相差不得超过2。四电刷中性线位置的调整 1、电机的电刷必须放在几何中性线位置上：在电机各绕组正确接线情况下，为保证电机运行性能良好，电机的电刷必须放在几何中性线位置上。2、电刷的中性线位置是指：当电机为空载发电机运转，其励磁和转速不变时，在换向器上测得最大感应电动势时的电刷位置。3、确定电刷中性线位置的方法：有感应法、正反转发电机法和正反转电动机法。图221用感应法检查电刷在 中性线位置的接线图(1) 感应法：是常用的方法。试验接线如图221所示。当电枢静止时，将毫伏表(最好零位在中间)接在相邻两正负电刷间。为了提高测量的准确性最好将电刷自换向器上提起，把毫伏表两试笔直接接到正对电刷中心线下面的两换向片上。励磁绕组通过手动开关SA接到103V的直流电源上。当接通或断开电源时，如毫伏表试笔正好在中性线位置，理论上感应电动势为零，毫伏表指针不动。如果指针左右摆动，说明试笔不在中性线位置。此时可将两试笔同时向左方或右方逐步移动，直到指针不动或几乎不动的位置，就是电刷的中性线位置，再将电刷移到中性线位置上加以固定。固定好刷架后，应再重新校验一遍，以防固定刷架时可能引起的位移。 对于串励电机或“串主并副的电机，在试验时应用蓄电池或大电流的电源，因为这类电机的串励绕组中需要通较大的电流。(2) 发电机正反转法：试验时电机接成他励或并励，其输出电压接近额定值。在电机转速、励磁电流不变并且空载的情况下，使电机正转和反转，逐步移动电刷的位置，直到正转和反转电枢输出电压都相等时，这时电刷的位置就是中性线位置。(3) 正反转电动机法 电机最好接成他励方式进行试验。在外加电压和励磁电流都不变的情况下，使电机空载正、反转，并逐步移动电刷位置。直到正、反转时所测转速相等，这时电刷位置就是中性线位置。 用此法测定电刷中性线位置时，必须注意：电机假设带有串励绕组时，试验时串励绕组不可接入，以便于试验。假设带串励绕组试验时，在电机反转时，串励绕组也必须跟着反接。五耐压试验1、什么时候需要做耐压试验：直流电机在修理过程中，如有更换绕组、检修换向器等情况，或对绕组绝缘有疑心时，在有条件的情况下，最好对各绕组及换向器对机壳作耐压试验，及各绕组之间的耐压试验。2、方法：试验电压为具有正弦波形、频率是50Hz的交流电。试验时应从不超过试验电压全值的1/2去开始，逐渐地或分段地(每段不超过试验电压全值的5)升高到试验电压全值.试验电压由半值升高到全值的时间不少于lOs。然后维持全值电压1min,再降至全值的1/2后，切断电源。(六)空载试验 1、如上述各项试验检查都已通过，认为合格，那么电机即可通电进行空载试验。2、内容： 空载试验中要确认各机械运转局部正常无过热现象，无异常噪声，振动正常。 对直流发电机要测定空载电压的建立是否正常，尤其是并励发电机，一定要能建立正常电压。 对直流电动机要监视其在额定电压下的转速是否正常及稳定。 空载时，直流电机均不允许电刷与换向器之间出现火花。如有火花，那么应检查并排除。 如有条件或在必要时，可在空载下，使电机超过额定转速20运行2min，以考验转子绕组、换向器以及两者的焊接质量。在此超速状态下，转子不应松脱、损坏或产生剩余变形。七负载试验 1、一般检修后的直流电机可不进行负载试验，只在必要时进行。2、负载试验的目的： 是考验电机在额定的工作条件下输出是否稳定(发电机是输出电压、电流，电动机是转矩、转速)， 检查电机的换向情况和振动， 检查电机各局部的温升是否合格。基于试验条件的限制，试验时通常都是结合生产机械的调试来进行的。检修后的直流电机经过测试合格即可投入运行。第四节 直流测速发电机与伺服电机修理简介一、直流测速发电机一用途1、在自动控制系统中用作检测元件和解算元件。2、它的根本任务是：将机械转速转换为电气信号，其输出电压必须精确地与转速成正比。二结构与分类 1、结构：直流测速发电机在结构上与普通小型直流发电机相同。2、分类： 按励磁方式可分为：他励式与永磁式。 以电枢的结构来分：有普通有槽电枢、无槽电枢、空心电枢和圆盘式印刷绕组电枢其中他励式和永磁式有槽电枢的直流测速发电机应用得较多。三工作原理1、直流测速发电机的工作原理和一般直流发电机相同。2、励磁绕组接在直流电源上，电枢绕组作为输出绕组。当励磁电压恒定时，那么励磁磁通不变，测速发电机的电枢电动势与转速成正比。因此，只要把测速发电机和被测机构的轴连在一起，就可以根据电枢电动势的大小而知道被测机构的转速。3、不过当电枢绕组接上负载(例如测量仪表)时电枢绕组中会因为出现电流而产生电枢反响，使主磁通去磁，同时电枢绕组上还会出现压降。这样电枢端电压就不会再和转子转速成正比，给测量结果带来误差。4、为了提高测速发电机在自动控制系统中的精度，输出端应接入高阻抗的负载为妥。四使用维护考前须知1、测速发电机输出端应配用高阻抗且稳定不变的负载。图222为不同负载时测出的测速发电机的输出特性，从中可看出，负载阻抗越大，输出特性越直，测速误差越小。2、选用的电刷要慎重：在检修过程中，当需要更换电刷时，对选用的电刷要慎重。因为电刷与换向器间的接触压降对测速发电机的输出特性有影响，使其在接近坐标原点附近呈现非线性。当转速很小时，在外特性曲线上存在2n的“不灵敏区，如图2-23所示。这可能使运行的稳定性受到破坏，尤其对可逆系统更为不利。为了减小“不灵敏区，可采用接触压降较小的电刷。3、永磁式测速发电机安装时要尽可能采取防震措施。因为受冲击震动后，会引起磁钢的退磁，使其特性曲线变坏。另外，在检修永磁式测速发电机时，要防止敲打。假设转子从定子中取出后，定子要用磁性材料短路保磁，否那么会引起磁钢退磁。4、励磁电源，一般都要采取稳压措施：为了减小因励磁电压的波动而引起输出电压的变化，直流测速发电机的励磁电源，一般都要采取稳压措施。5、电刷不能调整得太松，但也不能调得过紧：由于直流测速发电机装有电刷与换向器，假设电刷接触电阻不恒定那么会使测速发电机输出不稳定，因此在调整电刷压力的过程中要特别仔细。电刷不能调整得太松，但也不能调得过紧。前者会使接触电阻变大，后者会使摩擦力矩变大，所以必须调整得适宜为宜。五测速发电机的试验 直流测速发电机经过检修(其检修内容因与直流电机的检修相同，故此从略)后，也要进行一系列的试验，试验工程除前一节的共同试验工程外，还包括有额定数据、线性误差检查及输出电压不对称程度等。1、额定数据的检查：是指在额定励磁条件下，转子在额定转速时，电枢绕组有无额定电压和电流输出。2、线性误差检查：需要测出直流测速发电机的输出特性曲线。方法是：在实际负载及额定励磁恒定不变条件下，将测速发电机的转强逐渐上升至额定转速，记录转速和电枢的端电压，并绘制成如图222的曲线。 输出特性应是线性的。3、对于可逆运行的测速发电机，应测出正向和反向的输出特性，其特性在正、反方向应是对称的。二、直流伺服电动机一用途1、直流伺服电动机在自动控制系统中和交流伺服电动机一样用作执行元件。2、它的任务是将电信号(例如控制电压的划、)转换成为轴上的角位移。3、特点：它必须具有良好的可控牲、运行稳定和快速响应。 良好的可控性是指电机能对控制信号的大小、正负作良好的反响； 运行稳定是指当信号电压变化时，电机能在宽广的转速范围内稳定运行，即要求转速随着转矩的增加而均匀下降； 快速响应是指伺服电动机接到信号后能快速起动，失去信号后能迅速停止转动。4、直流伺服电动机输出功率一般为1600W，但也有达数千瓦的。5、在直流伺服系统中常用的是他励式和永磁式两种直流伺服电动机。6、结构特点：其结构与普通的他励式和永磁式直流电动机没有根本区别，所不同的仅仅是直流伺服电动机电枢电流很小，换向并不困难，因此都不设换向极；另外，转子做得细而长，以减小转动惯量。近年来，为了适应各种伺服系统的不同需要，开展了无槽电枢、空心杯电枢和无刷直流伺服电动规等新产品。在某些要求不高的伺服系统中，也有把小型串励直流电动机等作为伺服电动机使用的。7、原理：直流伺服电动机的根本原理与一般的直流电动机相同8、控制： 电枢控制：通过改变其电枢电压来控制直流伺服动机的转速 磁场控制：改变磁通来控制直流伺服动机的转速因为电枢控制方式的特性好、反响迅速，所以系统中多采用电抠控制。磁场控制只用于小功率电机中。9、直流伺服电动机使用时的考前须知： 使用他励式电枢控制的直流伺服电动机时，要先接通励磁电源，然后再加上电枢电压。在工作过程中，一定要防止励磁绕组断电，以免电枢电流过大和造成电枢超速。 当用晶闸管整流电源时，最好采用三相全波桥式电路。假设选用其他形式的整流电路时，应有良好的滤波装置。不然，直流伺服电动机只能在降低容量的情况下使用。第五节 电机扩大机的维修与调整1、电机扩大机的全称是交轴磁场旋转电机扩大机，也称直流电机扩大机或功率扩大机。2、作用：在自动调节系统中作放大元件，供执行直流电机作电源或励磁机之用。一、电机扩大机常见故障及处理方法 电机扩大机的常见故障及处理方法见表222。二、电机扩大机的拆装1、拆卸时考前须知 1) 电机扩大机与驱动机同轴结构的机座拆卸时，应在电动机外壳及电机扩大机外壳的接缝处打上标记，以便装配时减少两底脚的水平校正工作量。 2) 在前端盖(即电刷架边的端盖)与机壳的接缝处打上标记，确定原来的电刷中性线位置。3) 做好每只电刷与刷握相对位置的标记，如电刷接触面良好，那么装配时可按原有标记安装，以减少电刷的研磨工作量。2、装配前的检查1)用兆欧表检查各绕组之间的绝缘、各绕组对地的绝缘，并测量各绕组的电阻。2)检查各绕组出线头的极性：在定子未装装配前可用指南针法检查控制绕组、补偿绕组和换向绕组的极性，如指南针方向一致，那么表示极性正确。3)检查换向器：外表应保持清洁，不得沾有油污，并检查换向器不得有短路、断路及脱焊；换向器与轴承挡的同轴度允差应小于,在旋转过程中，偏摆应小于.3、装配时的考前须知1) 装配时应按拆下时所作的标记进行装配2) 安装电刷时，应按标号及安装的方向将电刷对号入座。电刷在刷刷握中不应卡住，但出不能过松其间隙为。尽量使同一刷杆上所有电刷的压力均匀对于电化石墨电刷的弹簧压力约为30KPa。电刷如果磨损过短，应及时更换。 更换电刷时，应采用电机制造厂规定的型号，并使整台电机电刷型号一致。在不知道电刷的原型号情况下，选择电刷型号时应慎重，因为只有适宜的电刷材料才能保证交轴和直轴换向良好的条件。对于国产电机扩大机常选用D104及D308电化石墨电刷，它的接触电阻大，可以减少换向电流，改善换向条件。 对于更换的电刷或发现原电刷接触面不好时应研磨电刷。图225试验交轴电刷中性线位置 3)复查及调整电刷中性线位置：通常使用感应法进行校正，其接线如图225所示。测定时断开电机扩大机的交轴电路并将检流计P(或毫伏表)跨接在交轴电刷qlq2上，同时提起直轴电刷，然后再在电枢不转时，利用开关通断的方法，给匝数较多的一个控制绕组通过一个变化的电流，并移动交轴电刷qlq2，直到检流计P读数最小，这时的电刷位置即为几何中性线位置。 测定中性线位置时应注意：第一，最好将电源接成分压器形式加到控制绕组上，并将开关设在分压器之前，不要设在控制绕组电路中，以防断开电源时，由于电流变化大，而在控制绕组中产生较大的自感电动势，对控制绕组不利；第二，为了调整方便，保证有较高的准确度，调节电位器RP使通过控制绕组的电流为额定值，测定时选用一个匝数最多的绕组，否那么相当于变压器作用，感应电动势可能将匝数比它多的其他控制绕组击穿；第三，假设无分压器或直流电源时，也可用干电池直接加于控制绕组上，应注意电压不宜太高，要使控制绕组电流小于额定值；第四，为测定准确，应把电枢转到几个不同位置，按上法反复测定，但要注意，当改变位置试验时，需