王增艷　尚躍生

摘 要：直流電機(jī)這種設(shè)備具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，在整個(gè)設(shè)備中需要消耗大量的有色金屬，所以不僅生產(chǎn)成本高昂，同時(shí)維護(hù)起來也相當(dāng)復(fù)雜。但是這種設(shè)備調(diào)速性能良好，加之起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和過載能力較強(qiáng)，所以在很多電力機(jī)械當(dāng)中的應(yīng)用都是非常廣泛的。在直流電機(jī)中，換向器是其中比較重要的部件，作用是直接可將直流電流轉(zhuǎn)換為交變電流，也是查看整個(gè)機(jī)械設(shè)備是否存在故障的重要途徑。本文針對(duì)直流電機(jī)內(nèi)的換向器故障情況進(jìn)行了分析和探討，并且總結(jié)了一些可行的維修維護(hù)對(duì)策，希望可以給相關(guān)工作的開展提供一些參考。

關(guān)鍵詞：換向器；換向故障；解決方案；維護(hù)

直流電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，同時(shí)起動(dòng)、制動(dòng)以及調(diào)速性能都非常出色，調(diào)速曲線平滑，可以任意改變轉(zhuǎn)向，加之成本低廉，得到了很多人的認(rèn)可。但與此同時(shí)。這種設(shè)備也存在著較為明顯的缺陷，例如對(duì)外界環(huán)境要求較為嚴(yán)格、維修難度較高等等。但是對(duì)于電機(jī)的故障而言，換向器故障占據(jù)了絕大多數(shù)，最為常見的類型包括換向困難以及打火困難等等。本文針對(duì)這方面的問題進(jìn)行了分析。

1 直流電機(jī)以及換向器的結(jié)構(gòu)和工作原理

1.1 直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)分析

直流電機(jī)可以分為兩大部分，分別是定子和轉(zhuǎn)子。直流電機(jī)中的靜止、不運(yùn)動(dòng)的部位稱為定子，其中包括了主磁極、換向極以及電刷裝置等等，而轉(zhuǎn)子則是電機(jī)內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)部位，也可以稱為電樞，其包括了換向器、風(fēng)扇以及電樞繞組、鐵心。

1.2 換向器的結(jié)構(gòu)以及工作原理

換向器是由許多緊壓在一起的換向片組成，每一換向片與相鄰換向片之間，用云母絕緣，許多換向片組合成圓筒形，大型直流電機(jī)的換向器是數(shù)百片梯形斷面的特制銅片和硬質(zhì)云母片用鋼制壓圈緊固而成，在制造時(shí)經(jīng)過反復(fù)的冷壓、熱壓和動(dòng)壓形成等過程。換向片通過升高片與轉(zhuǎn)子線圈相連，片面上通過碳刷接觸與外電源相連。換向器有一中心支架，起固定作用，中心支架包括一金屬軸和一絕緣環(huán)，換向器通過金屬軸與轉(zhuǎn)子軸壓接。換向便是用機(jī)械方法強(qiáng)制改變電路連接，使繞組元件在極短時(shí)間內(nèi)從一條支路移入另一條支路，從而使該元件中的電流從一數(shù)值換至另一數(shù)值。

2 常見故障分析

2.1 電磁故障問題

電磁出現(xiàn)故障導(dǎo)致?lián)Q向器無法正常工作，距離來說，換向極強(qiáng)度問題、磁路飽和問題、電刷位置以及性能問題等等。

（1）過電流導(dǎo)致產(chǎn)生換向火花

如果過載強(qiáng)度過高，那么就很可能出現(xiàn)火花，如果燒傷換向片，就會(huì)導(dǎo)致表層氧化膜被破壞，進(jìn)而影響其承載能力，所以在單位電流下，火花問題也會(huì)不斷嚴(yán)重。

處理方法：針對(duì)相應(yīng)的工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，減少電機(jī)工作中產(chǎn)生的電流，在達(dá)到一定水平之后進(jìn)行車削。

（2）碳刷的中心線出現(xiàn)了偏移，導(dǎo)致?lián)Q向器換向功能阻礙。這種情況一般是在使用過程出現(xiàn)，有的因振動(dòng)，刷桿、刷握移位；有的中型電機(jī)因?yàn)閾Q底排碳刷不方便，轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)刷盤方式更換，復(fù)位不準(zhǔn)所至，以及維修后沒效準(zhǔn)所致。對(duì)中性線不準(zhǔn)的電機(jī)，換向性能極差，偏心嚴(yán)重等。

處理方式：重效中性線。

2.2 機(jī)械缺陷

滑動(dòng)接觸不穩(wěn)定，換向器變形，電機(jī)的振動(dòng)或外來的機(jī)械沖擊引起電刷下火花都稱為機(jī)械火花。

（1）換向器變形導(dǎo)致?lián)Q向不良

換向器整體變形的情況，由圓型變?yōu)榱藱E圓型，有的是局部換向片突出。特別是新電機(jī)，由于換向器加工制造質(zhì)量差所致，電機(jī)承受轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和換向器受熱后變型，或者換向器緊固螺絲松動(dòng)所致，對(duì)這種原因引起的火花，采用換碳刷，調(diào)刷握，清潔或者打磨表面，清理槽間灰塵及金屬粉沫等技術(shù)措施，效果不佳。處理方式：電機(jī)下線，上車床車屑換向器表面，緊固換向器螺絲。

（2）換向器升高片斷排

這種故障在公司一臺(tái)1350kW的電機(jī)出現(xiàn)幾次，該電機(jī)運(yùn)行電流大，換向器溫度高，機(jī)械振動(dòng)，電機(jī)制造工藝缺陷等，導(dǎo)致升高片脫焊或斷條。處理方式：更換冷卻包，降低電機(jī)溫度，降低電流限幅值來改變電機(jī)運(yùn)行性能。更主要的是對(duì)升高片進(jìn)行特殊處理：每片用膠木棒包以羊毛粘綁定，然后用樹脂膠加以粘合固定，以增強(qiáng)升高片抗振強(qiáng)度。

3 關(guān)于直流電機(jī)中換向器的檢修

3.1 換向器檢查要點(diǎn)

（1）首先確定碳刷長(zhǎng)度，并且確定碳刷是否出現(xiàn)偏移，并積極清潔刷干以及絕緣子。（2）保證換向器表面清潔，定期吹凈表面灰塵，之后用不了擦拭干凈，如果發(fā)現(xiàn)油污，則立即用酒精擦凈。（3）查看換向器表面氧化情況，正常情況下可反射出不同光澤。表面要保證無磨損、無擠銅、有倒角，云母槽深度約為1.5mm、保證其中無積灰。（4）在測(cè)溫上，為了提高效率，可以使用紅外測(cè)溫設(shè)備，發(fā)現(xiàn)溫度異常立即停機(jī)檢修。

3.2 設(shè)備的打磨

換向器一旦出現(xiàn)了故障，就會(huì)直接導(dǎo)致?lián)Q向器表面狀態(tài)的不斷惡化，也會(huì)讓火花越來越大，為了去除表面的灼傷痕跡，就需要我門積極打磨換向器表面。在打磨工具的選擇上，應(yīng)該首選NO.0以及NO.00砂紙；其次為了保證打磨效果，要保證電機(jī)設(shè)備在額定轉(zhuǎn)速20%的運(yùn)行狀態(tài)下打磨；在打磨過程中，可以將砂紙卡在木制瓦上，也要保證木制瓦的弧面能夠完全貼合于換向器的弧面；為避免影響到設(shè)備外殼的厚度，也不能完全露出銅色，嚴(yán)格控制打磨時(shí)間；在打磨完畢后，就要立即清理換向器，先用毛刷將表面和槽內(nèi)的碎屑掃干凈，在吹掃完畢之后使用白色紗布來對(duì)表面進(jìn)行清潔。

3.3 換向器的車削

當(dāng)換向器表面出現(xiàn)嚴(yán)重?zé)齻驕喜郏约爱?dāng)換向器有較大的偏心或凸片等缺陷時(shí)，需要車削換向器表面處理。具體要求如下：（1）若換向器是因松動(dòng)而變形，則應(yīng)在100℃左右先旋緊換向器壓緊螺帽后再進(jìn)行車削；（2）在升高片和無緯帶處用塑料膠帶將換向器與電樞隔離，以免車削時(shí)銅屑入電機(jī)內(nèi)部造成短路；（3）車削最好在車床上進(jìn)行，切削速度在120m/min～200m/min，進(jìn)刀量0.1mm～0.3mm。車削時(shí)要使電機(jī)無軸向移動(dòng)；（4）車削完后，要對(duì)換向器重新進(jìn)行拉槽及倒角工作。倒角應(yīng)光滑無毛刺；（5）用砂紙把換向器表面略加打光，清理結(jié)束后，把銅墻鐵壁屑、云母屑吹凈并揩清潔；（6）測(cè)量換向片片間電壓，其值應(yīng)基本相等；（7）為了建立起初步的氧化膜，應(yīng)先在低負(fù)載或接近滿負(fù)載電流下穩(wěn)定運(yùn)行數(shù)小時(shí)至幾十小時(shí)。

4 結(jié)束語

在整個(gè)直流電機(jī)當(dāng)中，換向器作為一個(gè)重要結(jié)構(gòu)需要我們進(jìn)行重點(diǎn)養(yǎng)護(hù)，同時(shí)這也是最容易出現(xiàn)問題的部位，如果想要保證好直流電機(jī)的運(yùn)行情況、維持正常使用年限，那么換向器的正常工作就非常重要。在實(shí)際工作開展的過程中，我們也要重視經(jīng)驗(yàn)的積累總結(jié)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題才能及時(shí)處理，保證設(shè)備的正常運(yùn)行，讓其發(fā)揮應(yīng)有的效用。本文針對(duì)直流電機(jī)內(nèi)的換向器故障情況進(jìn)行了分析和探討，并且總結(jié)了一些可行的維修維護(hù)對(duì)策，希望可以給相關(guān)工作的開展提供一些參考。

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