直流电机换向故障原因及维护

直流电机的换向情况可以反映出电机运行是否正常．良好的换向可使电机安全可靠地运行和延长它的寿命。
    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工常运行。
以下就机械方面和由机械引起的电气方面、电枢绕组、定子绕组、电源等故障，从而引起换向恶化的主要原因做一概要的分析．并介绍一些基本维护方法。

一、机械原因及维护
    直流电机的电刷和换向器的连接属下滑动接触、保持良好的滑动接触．才可能有良好的换向。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对电刷和换向器的滑动接触情况有影响，当电机振动、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。与电枢向某一方向振动时，就会制成电刷与换向器的接触面的压力波动，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。电机的振动过大多是由于电枢两端的平衡块脱落使位置移动造成电枢的不平衡，或是在电枢绕组修理后未进行平衡校正引起的。般说来，对低速运行的电机，电枢应进行静平衡校验；对高速运行电机，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出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。当换向器装配质量不良造成变形或片间云母突出以及受到碰撞，使个别换向片凸出或凹下，表面有撞击疤痕或毛刺时，电刷就不能在换向器上平稳滑动，使火花增大。换向器表面粘有油腻污物也会使电刷接触不良，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。若因换向片间的绝缘云母突出，应将云母片下刻，下刻深度为1.5mm左右为益，过深的下刻易在片间堆积炭粉，造成片间短路。下刻片间云母后，应研磨换向器外圆，使换向器表面光滑。
为保征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。若电刷弹簧压力不合适，电刷材料不符合要求，电刷型号不一至，电刷与刷合之间配合太紧或太松，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1500～2500Pa。
若是双辫电刷，用弹簧秤勾住刷辫，若是单辫电刷，则用弹簧秤勾住电刷压指，然后将普通打印纸片垫入电刷下，放松并调整弹簧秤位置，使弹簧秤轴线与电刷轴线一致，然后使弹簧秤的拉力逐渐加大，当纸片能轻轻拉动时，弹簧秤读数即为电刷所受的压力。
二、电气原因及维护
    不良的主要原因，一般在电机设计与制造时都作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、电刷不对齐中心、电刷沿换向器圆周不等分（一般电机电刷沿换向器圆周等分差不超过0.5mm）。
上述原因都可使增大电枢反应电势，从而使换向恶化，产生有害火花。
在检修时，应使各个磁极、电刷按装合适，分配均匀。换向极绕组、补偿绕组按装正确，就能起到改善换向的作用。
电刷中心位置测定一般有三种方法.
1感应法 
这是最常用的一种方法，将毫伏表（或用万用表的电流表替代）接入相邻两组电刷上，接通励磁开关S瞬间，指针会左右摆动，这样反复移运电刷位置测试，直到摆动最小或几乎摆动时的位置，就是要找的几何中心线位置。

2正反转发电机法
正反转发电机法  采用它励方式，保持转速不变，使电机正反转，用万用表测电枢端压，逐渐移动电刷的位置，在相同的电压下测出正反转时电机端压读数，直到正转与反转时电枢端压读数大小相等时，这时电刷的位置就是几何中位置。 
在直流电机端压。与励磁保持恒定，改变直流电机端压极性，使直流电机正反转，逐渐移动电刷位置，用测速表测量正反向转速，若电刷不在几何中心上，正反转和转速相差较大，只有当调节电刷位置在中心点时，正反转速相差最小或基本相等。

3正反转电动机法 
若是换向极绕组或补偿绕组的接线错误，不能保证其附加磁场抵消电枢反应磁场，其结果不但不能改善换向，反而会增加换向恶化，火花急剧增大，换向片明显灼黑。这种情下对调换向极或补偿极的两个接组端子，换向火花明显减小或消失，表明接线极性正确。


三、其它影响及维护： 
电枢绕组的故障与电源不良等因素造成的换向不良在一般中小型直流电机中也多见。
1电枢元件断线或焊接不良 
2电枢绕组短路 
直流电机的电枢绕组是通过与相应换向片焊接相连的一闭合回路，如电枢绕组个别元件与换向片焊接不好，当元件转到电刷下时，电流就通过电刷接通，在离开电刷时也通过电刷断开，因而会在与电刷接触和断开的瞬间产生大量的火花，会使短路元件两端的换向片灼黑，断线元件或与换向器焊接不良元件两则的换向片片间电压特别高。
3电源对换向的影响
电枢绕组有短路现象时，电机的空载和负载电流增大，短路元件中产生了较大的交变电流，使电枢局部发热，甚至烧损绕组。在电枢绕组的个别处发生匝间短路时，一方面破坏了并联支路电势的平衡，由短路元件中产生的交变环流会加剧换向恶化，使火花增大。
由于变流技术的迅速发展，可变直流电源以其独特的效率高，控制维护方便等优点而快速发展。但这种电源带来的谐波电流和快速暂态变化，对直流电动机有一定危害。电源中的交流成分会使直流电机换向恶化，而且还增加了电机的噪声、振动、损耗、发热。改善的基本方法，一般采用平波电抗器来滤波，减小谐波的影响 。若用单相整流不加平波电抗器运行，直流电机的使用功率仅可达到额定功率的50%，左右。一般加平波电抗器的电感值约为直流电机电枢电路电感的2倍左右。