直流电机广泛使用于车辆、重型机械设备中,在当今社会诸多领域发挥着极其重要的作用。直流电机分为直流发电机和直流电动机。在长期的频繁启动和高强度运行使用过程中,电机可能会发生功率下降、转矩不足、激磁绕组、电枢绕组断短路等情况。如何通过及时的维修和保养,让电机始终处在运行的最佳状态,达到最佳的运行效果,下面笔者结合平时工作实际,以某种车辆为例,简要归纳直流电机维护保养技巧。
一、直流电动机维护保养技巧
直流起动电动机一般为串激式电动机。即激磁绕组与电枢绕组串联,通过这两个绕组的电流大小相等。电动机的转矩是与电枢电流和磁通成正比的,而串激式电动机的磁通在未饱和以前是与激磁电流(即电枢电流)成正比,所以串激式电动机的转矩,在磁饱和以前是与电枢电流的平方成正比的。这就是说在供给同样电流的情况下,串激式电动机可以获得比并激式电动机大得多的转矩。此外,串激式电动机轻载时电流小,转速高,重载时,电流大,转速低。这些特性使它能可靠的启动发动机。这就是起动电动机一般都是串激式的原因。
1、整流子的维修
(1)整流子是直流电机的主要零件,也是容易产生故障的地方。良好的整流子应符合下列要求:
a. 整流子的表面应光滑清洁,不应该有烧伤、擦伤和划痕。
b.整流片在整流子上合整流子在电枢轴上都不应松动。
c.电枢绕组的端线与整流片焊接牢固。
d. 开有云母槽的整流子,云母片应低于整流片0.5-1.0毫米。
(2)起动电动机在维修,保养过程中,如发现整流子有擦伤、划痕或轻微烧蚀时,可分解起动机,用不含金属粉末的OO号细纱布包裹在整流子上,纱布与整流子的接触弧度要占整流子圆周长的二分之一以上,然后用两手抓住纱布两头来回摩擦整个整流子表明,并尽量保持整流子截面为正圆形,直至把烧蚀斑点擦光为止。纱布应与整流子同宽,过宽使,容易把整流子头部擦坏,过窄时有的部位就擦不到。如整流子表面严重烧蚀,可在车床上精车一下,但外径不得小于规定值的免修尺寸。
(3)工作一段时间后,整流子与电刷摩擦的环形表面会产生一层黑色的薄膜,它是氧化铜和石墨层,厚度为0.05-0.06微米,起“润滑”作用,可以减小摩擦阻力和延长电刷寿命。因此如果整流子无烧蚀或凹凸不平时,不要用纱布把这层薄膜打掉。
2、电刷的研磨
(1)良好的电刷应符合下列要求:
a.电荷的高度一般不应小于额定尺寸的三分之二或四分之三。
b. 电刷与整流子的接触面光滑,其接触面积应不小于电刷总面积的三分之二。
c. 电刷引出线与电刷连结应牢固,引出线上的绝缘套管应无损坏和脱落。
(2)如发现电刷烧蚀或电刷高度不够而更换电刷时,应对电刷进行研磨。
研磨的方法有几种,其中最简单的一种是在整流子表明裹上纱布,纱面向外,并用铁丝缚于两端,将电刷放在纱布上作轴向往返移动,研磨时要保持电刷正直,经这样粗磨后,再装上后盖,把需要研磨的电刷全部放入电刷夹内,并且用压簧压紧,然后按照与电枢转动相反的方向转动后盖,即可磨出电刷工作面的弧形,指导使电刷与整流子接触良好为止,研磨时,碳粉不得落入电机内部,研磨完毕要彻底清除碳粉。
(3)电刷与整流子接触面应不小于工作面得三分之二,电刷高度要达到规定高度,电刷压簧的压力要达到规定的标准。
这点维修人员容易忽略,压簧压力不足也容易造成转矩不足,起动不了。
(4)在检查电刷的同时,还应检查它的引出线是否与电刷本身以及与电刷架接触良好,引出线上的绝缘套管是否损坏,电刷在电刷夹内是否有摇晃或阻滞现象等,这些都可能造成电机故障。
3、起动电动机启动无力、电机功率下降和转矩不足、起动次数增加,甚至根本不能起动。在实际使用中,影响起动电动机功率和转矩的因素有:
(1)起动电动机电枢电阻、电刷与整流子的接触电阻、连接导线的电阻以及导线连接处的接触电阻,对启动电动机的功率和转矩影响较大。因为电动机电磁功率和转矩都与电枢电流有关,上述电阻增大,必然导致电流减小,从而使功率和转矩下降。所以,为了获得足够大的功率和转矩,希望上述总电阻尽可能小。虽然使用者无法改变电枢电阻和连接导线本身的电阻,却完全可能尽量减小影响很大的导线连接处的接触电阻。例如,保持各接触面上清洁完好,无油污,无氧化物,五烧蚀,残缺和凹凸不平处,各线头与接触片之间焊接良好,无开焊和虚焊现象,各连接处接触紧密可靠,不松动。
(2)在维护保养过程中对整流子,电刷和电刷压簧的保养,维护工作不够重视,而这一工作做的好坏和是否及时,对起动电动机的功率;转矩和寿命都有很大影响。当几百安以上的强大电流通过电刷与整流子之间的接触电阻时,必定产生一个对电源来说不算小的电压降。但是,我们希望这个电压降越小越好。在这里,减小接触电压降的方法只能是减小接触电阻。而影响接触电阻的因素很多,诸如接触压力和接触面积的大小接触面得材料性质和光洁度等。为了减小接触电阻,整流子表明应清洁,光滑,圆整,外径不小于规定尺寸,电刷高度和工作面剥落程度不得超过标准。换用新电刷时,应选用规定型号,并把全部电刷研磨的与整流子接触良好;电刷在电刷夹中无阻滞现象,电刷压簧对电刷的作用力要大小适当,电刷受到的作用力越小会引起接触电阻增大,但是作用力过大,又会使摩擦阻力矩增大,电刷磨损过快,反而达不到增大功率和转矩的目的。
二、直流发电机维护保养技巧
直流发电机由于工作运行强度不是太大,出现故障的几率相对比较少。直流自励发电机要建立起电压必须满足三个条件:
1、发电机的主磁极必须有剩磁
剩磁不是在任何情况下都始终存在的,比如车辆发动机倒爆后,有时会把剩磁退掉;长期存放的车辆,剩磁也有可能消失。这种情况下,就要对激磁绕组通入激磁电流进行充磁。在通常情况下,充磁都是在发动机不运行的情况下进行点击充磁,充磁后如果还建立不起电压,就要在发动机运行情况下进行强击充磁。
2、电枢的旋转方向,以及激磁绕组的接法必须使激磁电流产生磁通与省磁磁通方向一致
激磁绕组的磁通方向与原来磁极上的剩磁磁通方向一致时,则磁通得到加强。此时,电枢绕组由于切割磁通量增加,产生的电动势九可以升高。这个电动势作用在激磁绕组上,使激磁电流进一步增大,磁极上的磁通进一步增强,电动势必然随着磁通的增强而相应的升高,但这情况不会无限的继续下去,因为磁路有磁饱和现象,磁通不可能与激磁电流永远成正比地变化。所以电动势升高越来越慢,当激磁电路中的电压降(激磁电路×激磁电路中的电阻)与电动势相平衡时,电动势便在某一数值上稳定不变了,如果方面不一致,方向相反。例如,某车辆上发动机倒爆时,发电机九建立不起电动势。
3、激磁电路中的电阻不能太大
激磁电路中的电阻值不同,发电机建立起来的电动势的稳定值也就不同。当电阻值增大时,由于激磁电路减小了,电动势稳定值较低;当电阻值减小时,电动势稳定值较高,但是,当电阻值增大到某数值(临界电阻)时,便不能建立稳定的电动势,当电阻值大于临界电阻值,则发电机不能建立正常的电动势。例如,激磁电路中激磁线的外电路某处有短路或严重接触不良时,发电机建立的电动势很小,只能建立起剩磁电压,不能正常工作。