直流电机最常见的故障

直流电机的电刷火花。

直流电机最常见的故障电刷起弧可能由多种原因引起,需要维修人员密切监视滑动接触系统和电刷装置。这些原因主要是机械(机械电弧)和电磁(电磁弧)。

产生火花的机械原因与负载无关。可以通过增加或减少电刷压力并在可能的情况下降低圆周速度来减少电刷电弧。

伴随着机械火花,绿色的火花遍布了整个刷子的宽度,燃烧着 集电极 不自然,无序。电刷产生机械火花的原因是:局部或全面跳动、集电体滑动面划伤、划痕、云母突出、集电体凹槽不良(切割集电板之间的云母)、电刷安装过紧或松动在电刷架中,夹具的弹性会导致电刷振动、机器振动等。

电刷火花的电磁原因更难识别。由电磁现象引起的火花与负载成比例变化,与速度的关系很小。

电磁火花通常为蓝白色。火花呈球形或滴状。集电板的燃烧是自然的,由此可以确定产生火花的原因。

如果绕组和均衡器发生短路,焊断或直接断路,则电刷下火花不均匀,烧焦的极板沿集电体一极间距分布。

如果一极夹子下的电刷比其他极夹子下的电刷火花多,这意味着个别主极或附加极的绕组发生旋转或短路;画笔位置不正确或宽度较宽。

此外,在 DC 机器中还可以观察到其他违规行为:

  • 电刷十字头偏离空档会导致电刷和集电器产生火花和发热;
  • 集热器滑动面变形引起电刷振动和火花;
  • 磁场的不对称导致无功 EMF 阈值降低,削弱机器的开关能力,进而导致电刷产生火花。如果严格遵守主磁极和辅助磁极的接线片之间的正确圆间距并保持磁极下计算的间隙,则机器的磁场是对称的。

对于大型机器,电磁回路的调整采用无火花区法进行。

增加直流电机的发热。

在直流电机中,有几个热源可以加热其所有元件。

增加绝缘加热的概念包括通过电工行业接受的绝缘耐热等级的允许极限。

在我国电气工程厂的实践中,引入了一种规则,通过将工作温度取为低于所用绝缘的等级来为绝缘的耐热性留出一定的余量。现在大多数机器都采用F级耐热制造绝缘;这意味着绕组的允许温升必须与 B 级相同,即大约 80°C。由于高温导致滚筒机器绕组的绝缘意外损坏,因此引入了此规则。

直流电机过热可能由多种原因引起。

当机器过载时,由于电枢绕组、附加极、补偿绕组和励磁绕组产生的热量,一般会发生过热。大型机器上的负载由电流表监控,绕组的加热由连接到安装在机器各种隔离元件(电枢绕组、附加极、补偿绕组、励磁绕组)中的传感器的设备控制。对于在恶劣条件下运行的特别关键的大缸发动机,在操作员的控制室和机舱中显示信号,警告机器温度已升至极限值。

过热可能是由安装机器的房间的高温引起的。这可能是由于机房通风不当造成的。所有空气管道必须易于维修、清洁和运输。必须通过将筛子拉过矿物油来系统地清洁过滤器。

空气冷却器有时会被阻碍水流的微生物堵塞。定期对空气冷却器进行反冲洗。

进入机器的污垢(灰尘)会导致发热。因此,对电动机进行的研究表明,落在绕组上的一层 0.9 毫米厚的煤尘会导致温度升高 10°C。

绕组、活性钢通风管道和机器外壳的堵塞是不可接受的,因为这会产生隔热并刺激温度升高。

直流电机电枢绕组过热。

最大量的热量可以在电枢中释放。原因可能不同。

整个机器(包括电枢)过载都会升温。如果机器在低速下工作,但做成自通风,通风条件变差,电枢会过热。

收集器作为固定装置的组成部分,将有助于预热机器。在以下情况下,集热器温度会显着升高:

  • 机器以最大功率持续运行;
  • 错误选择的刷子(坚硬,摩擦系数高);
  • 在安装电机的机舱内,空气湿度很低。在这种情况下,电刷的摩擦系数增加,电刷加速并加热收集器。

在机房内保持足够的空气湿度的要求取决于确保刷子和收集器的滑动表面之间存在湿膜作为润滑元件的需要。

 

不均匀的气隙可能是电枢绕组过热的原因之一。由于电枢绕组部分的气隙不均匀,会感应出电动势,结果在绕组中产生均衡电流。由于间隙的显着不均匀性,它们导致线圈发热和电刷装置产生火花。

如前所述,直流电机的磁场会发生畸变,这是由于磁极下方的气隙不均匀,以及当主极和辅助极的绕组错误接通时,线圈中的电路旋转主极,这会导致均衡电流,这会导致线圈发热,并且一极的电刷火花比另一极强。

在电枢绕组中出现自旋回路的情况下,机器不能长时间工作,因为由于过热,短路部分和活性钢可能会在自旋回路发展的中心烧坏。

电枢绕组的污染会使其绝缘,影响绕组的散热,从而导致过热。

发电机退磁和磁化反转。并励直流发电机在安装后首次启动前可以进行消磁。如果电刷在电枢旋转方向上偏离中性,则运行中的发电机将被消磁。这减少了由平行励磁线圈产生的磁通量。

当启动机器时,当电枢磁通量反转主磁极的磁化并改变其极性时,可能会退磁,然后反转并联励磁发电机的磁化。励磁线圈。当发电机在启动时连接到电源时会发生这种情况。

发电机的剩磁和极性通过从外部减压源磁化励磁线圈来恢复。

启动发动机时,其速度过度增加。直流电机引起转速过高的主要故障有以下几种:

  • 混合励磁——并联和串联励磁绕组反向连接。在这种情况下,当启动电动机时,产生的磁通量很小。在这种情况下,速度会急剧增加,引擎可能会切换到“不同”。必须协调并联和串联绕组的包含;
  • 混合激励——电刷从中性转向旋转。这作用于电机的退磁,磁通减弱,转速增加。刷子应设置为中性;
  • 串联励磁——允许电动机空载启动。发动机将失去速度;
  • 在并联绕组中,转动电路——发动机转速增加。励磁绕组彼此靠近的匝数越多,电动机励磁系统中的磁通量就越小。封闭的线圈必须重绕和更换。

例如,其他故障也是可能的。

电刷在发动机旋转方向上偏离中性。机器被磁化,即磁场增加,发动机转速降低。横梁应设置为中性。

开路或短路电枢绕组。电机速度急剧降低或电枢根本不转动。刷子闪闪发光。必须记住,如果绕组出现断路,经过两极划分后集电板就会烧坏。这是由于当绕组有一处断路时,断路时电刷下的电压和电流成倍增加。如果旁边有两处断路,电刷下的电压和电流成三倍等,这样的机器必须立即停机维修,否则会损坏集电极。

当励磁线圈中的磁通量减弱时,电机会“晃动”。电机安静地工作到一定速度,然后由于励磁线圈中的磁场减弱而导致速度增加(在护照数据内)时,电机开始强烈“泵送”,即出现强烈波动电流和速度。在这种情况下,可能会出现以下几种故障之一:

  • 刷子从中性偏移到旋转方向。如上所述,这增加了电枢的旋转速度。励磁线圈减弱的磁通量受到电枢反应的影响,在这种情况下,磁通量先增加,然后减弱,因此电枢的旋转频率在“摆动”模式下发生变化;
  • 混励时,串联绕组反并联导通,电机磁通减弱,转速高,电枢进入“摆动”状态。

对于 5000 kW 机器,主柱与出厂形状的间隙已从 7 毫米更改为 4.5 毫米。使用的最大速度是标称值的 75%。然后,几年后,旋转频率增加到标称值的 90-95%,结果电枢开始在电流和电流方面强烈“摆动”旋转频率。

根据形状,仅通过恢复主支柱下方的气隙从 4.5 毫米到 7 毫米,就可以恢复大型机器的正常位置。任何机器,尤其是大型机器,都不应“摇摆”。

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