大型直流电机的维护.doc

直流电机的维护 一、直流电机的用途 直流电动机具有良好的起动、制动和调速性能；能快速起、制动，正、反转；能在十分宽广的范围内平滑而经济地调节速度。因此，在一些要求较高的电力拖动系统中，得到了广泛的应用。 二、直流电机的结构 直流电机主要有定子和转子两大部分组成。定子的主要作用是产生磁场和支撑电机，主要包括主磁极、机座、换向极和电刷装置，转子主要包括电枢铁心、电枢绕组和换向器等。 三、直流电机的电枢绕组 电枢绕组的每个线圈可以由单匝或多匝导线绕成，它的两端分别接到两片换向片上，这样的线圈称为绕组元件，简称元件。 电枢绕组沿着电枢圆周表面均匀地分布在电枢槽中，每个绕组元件有两个边嵌放在电枢槽中，这两个边在槽内能切割磁力线产生感应电动势，称之为有效边；绕组元件在槽外部分则处于电机气隙磁场之外，只起连接作用，故称端接部分。 对嵌放每个绕组元件的要求是，它的一个有效边处在N极下，另一个有效边就应处于S极下，两个有效边之间的距离应接近或等于一个磁极的距离，这样，两个有效边感应的电动势相加为最大。绕组元件的两个端接头分别接到两片换向片上，每片换向片上接有两个不同绕组元件的端接头，因此，绕组元件数和换向片数是相等的。 按照绕组的联接方式，可分为单叠绕组、复叠绕组、单波绕组和复波绕组。 单叠绕组的基本特点为是绕组元件的首端和尾端分别接到相邻的两片换向片上，第一个元件的尾端与第二个元件的首端分别接在同一片换向片上，依此类推。第二个元件位于它相连接的第一个元件的右边时，称为右行绕组；位于其左边时，称为左行绕组。左行绕组端接部分互相交叉，引线较长，用铜较多，故一般都采用右行绕组。 四、直流电机换向简介 直流电机在运行过程中，旋转的电枢绕阻中总有一些元件从一条支路经过电刷进入另一条支路，在这一过程中，元件电流改变方向，这一过程称为换向。换向的过程正是元件被电刷短路的过程，元件短路过程结束就是换向结束，这时元件完全进入另一条支路。 直流电机的换向性能是关系到电机能否正常运行的主要问题之一，往往由于电磁的、机械的或其它方面的缺陷，会引起较大的换向火花，造成电刷和换向器的过分磨损，有时还会发展到迫使电机停止运行的严重后果。为此，就需要在日常运行中，仔细地观察和监视换向火花，鉴别换向器表面的状态，检查在电刷上因火花而留下的痕迹。 （一）直线换向 元件的换向过程就是从一条支路过到另一条支路的过程。这期间电流是按什么规律变化过去的？如果电流随时间是均匀地变化过去的，在整个换向周期里电流随时间成线性关系，这种换向称为直线换向。理论分析表明，当换向元件中各种电动势的总和∑e为零，且只考虑电刷接触电阻时，换向呈直线换向，也称电阻换向。 直线换向电流变化均匀，在整个换向过程中电刷各处电流密度相等，因此刷下火花很小，它基本上可以实现无火花换向。 （二）延迟换向 直线换向时，换向元件中∑e=0。但在实际电机中换向元件的总电动势常常并不为零，电机正常运行时换向元件中产生以下几种电动势。 （1）自感电动势 换向元件中电流变化时产生自感电动势。 （2）互感电动势 同时换向的几个元件之间产生互感电动势。 自感电动势和互感电动势合在一起称为电抗电动势，电抗电动势的方向总是反对换向元件中电流变化的。 （3）电枢反应电动势 直流电机运行时，换向总在几何中线处。这里主磁场基本为零，但电枢磁动势在此正是磁场最强之处。换向元件切割电枢磁场产生感应电动势，也是反对换向元件中电流变化的。 综上所述可知，电抗电动势方向与电枢反应电动势是一致的，如果不采取改善换向的措施，这些电动势使电流不能随时间成线性关系变化，电流的变化比直线换向慢，我们把这种换向称为延迟换向。延迟换向电流开始变化得慢，电刷的前刷边电流密度小，后刷边电流密度大，因此后刷边出现较大火花。 （三）超越换向 为改善换向，就想办法使换向元件中再产生一个电动势，尽量使这一电动势与电抗电动势与电枢反应电动势之和大小相等，方向相反。这样就使换向元件中总和电动势∑e=0，使其成为直线换向。但如果把这一电动势加过了头，则∑e的方向是帮助换向元件中电流变化。这时，换向一开始电流就变化很大，我们把这种换向称为超越换向。超越换向前刷边电流密度大，产生较大火花。火花严重时也影响电机正常运行。 （四）、改善换向的方法 改善换向的方法可在换向元件中产生改善换向的电动势，以利于电流的换向。常用的改 善换向的方法有以下三种： （一）加换向极 在相邻的两个主磁极之间加一换向极，它的绕组与电枢绕组相串联，换向元件切割换向极磁场产生与电抗电动势大小相同方向相反的感应电动势，以抵消电流换向时的电抗电动势，达到改善换向的目的。 （二）移刷改善换向 在小容量电机中无换向极，常用移刷的办法改善换向。这种改善换向火花的方法很简单，但实际上是达不到的，现在已很少使用。 （