直流電動(dòng)機(jī)的使用壽命受到周圍的工作環(huán)境影響,絕緣材料的逐步老化,有些部件(如軸承、換向器、電刷)的逐漸磨損等因素限制。在正常情況下使用時(shí),電動(dòng)機(jī)的壽命是比較長的。為了避免使用電動(dòng)機(jī)過程中的一些不良現(xiàn)象發(fā)生,保證電動(dòng)機(jī)安全可靠運(yùn)行,使用者必須做到以下幾個(gè)方面。
(1)要根據(jù)負(fù)載的大小及電動(dòng)機(jī)過載能力正確選擇電動(dòng)機(jī)的額定功率。
(2)根據(jù)負(fù)載的特點(diǎn)及要求,正確選擇電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式和額定轉(zhuǎn)速。一般要求轉(zhuǎn)速恒定的機(jī)械設(shè)備選用并勵(lì)電動(dòng)機(jī)(機(jī)械特性硬),要求運(yùn)輸及起重機(jī)械設(shè)備采用串勵(lì)電動(dòng)機(jī)(特性軟),還要考慮電動(dòng)機(jī)抗震、防風(fēng)沙雨水等侵蝕功能。在礦井內(nèi)使用的電機(jī)需具有防爆、防潮功能。
(3)新的或修理后的電機(jī)在使用前,應(yīng)仔細(xì)檢查電機(jī)內(nèi)部有無雜物,并用干燥壓縮空氣將電機(jī)灰塵吹凈。用500伏測(cè)量電機(jī)的絕緣電阻,其值不能低于0.5兆歐。用手轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)軸,看旋轉(zhuǎn)是否靈活,有無串動(dòng)及卡碰現(xiàn)象。
(4)檢查刷架的位置及刷架座固定是否牢固,電刷壓力是否合適,換向器表面是否光滑與電刷接觸是否緊密。
(5)之后,應(yīng)按電機(jī)銘牌、電路接線圖規(guī)定正確接線,進(jìn)行通電空載運(yùn)轉(zhuǎn),觀察電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向是否正確,有無異聲。
首先,要做好使用前的檢查。長時(shí)間未用的機(jī)器和新使用的,在使用之前要檢查其繞組的直流電阻、絕緣電阻、電刷的磨損情況及其壓力大小等部件。其次,在使用過程中,要正確的操作和使用電動(dòng)機(jī),避免過載現(xiàn)狀等。此外,是定期進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的維護(hù),如清除電動(dòng)機(jī)內(nèi)外的塵土,保證其散熱性能良好;檢查電動(dòng)機(jī)的接線,保證接頭緊密可靠;檢查電動(dòng)機(jī)的軸承,進(jìn)行清洗和更換潤滑油;檢查絕緣電阻的老化情況;檢查電刷和換向器,檢查電刷的磨損和與換向器之間的接觸情況,電刷的壓力是否過大或者過小等。
1、換向器故障及其維護(hù)
1.1換向器故障原因
換向器故障是直流電動(dòng)機(jī)突出的故障之一,換向器部件產(chǎn)生故障的概率比較大而且對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響較大,特別是在牽引型的電動(dòng)機(jī)的使用中,解決換向器的故障是一個(gè)急需解決的問題。
根據(jù)直流電動(dòng)機(jī)的工作原理可知,換向器的工作在直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行過程中是一個(gè)較為復(fù)雜的多方面的問題,所以換向器故障出現(xiàn)的概率較高。換向器常會(huì)產(chǎn)生灼傷的問題,嚴(yán)重的即使在用紗布沾汽油后仍難以擦除,換向器故障產(chǎn)生的主要原因是換向器在換向時(shí)由于機(jī)械原因或者電磁方面的原因產(chǎn)生火花甚至環(huán)火。
機(jī)械原因。換向器表面不干凈,有油污、電刷磨損物等;各換向季的空隙不均勻;換向器的表面不夠光滑,主要有換向片突出、換向器表面粗糙、換向片之間的絕緣云母突出等;由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子不平衡出現(xiàn)電刷在換向器之間上下跳動(dòng)的現(xiàn)象。電磁原因。換向器產(chǎn)生延遲換向現(xiàn)象,使電流的密度增大,當(dāng)后邊刷離開換向片的時(shí)候,換向片中保留的一部分磁場(chǎng)釋放出能量,致使后邊刷產(chǎn)生火花;換向器出現(xiàn)超越換向現(xiàn)象,致使前邊電刷的電流密度增大,當(dāng)前邊電刷與換向片接觸時(shí),由于電刷與換向片之間的瞬間接觸面積過小,在接觸面上產(chǎn)生很高的熱量和很高的電壓,致使電火花的出現(xiàn)。
環(huán)火是電動(dòng)機(jī)更為嚴(yán)重的故障,主要發(fā)生在延遲換向情況下,是指運(yùn)行中的電動(dòng)機(jī),受電弓突然離開或者接觸架線,沖擊負(fù)載作用使于直流電動(dòng)機(jī),致使電機(jī)的電樞電流瞬間增加,換向元件的電抗電勢(shì)迅速增大且大于換向電勢(shì),導(dǎo)致嚴(yán)重的延遲換向故障出現(xiàn),在后邊刷上形成強(qiáng)烈的電火花和電弧,在電樞旋轉(zhuǎn)的作用形成環(huán)火。另一個(gè)方面,瞬間增加的電流,致使換向片之間的電壓迅速增加,從而發(fā)生電位差火花。電位差火花和后邊刷的火花混合在一起,組后導(dǎo)致形成跨越正負(fù)極之間的電弧,導(dǎo)致整個(gè)換向器都被環(huán)火包圍。環(huán)火故障會(huì)造成燒壞電刷和換向器,對(duì)電動(dòng)機(jī)的損害很大。
1.2換向器維護(hù)
換向器在運(yùn)行良好的狀態(tài)下,表面應(yīng)該為深褐色的顏色,且非常的光滑。在日常的電動(dòng)機(jī)維護(hù)中要重視換向器的維護(hù),精心的保養(yǎng),首先要注意換向器表面的清潔工作,定期的進(jìn)行擦拭,不能有任何如工業(yè)酒精等的液體,這些液體溶劑會(huì)燒蝕絕緣云母材料和換向器表面等。其次,對(duì)于換向器的表面出現(xiàn)凹槽或者條紋,要選擇拋光或者研磨的技術(shù)進(jìn)行處理,然后將換向器的表面用干凈的綢布擦拭,這樣有利于在其表面形成保護(hù)氧化膜。
2、直流電動(dòng)機(jī)電刷的常見故障和維護(hù)
2.1電刷常見的故障
滑動(dòng)接觸的主要元件就是由電刷組成的,電刷的工作性能,直接的影響到換向器的良好換向和整個(gè)電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行。電刷在直流電動(dòng)機(jī)中主要有兩個(gè)作用,一是在換向過程中,限制電樞元件內(nèi)的附加的短路電流,另一個(gè)是負(fù)責(zé)把負(fù)載電流傳遞到電樞。直流電動(dòng)機(jī)電刷的故障較為常見,主要的原因有:電刷在刷握內(nèi)太松而產(chǎn)生跳動(dòng);電刷的壓力彈簧出現(xiàn)故障導(dǎo)致壓力大小不當(dāng);電刷長時(shí)間使用導(dǎo)致過度磨損,導(dǎo)致電樞與換向器的接觸不良;電刷的研磨不夠好,使得電刷與換向器之間的接觸面太??;電刷在刷握內(nèi)的空間太緊容易卡死;電刷選用不合理,含銅比例較高,導(dǎo)致?lián)Q向回路的電阻被降低,對(duì)換向造成影響。
2.2電刷的日常維護(hù)
電刷中性面的檢查和電刷更換是電刷的日常維護(hù)要注意的事項(xiàng)。正常運(yùn)行的情況下,電動(dòng)機(jī)電刷的中性線會(huì)保持與主磁極的幾何中線保持一致,如果電刷偏離了主磁極的幾何中線,就會(huì)導(dǎo)致延遲換向現(xiàn)象或者超前現(xiàn)象的發(fā)生。當(dāng)電刷與中線位置偏離較大時(shí),縱軸電樞的反應(yīng)使電機(jī)的特性發(fā)生變化,換向元件在運(yùn)行過程中進(jìn)入了磁通區(qū),電機(jī)就會(huì)出現(xiàn)電火花,影響電動(dòng)機(jī)的正常使用。在對(duì)直流電動(dòng)機(jī)的電刷進(jìn)行更換時(shí),要注意不同型號(hào)電刷的電流密度和硬度,一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的電刷要保持電刷型號(hào)的統(tǒng)一。在更換時(shí)要注意電刷斜面的一致以及前后順序的正確,避免出現(xiàn)電刷跳動(dòng)的現(xiàn)象。更換一個(gè)電刷的情況下,可直接使用不需研磨,如果要更換兩個(gè)以上的電刷,則必須首先用砂紙等工具進(jìn)行研磨。更換的電刷較多時(shí),電動(dòng)機(jī)要在正式的投入使用前以20%的額定轉(zhuǎn)速進(jìn)行2h的空載運(yùn)行。
3、電樞繞組和主磁極故障及其維護(hù)
主磁極和電樞繞組經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)短路、斷路和接地等故障,其中,電樞繞組接地故障是較為常見的形式。主要受到兩個(gè)方面的影響:
1)工作的環(huán)境
電動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境一般較為惡劣,常常是潮氣和灰混合的環(huán)境,這些東西容易進(jìn)入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部,使電動(dòng)機(jī)電樞繞組的絕緣體和電動(dòng)機(jī)主磁極受潮,絕緣體老化,絕緣的效果降低;粉塵也會(huì)由于電動(dòng)機(jī)的密封并不是十分嚴(yán)密而進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部;換向器與電刷摩擦?xí)r產(chǎn)生的可導(dǎo)電的電刷銅粉和碳粉也遺留在電機(jī)內(nèi),這些粉末很容易受到潮氣的影響,使絕緣體老化加速,影響其絕緣保護(hù)的效果,最終會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電動(dòng)機(jī)電樞繞組的絕緣體保護(hù)失效,發(fā)生接地故障。
2)電樞繞組的絕緣空氣隙
運(yùn)行中的電動(dòng)機(jī),在電磁力的作用下繞組絕緣體會(huì)相互之間產(chǎn)生摩擦,長期的運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)絕緣層內(nèi)產(chǎn)生間隙,當(dāng)繞組電壓到達(dá)一定的高度時(shí)空氣間隙內(nèi)會(huì)含的之間會(huì)產(chǎn)生放電,使絕緣層逐漸的變薄最終擊穿絕緣層。
3)絕緣層的老化
電動(dòng)機(jī)在長期的運(yùn)行中,內(nèi)部粉塵聚集導(dǎo)致繞組的散熱性能降低;電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行致內(nèi)部的溫度過高,這些都會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)絕緣層變脆變薄,絕緣新能降低老化。
在一般情況下,如果直流低速運(yùn)行,將使溫升增高,產(chǎn)生許多不良影響。但是,若采取改善通風(fēng)條件的措施(如增設(shè)風(fēng)扇或附設(shè)風(fēng)機(jī)等),提高電動(dòng)機(jī)的散熱能力,則在不超過額定溫升的前提下,直流電動(dòng)機(jī)可以長期低速運(yùn)行。
以并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)為例,可采用以下三種方法來降低轉(zhuǎn)速:
1、降低端電壓。由于電壓一般是固定的,難以改變。而且降低端電壓,將導(dǎo)致勵(lì)磁電流減少,因此又會(huì)使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速升高,所以這種方法很少采用。
2、增加勵(lì)磁電流,即增高磁場(chǎng)強(qiáng)度。由于受磁路飽和的限制,且電源電壓難以升高,勵(lì)磁繞組的固有電阻不能改變,所以這種方法應(yīng)用不廣。
3、在電樞回路中串聯(lián)電阻,降低電樞端電壓。這種方法比較簡單,容易實(shí)行,所以是降低直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的一種經(jīng)常用的方法。