直流电动机检修技术问答大全
第一部分：基础原理与结构
Q1: 直流电动机的工作原理是什么？ A: 直流电动机的工作原理基于“通电导体在磁场中受力”的电磁力定律,其核心过程如下：
- 定子：通过励磁绕组（或永磁体）产生一个恒定的磁场。
- 转子（电枢）：电枢绕组通过换向器和电刷接入直流电源。
- 电磁力：当电流流过电枢绕组时，绕组成为载流导体,在定子磁场中受到电磁力的作用。
- 旋转：根据左手定则，所有导体受到的电磁力形成一个方向一致的转矩,驱动转子旋转。
- 换向：随着转子转动，换向器自动改变电枢绕组中电流的方向，以保证转子在转动过程中，每个绕组在转到N极下时电流方向为一个方向，转到S极下时为相反方向，从而确保转矩方向始终不变,使电动机持续旋转。
Q2: 直流电动机主要由哪些部件组成？各有什么作用？ A: 直流电动机主要由定子和转子两大部分组成。
- 定子（静止部分）:
- 主磁极: 由铁芯和励磁绕组构成,作用是产生主磁场。
- 换向极: 位于主磁极之间，由铁芯和换向极绕组构成，作用是改善换向,减少电刷下的火花。
- 机座: 作为磁路的一部分,并起支撑和固定作用。
- 电刷装置: 由电刷、刷握、刷杆、弹簧等组成,作用是将外部的直流电源引入或引出旋转的电枢绕组。
- 转子（旋转部分，也称电枢）:
- 电枢铁芯: 由硅钢片叠压而成，作用是构成主磁路的一部分,并在其槽内嵌放电枢绕组。
- 电枢绕组: 由多个线圈按一定规律连接而成，是电流的通路,切割磁感线产生感应电动势和电磁转矩。
- 换向器: 由许多换向片组成，作用是将电刷输入的直流电流转换成电枢绕组内部所需的交变电流,以维持转矩方向不变。
- 转轴: 传递转矩,输出机械功率。
第二部分：常见故障现象与原因分析
Q3: 电动机通电后不启动，可能的原因有哪些？如何排查？ A: 原因及排查方法如下：
- 电源问题:
- 原因: 无电、保险丝熔断、开关未合上、线路接触不良。
- 排查: 用万用表或试电笔检查电源电压是否正常，检查开关、保险丝及线路连接。
- 电动机本身问题:
- 原因: 过载导致电枢回路保险丝熔断；电枢绕组或励磁绕组断路、短路；电刷与换向器接触不良。
- 排查:
- 检查电枢回路保险丝。
- 用万用表电阻档测量励磁绕组和电枢绕组的通断及电阻值,判断有无断路或严重短路。
- 检查电刷压力是否足够（通常为0.15-0.25MPa），电刷是否在刷盒内卡死，换向器表面是否清洁、有无油污。
- 机械负载问题:
- 原因: 负载过重或被“卡死”（如联轴器对中不良、轴承损坏、负载机械故障）。
- 排查: 先断开与负载的连接，盘动电动机联轴器，看转动是否灵活，若灵活，则问题在负载侧；若不灵活,则可能是电动机轴承或内部机械问题。
Q4: 电动机启动时，保险丝立即熔断，是什么原因？ A: 主要原因是启动电流过大。
- 直接启动: 电动机在未加任何限流措施的情况下直接启动，启动瞬间电枢反电动势为零，电枢电流
I = U / R_a（U为电源电压，R_a为电枢电阻），非常大，可达额定电流的10-20倍,导致保险丝熔断。 - 严重短路:
- 电枢绕组严重对地短路或匝间短路。
- 换向器片间短路（因碳粉、金属屑等导电物堆积）。
- 励磁绕组短路（可能导致磁场异常，转速失控，电流剧增）。
- 电刷位置严重偏离中性线。
- 电源电压过高。
Q5: 电动机运行时转速过低，可能的原因是什么？ A:
- 电源电压过低: 电磁转矩与电压平方成正比，电压低则转矩小,转速下降。
- 电枢绕组匝间短路: 部分线圈失效，有效导体数减少，导致反电动势降低，转速下降，同时电枢电流增大,绕组会发热。
- 励磁绕组匝间短路或接线错误: 励磁磁通减小，根据转速公式
n ∝ U / Φ，磁通Φ减小会导致转速n升高（除非是串励电机）。注意：对于并励和他励电机，励磁减弱会使转速升高，因此若转速过低，应重点检查是否为串励电机或是否存在其他问题。 对于并励电机,转速低更可能是机械负载过重或电源电压低。 - 电刷位置偏离中性线: 过多的去磁或增磁效应会影响转速。
- 机械负载过重: 负载转矩大于电动机的输出转矩,导致转速被迫降低。
- 轴承损坏或润滑不良: 导致机械摩擦阻力增大。
Q6: 电动机运行时电刷下火花过大，甚至出现环火，是什么原因？ A: 火花过大是直流电动机最常见的故障之一,原因复杂。
- 机械原因:
- 电刷与换向器接触不良: 换向器表面不光洁、有毛刺或烧痕；电刷压力不均匀或过小；电刷型号不匹配；电刷在刷盒内间隙过大或卡死。
- 换向器表面状态不佳: 换向器片间云母片凸出；换向器偏心或椭圆变形。
- 电刷装置安装不良: 电刷刷架不在中性线上；电刷之间的距离不相等。
- 电磁原因:
- 换向极绕组接线错误或极性错误: 这是产生严重火花的主要原因。
- 换向极绕组短路或断路。
- 电枢绕组个别线圈断路或短路。
- 主磁极与换向极气隙不均。
- 负载剧烈波动。
- 工作条件原因:
- 电动机振动剧烈。
- 环境湿度过低或过高。
- 长期过载运行。
Q7: 电动机运行时温度过高，甚至冒烟，可能的原因有哪些？ A:
- 电枢绕组或励磁绕组短路: 短路点产生巨大的热量，导致绝缘烧焦、冒烟。
- 电枢绕组或励磁绕组对地（机座）短路: 产生短路电流,使绕组过热。
- 长期过载运行: 电流超过额定值，铜损（I²R）急剧增加,导致发热。
- 冷却系统故障: 风扇损坏、风道堵塞、环境温度过高,导致散热不良。
- 电源电压过高或过低: 电压过高导致磁通饱和和铁损增加；电压过低导致电流过大,铜损增加。
- 轴承损坏或润滑不良: 导致机械摩擦加剧,产生热量。
第三部分：检修步骤与方法
Q8: 直流电动机的检修一般遵循什么流程？ A: 一个标准的检修流程如下：
- 准备工作:
- 断电与挂牌: 切断电源，并在开关处挂上“禁止合闸，有人工作”的警示牌。
- 清洁: 用压缩空气吹去电动机表面的灰尘和油污。
- 记录: 记录电动机的铭牌数据、运行状况和故障现象。
- 解体与检查:
- 拆除与电动机连接的电源线和负载联轴器。
- 拆卸端盖、风扇
