直流电机火花等级、电刷

第３４卷第９期　四川兵工学报　２０１３年９月　

【信息科学与控制工程】　ｄｏｉ：１０．１１８０９／ｓｃｂｇｘｂ２０１３．０９．０３１　

直流电机换向火花的检测与调整　

高海波　，程　涛　，周长征　，李献峰　，安富涛　，张　勇　

（１．重庆地区军代室，重庆４０００５０；２．４９７厂军代室，重庆４０００７１；　

３．虎溪电机厂，重庆３２１０１７）　

摘要：分析了直流电机换向火花产生的主要原因，提出了如何对电磁部分和机械部分引起的火花进行检测，通过检　

测得到正确判断，进行恰当地调整，使电机运行状况得到改善。　

关键词：直流电机；换向火花；检测；调整　

中图分类号：ＴＭ３０７　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６一ｏ７０７【２０１３）０９—０１０９—０３　

Ｂａｓｉｃ　Ｓｔｕｄｉｅｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ　ｏｆ　

Ｄ．Ｃ．Ｍｏｔｏｒ　Ｃｏｍｍｕｔａｔｉｏｎ　Ｓｐａｒｋ　

ＧＡＯ　Ｈａｉ—ｂｏ　，ＣＨＥＮＧ　Ｔａｏ　，ＺＨＯＵ　Ｃｈａｎｇ—ｚｈｅｎｇ　，　

ＬＩ　Ｘｉａｎ—ｆｅｎｇ２，ＡＮ　Ｆｕ．ｔａｏ　，ＺＨＡＮＧ　Ｙｏｎｇ　

（１．Ｍｉｌｉｔａｒｙ　Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ　Ｏｆｆｉｃｅ　ｉｎ　Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　Ａｒｅａ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　４０００５０，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｍｉｌｉｔａｒｙ　Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ　Ｏｆｆｉｃｅ　ｉｎ　４９７　Ｆａｃｔｏｒｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　４０００７１，Ｃｈｉｎａ；　

３．Ｔｈｅ　Ｈｕｘｉ　Ｍｏｔｏｒ　Ｆａｃｔｏｒｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　３２１０１７，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｏｆ　Ｄ．Ｃ．Ｍｏｔｏｒ　ｃｏｍｍｕｔａｔｉｏｎ　ｓｐａｒｋ　ｗｅｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，　

ｗｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｈｏｗ　ｔｏ　ｄｅｔｅｃｔ　ｔｈｅ　ｓｐａｒｋ　ｄｕｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　ａｎｄ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ，ＳＯ　ｗｅ　ｃｏｕｌｄ　

1 直流电机的换向问题和换向极绕组

通过对直流电机电枢绕组的分析知道，当电枢旋转时，组成电枢绕组的每条支路里所含元件数目是不变的，但组成每条支路的元件都在依次循环地更换。一条支路中的某个元件在经过电刷后就成为另一条支路的元件，并且在电刷的两侧，元件中的电流方向是相反的，因此直流电机在工作时，绕组元件连续不断地从一条支路退出而进入相邻的支路。在元件从一条支路转入另一条支路这个过程中，元件中的电流就要转变方向，这就是所谓直流电机的换向问题。

换向问题是换向器电机的一个特地问题，假如换向不良，将会在电刷与换向片之间产生有害的火花。当火花超过肯定程度，就会烧坏电刷和换向器表面，使电机不能正常工作。此外，电刷下的火花也是一个电磁波的来源，对四周无线电通讯有干扰。国家对电机换向时产生的火花等级及相应的允许运行状态有肯定的规定。读者可参阅我国有关国家技术标准。

产生火花的缘由是多方面的，除电磁缘由外，还有机械的缘由，换向过程中还伴随有电化学、电热等因素，它们相互交织在一起，所以相当简单，至今还没有完全把握其各种现象的物理实质，尚无完整的理论分析。

就电磁理论方面看，换向元件在换向过程中，电流的变化必定会在换向元件中产生自感电动势。此外，因电刷宽度通常为2~3片换向片宽，同时换向的元件就不止一个，换向元件与换向元件之间会有互感 2 电动势产生。自感电动势和互感电动势的合成称为电抗电动势。依据楞次定律，电抗电动势的作用是阻挡电流变化的，即阻碍换向的进行。另外电枢磁场的存在，使得处在几何中性线上的换向元件中产生一种切割电动势，称为电枢反应电动势。依据右手定则，电枢反应电动势也起着阻碍换向的作用。因此，换向元件中消失延迟换向的现象，造成换向元件离开一个支路最终瞬间尚有较大的电磁能量，这部分能量以弧光放电的方式转化为热能，散失在空气中，因而在电刷与换向片之间消失火花。

从产生火花的电磁缘由动身，要有效地改善换向，就必需减小、甚至抵削换向元件中的电抗电动势和电枢反应电动势。目前最主要的方法是在主磁极之间装设换向极。由于换向元件中的电抗电动势和电枢反应电动势均与电枢电流成正比，所以换向极绕组中应通以电枢电流，即换向极绕组与电枢绕组串联。换向极绕组一般用截面较大的矩形导线绕成，而且匝数较少。

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专业学问整理共享 直电动机常见故障分析与修理

1. 引言

电动机在人们的工农业生产中发挥着巨大的作用，给人们的生活带来极大的。直电动机虽然结

构较简单，使用与维护较麻烦，价格较贵，但是由于其具有调速性能好，起动转矩大等优点, 本文分析电动机的构造、工作原以及在工作中的常见故障，并给出一些日常维护的方法。

2. 直电动机的原、构造与拆装

2.1 直电动机的工作原

当把直电动机的电刷 A、B 接到直电源上时，从图 2.1 可以看出，电刷 A 是正电位，B 是负电位，在N 极范围内的导体 ab 中的电是从 a 向 b，在 S 极范围内的导体 cd 中的电是从 c 向 d。前面已经说过，

载导体在磁场中要受到电磁的作用， 因此，ab 和 cd 两导体要受到电磁 Fde 的作用。依据磁场方向和导体中的电方向，用电动机左手定则推断， ab 边受的方向是向左，而 cd 边则是向右。由于磁场是均匀的，导体中过的又是一样的电，所以， ab 边和 cd 边所受电磁的大小相等。这样，线圈上就受到电磁

的作用而按逆时针方向转动。当线圈转到磁极的中性面上时，线圈中的电等于，电磁等于，但

是由于惯性的作用，线圈连续转动。线圈转过半州之后，虽然ab 与 cd 的位置调换， ab 边转到 S 极范围内，

cd 边转到 N 极范围内，但是，由于换向片和电刷的作用，转到N 极下的 cd 边中电方向也变，是从 d 向c，在S 极下的 ab 边中的电则是从 b 向 a。因此，电磁 Fdc 的方向仍旧变，线圈仍旧受按逆时针方

向转动。可见，分别处在N、S 极范围内的导体中的电方向总是变的，因此，线圈两个边的受方向也变，这样，线圈就可以依据受方向停的旋转，通过齿轮或皮带等机构的传动，可以带动其它工作机

械。

从以上的分析可以看到，要使线圈依据肯定的方向旋转，关键问题是当导体从一个磁极范围内转到另一个异性磁极范围内时〔也就是导体经过中性面后〕，导体中电的方向也要同时转变。换向器和电刷就是完成 图 2.1 可编辑

一、选择题（共 40 题，每题 1.0 分）：

【1】反映工程项目实际造价和投资效果的是（ ）。

A．标底

B．统计概算

C．施工图预算

D．竣工决算

【2】汽轮发电机转子护环的作用是防止转子绕组在离心力的作用下，不致沿（ ）。

A．轴向移动

B．径向移动

C．轴向径向移动

D．切向移动

【3】发电机定子三相绕组在空间布置上，其各相绕组轴线相差（ ）。

A．120°机械角度

B．120°

C．120°任意角度

D．120°电角度

【4】晶闸管既具有单向导通的整流作用，又具有（ ）。

A．放大作用

B．可控的开关作用

C．滤波作用

D．饱和作用

【5】在以下四种因素中，与并激直流发电机不能建立电压无关的是（ ）。

A．发电机转向不对

B．励磁电路断线

C．电刷太软

D．励磁电路电阻高

【6】装复发电机滑环刷架时，应接触紧密，用（ ）mm塞尺检查各处均不能塞入。

A．1

B．0.5

C．0.1

D．0.05

【7】直流电机换向器产生火花有电气、机械和（ ）原因。

A．摩擦

B．化学

C．物理

D．人为原因

【8】在以下四个因素中，与并励直流电动机不能启动无关的是（ ）。

A．电源未接通

B．主磁极无剩磁

C．负载过重

D．电刷接触不良

【9】绕线式电动机当负载力矩不变，而增大其转子回路电阻时，转速将（ ）。

A．下降

B．上升

C．不变

D．与转子回路电阻成正比

【10】用绝缘电阻表测量电机的绝缘电阻时，当绝缘电阻表指示稳定后，所测得的绝缘电阻为（ ）。

A．绝缘电阻表施加的直流电压与泄漏电流的比值

B．绝缘电阻表施加的直流电压与电容电流的比值 C．绝缘电阻表施加的直流电压与吸收电流的比值