【摘要】本文介绍了直流电机电枢绕组损坏的测定方法,并对直流电机电枢绕组损坏的测定方法进行了归纳总结。
【关键词】直流电机 电枢绕组损坏
一、直流电机的工作原理
1.直流电动机的工作原理
从图1可以看出,电刷A为电源正极,B为电源负极,在N极作用下导体ab中的电流是从a流向b,在S极的作用下导体cd中的电流是从c流向d。因此,在ab和cd两导体都要受到电磁力Fde的相互作用。根据左手定则判断出ab导体的受力方向是向左,而cd导体的受力方向是向右。在同一磁场作用,在导体中同一电流作用下,ab导体和cd导体所受电磁力的大小相等方向相反。这样,线圈上就受到了电磁力的作用而按逆时针方向转动了。当线圈转到磁极的中性面上时,线圈中的电流等于零,F为零,但是由于电动机转子惯性的作用,线圈继续转动。线圈转过半圈后,虽然ab与cd的位置调换了,但ab导体转到S极,受到S极的作用,cd导体转到N极,受到N极作用。由于受到换向片和电刷的作用,转到N极下的cd导体中电流方向也变了,是从d流向c,在S极下的ab导体中的电流则是从b流向a。但是,电磁力Fdc的方向仍然不变,线圈仍然受力按逆时针方向转动。可见,分别处在N、S极的作用下,导体中的电流方向总是不变。因此,线圈两个边的受力方向也不变,线圈就按某一个方向不停的转动。
2.直流发电机的工作原理
直流发电机是由原动机拖动旋转发电的。如图2所示,电刷A、B分别与两个换向片接触,在A、B两电刷之间输出的是直流电。当线圈的ab导体在N极作用下逆时针运动时,利用右手定则判定这时所产生的感应电流方向是从b指向a。这时线圈的cd导体则是在S极作用下逆时针方向运动,同理也是用右手定则判断,cd导体中的感应电流方向是从d指向c。从整个线圈来看,感应电流的方向是d-c-b-a。因此,和线圈a端连接的铜片1和电刷A是处于电源正极;而和线圈的d端相连接的铜片2和电刷B是处于电源负极。如与外电路相接,那么线圈中的交变电流经换向器和电刷A流入负载,且为直流电流。
当线圈的ab边转到S极作用下时,cd边就转到N极作用下,利用右手定则判断这时线圈cd导体中产生的感应电流的方向是从c到d,而ab导体转到了S极作用下,感应电流的方向则是由a到b。由于电刷在空间是不动的,因此和线圈d端连接的铜片2和电刷A接触,则为正电位。而与线圈a端连接的铜片1则和电刷B接触,则为负电位仍然是负。接通外电路时,电流仍然是从电刷A经负载流入电刷B,如与外电路相接,那么线圈中的交变电流经换向器和电刷A流入负载,且为直流电流。
综上所述,当线圈不停转动时,虽然两个电刷接触的线圈边不停的改变,但是,电刷A始终接的是正电位,电刷B始终接的是负电位。因此,负载上得到的是直流电压和直流电流。 二、电机绕组损坏的测定
1.电枢绕组接地的检测
逐片用毫伏表检测。用低压直流电源(或电池)配合毫伏表来测出接地线圈。将毫伏表一端接于轴上,另一端接于换向片上,如毫伏表有偏转,则表示有接地故障,然后将毫伏表接换向片的另一端,依次移动,当表中指数为零时,则接于此片的线圈或换向片接地。短路测试器法。将电枢放在短路测试器上,再将毫伏表的一根引线放于换向器片上,另一根引线放于轴上,当毫伏表有读数时,则连接该片之线圈有接地处。
2.电枢绕组短路的测定
(1)电压降法。检查时,将有故障的电枢放在支架上,对相对两换向片间通入低压直流电,用直流毫伏表依次测量相邻两换向片间电压,若毫伏表读数呈周期性变化,表示接在换向片上的线圈是良好的;若读数突然变小或为零,则接于这两换向片间的线圈中就存在短路。对于四极的波绕组,由于绕组是经过两个线圈串联后再回到相邻的换向片上,若其中一个线圈发生短路时,接在相邻换向片上的毫伏表读数会降低近一半,便无法分辨是哪一个线圈短路,此时应将毫伏表跨界到距离相当一个换向器节距(Yk)的两个换向片上,即可只是出短路故障发生在哪个线圈上。(2)毫伏表法。用一对探针将低压直流电加在相邻两个换向片间,再用另一对探针连接的直流毫伏表,测量其短路或接通的电动势,则电动势值小的一对换向片所连接的线圈,即是短路线圈。为防止损坏毫伏表,应先将接通电源的探针接到换向片上,之后再将毫伏表的探针接到换向片上;取下时顺序相反。(3)短路测试器法。将电枢放在短路测试器上。当线圈或换向片有短路时,放在电枢槽口上的薄铁片即振动,并发出“吱吱”声。若为叠绕组时,薄铁片在两个槽口振动;若为波绕组时,薄铁片在2P个槽上振动。
3.电枢绕组开路的测定
(1)毫伏表法。检查时,将电枢取出,将直流电源加到两相对的换向片上,毫伏表跨接在两相邻的换向片上。若毫伏表的读数突然升高,即表明接在该两换向片间的线圈开路。短路测试器法。将电枢放在短路测试器上,以一只交流毫伏电压表检查上面两块换向片。转动电枢,继续检查相邻的换向片,也可逐次移动毫伏表的引线。当毫伏表无读数时,即表明接至该两相邻换向片的线圈开路。也可用一条导线代替毫伏表,去短接两个相邻的换向片。当导线端无火花时,即表明该处线圈开路。
4.电枢绕组错接的检测
毫伏表法。电枢绕组错接于嵌反,常发生在重绕的电枢上。在单波和双叠绕组嵌线过程中,最易发生引线端放错位置,即将换向器节距搞错,其中分个别线圈的换向器节距接错及换向器节距全部接错。可用毫伏表检查换向片间的电压来确定接错的部位,如间隔一个线圈的两个线圈所接换向片间毫伏表均出现2倍于正常偏转的指示,而中间那个线圈却产生反向电动势,则为十字反接。或者说在换向片3、4之间测量时,若毫伏表指针反转,其它各处指示均正常,则表明换向片3、4间接反,纠正即可。(2)指南针法。用指南针沿通电的电枢绕组依次移动,若移动过程中指南针方向突然反向,则表明该处线圈接反。当用毫伏表或指南针检测各换向片间电压,其变化不规则,时有时无或指南针方向变动不定,则表明换向器节距全部接错,应重新放置。
参考文献:
[1]教育部高职高专规划教材.电机及拖动.高等教育出版社,2004-4.
[2]全国高等职业技术院校电工类教材.电机原理与维修.中国劳动社会保障出版社,2004.2.