电机电枢绕组故障检测策略研究论文

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【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。公务员之家

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:

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.

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.