電動機故障原因及防治措施

康具珍，史輝勇

（金川集團公司礦山工程分公司，甘肅 金昌 737100）

直流電動機與交流電動機相比，具有良好的啟動性能；在廣范圍內平滑而經(jīng)濟地調速的性能；在電磁制動方面，投入加設備少，容易實現(xiàn)。所以直流電動機廣泛使用在煤礦井上、運輸?shù)募芫€式和蓄電池式電機車上。但是，它比交流電動機構復雜，運行中維修比較麻煩。只有對直流電機車的故障原正確地分析判斷，才能采取相應的方法、措施，預防和處理故障。

本文擬采用電動機型號為ZQ-37.5型。在工作過程中進行故障分析。

1 故障部位及原因分析

1.1 換向器故障

換向器故障比例最大，這說明直流電動機換向方面的故障突出。在牽引電動機使用中，解決換向器故障仍是一個不容忽視的問題。

從直流電動機的工作特性可知，直流電動機在運行中，換向是一個較復雜的物理、化學等多方面問題的綜合表現(xiàn)。所以換向器故障是直流電動機常見的一種故障。換向器常會出現(xiàn)灼傷痕跡，分為兩種情況:一種是從換向器灼傷表面看不太嚴重，用紗布沾汽油可以擦除，不留明顯痕跡；另外一種是灼傷較嚴重，用沾汽油的紗布擦拭后，留有灼傷痕跡。造成換向器灼傷的主要原因是:在換向時有火花產(chǎn)生，甚至產(chǎn)生環(huán)火所致。換向器產(chǎn)生火花的原因主要有機械原因和電磁原因兩類。

（1）換向器火花產(chǎn)生的機械原因:換向器表面不清潔，主要有污垢、電刷磨損粉末；換向器表面不光潔，主要有換向片突出、換向片間云母絕緣突出、換向器表面太粗糙；各換向極的氣隙不均勻；轉子平衡不好，出現(xiàn)電刷在換向器上跳動。

（2）換向器火花產(chǎn)生的電磁原因:延遲換向，使后刷邊的電流密度增大，當后刷邊離開換向片的瞬間，換向元件中還儲存一部分磁場能量要放出來，因而后刷邊可能出現(xiàn)火花。超越換向，使前刷邊的電流密度增大，而前刷邊剛接觸換向片，接觸面積較小，可能因接觸面上出現(xiàn)很高的電壓降和很大的熱量而在前刷邊下出現(xiàn)火花。

延遲換向還可能發(fā)生更嚴重的故障，即產(chǎn)生環(huán)火。在電動機牽引過程中，受電弓出現(xiàn)突然離開架線或突然接觸架線，使直流電動機受到?jīng)_擊負載的作用，這時電機電樞電流急劇增加，換向元件的電抗電勢增大，遠大于換向電勢，造成過分延遲換向，使后刷邊出現(xiàn)強烈的火花和電弧。由于電樞的旋轉和電動力的作用，火花和電弧將被拉長，使電弧向外擴張。另一方面，電流的急劇增加，換向片間電壓明顯增加，從而發(fā)生電位差火花。后刷邊的火花和電位差火花匯合在一起，最后可能成為跨越正負極之間的電弧，使整個換向器被一圈火花所包圍。環(huán)火不僅能把換向器和電刷燒壞，而且會使電樞繞組受到損壞。

1.2 電刷故障

直流電動機電刷的故障比較常見，主要原因有:電刷壓力大小不當，主要是壓力彈簧所致，電刷壓力一般為14.7～24.5 kPa；電刷在刷握內太松而發(fā)生跳動；電刷在刷握內太緊而被卡死；電刷磨損過短，造成與換向器接觸不良；各電刷桿之間的距離不相等，以致有些電刷所短路的元件不在幾何中心線上；電刷含銅比例高，降低了換向回路電阻，對換向造成影響；電刷沒有研磨好，使電刷與換向器接觸面小。這些原因，都可能造成換向。

1.3 主磁極和電樞繞組故障

主磁極、電樞繞組的故障有繞組短路、斷路、接地等幾種形式。牽引電動機故障統(tǒng)計表中列出的每年故障情況中，主磁極、電樞繞組的故障中，繞組接地故障比例最大。所以，著重分析造成繞組接地的原因。

（1）工作環(huán)境。電機車牽引電動機的工作條件比較惡劣，常有潮氣侵入電動機內，使主磁極繞組和電樞繞組絕緣受潮，絕緣阻值降低；由于電動機密封不是很嚴密，常有粉塵進入電動機內部，電刷與換向器摩擦產(chǎn)生的碳粉和可導電的銅粉也遺留在電動機內部，這些混合物具有吸潮的作用，會引起絕緣電阻值的進一步下降，最終導致繞組接地故障。

（2）繞組絕緣空氣隙。電機車在正常電壓運行時，牽引電動機繞組絕緣在電磁力的作用下會發(fā)生磨損，長期磨損會使絕緣層內產(chǎn)生空氣氣隙，在空氣隙內產(chǎn)生少量電子，當電壓達到一定程度時，這些電子與原子相互碰撞使絕緣中帶電的電子增多，增多到一定數(shù)量時，產(chǎn)生氣隙放電侵襲絕緣層，使絕緣層逐漸變薄，最終導致絕緣擊穿。

（3）絕緣老化。電動機外部積塵較厚，內部粉塵較多，使繞組散熱不良；經(jīng)常過負載運行，使電動機長時間在溫度較高的情況下工作。這些都會使電動機絕緣熱老化，導致絕緣變脆，絕緣性能下降。由于安裝牽引電動機采用吊掛式，電機車輪對過軌道接口、傳動齒輪的間隙、電動機承受沖負載都會產(chǎn)生各種機械振動和電磁振動，這些振動和電動機內部的電磁力作用于電樞和磁極上而引起電動機振動，導致絕緣結構產(chǎn)生磨損，發(fā)生龜裂。

1.4 軸承故障

軸承是牽引電動機的重要部件，軸承故障是常見的故障。故障原因有:軸承本身存在著缺陷；軸承在裝配時受到損傷；軸承缺潤滑油；使用了不合格的潤滑油或潤滑油的牌號不對。

2 故障防治措施

在正常情況下使用，牽引電動機壽命是比較長的，對電動機正確使用和合理維護，能減少電動機的故障發(fā)生。針對牽引電動機故障統(tǒng)計表和上述的故障分析，應采取相應措施，避免故障的發(fā)生。

（1）使用前的檢查。對新電機、較長時間未使用的電機，應做如下檢查:檢查電動機的絕緣電阻；繞組的直流電阻；用手盤動電動機轉子看其轉動是否靈活；檢查電刷研磨情況，壓力大小，與換向器的接觸情況。

（2）電動機在使用中，機車司機應正確操作，避免過載運行，避免承受沖擊負載，避免操作過電壓。

（3）定期維護，清除電動機外部的積塵，改善電動機的散熱條件；檢查電動機的接線端子，保證接線不松動、不虛接；定期檢查、清洗電動機的軸承，更換潤滑油脂；定期檢查絕緣電阻；定期清掃電刷與電動機換向器表面，檢查電刷與換向器接觸情況，電刷壓力是否適當，電刷在刷握內是否松動或固死。

（4）檢修要根據(jù)直流電動機的檢修完好標準規(guī)定進行，修理工藝符合要求；更換元件要與原元件的型號一致，質量不低于原元件；換向器表面有一層氧化膜，修理時把換向器擦干凈，處理灼傷即可，不得用紗布打磨，以免造成換向器表面不光滑和破壞表面氧化膜；電刷應充分研磨，電刷安裝時注意在刷握內的松緊度和壓力適當度；電刷安裝后要與換向器進行研磨；軸承應熱裝，并注適量的合格潤滑脂；電動機修理完畢，應盤動轉子，轉動應靈活，無卡阻現(xiàn)象。

3 結語

總之，對牽引電動機在安裝、使用、維護、檢修、修理各方面都要認真把好關，早發(fā)現(xiàn)故障，早處理，不使故障擴大造成損壞。

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