第四章電磁鐵與直流電機(jī)

第四章電磁鐵與直流電機(jī)4.1電磁鐵4.1電磁鐵（Solenoid）電磁鐵是利用通電線圈吸引銜鐵運(yùn)動(dòng)，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的一種電器。電磁鐵主要由鐵心、銜鐵和線圈三部分組成，其中銜鐵是可移動(dòng)部分。大型電磁鐵可用于牽引設(shè)備、電磁吸盤(pán)、磁力吊等起重設(shè)備，小型電磁鐵常用作接觸器、電磁閥、繼電器等元件的基本部件。電磁場(chǎng)的產(chǎn)生如圖4-1所示。圖4-1磁場(chǎng)的產(chǎn)生4.1.1電磁鐵的分類(lèi)

電磁鐵的結(jié)構(gòu)形式多樣，按照銜鐵運(yùn)動(dòng)方式的不同，可分為拍合式、曲柄式、水平動(dòng)作式、垂直動(dòng)作式和活塞式五種，如圖4－2所示。拍合式電磁鐵的銜鐵與轉(zhuǎn)軸絞接，當(dāng)線圈得電時(shí)產(chǎn)生電磁吸力，吸引銜鐵向鐵心方向運(yùn)動(dòng)直至與鐵心拍合。曲柄式電磁鐵的銜鐵上附加了一個(gè)連桿機(jī)構(gòu)，使電磁吸力的方向由垂直方向轉(zhuǎn)變?yōu)樗椒较颉４朔N結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是利用連桿吸收銜鐵吸合時(shí)產(chǎn)生的沖擊，避免沖擊直接傳遞到觸點(diǎn)上，常用于既要需要吸合穩(wěn)定，又要減少?zèng)_擊的場(chǎng)合。4.1.1電磁鐵的分類(lèi)水平動(dòng)作式電磁鐵的銜鐵受到電磁吸力的作用，沿直線運(yùn)動(dòng)與鐵心吸合，這是最常用的一種結(jié)構(gòu)形式。垂直動(dòng)作式電磁鐵除了運(yùn)動(dòng)方向不同，其他與水平式電磁鐵的運(yùn)動(dòng)方式類(lèi)似?；钊诫姶盆F的線圈內(nèi)部有一個(gè)鐵質(zhì)的活塞桿，當(dāng)線圈得電時(shí)，活塞桿受到吸引，壓縮彈簧，使常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)。當(dāng)線圈失電時(shí)，彈簧使活塞桿復(fù)位。其動(dòng)作示意如圖4－3所示。圖4－2電磁鐵的結(jié)構(gòu)形式a)拍合式b)曲柄式c)水平式d)垂直式e)活塞式銜鐵線圈磁場(chǎng)線圈連桿轉(zhuǎn)軸活塞桿線圈線圈銜鐵銜鐵返回4圖4－3活塞式電磁鐵彈簧活塞常閉觸點(diǎn)線圈電源電源活塞常開(kāi)觸點(diǎn)a)常閉觸點(diǎn)b)常開(kāi)觸點(diǎn)返回54.1.2電磁鐵的結(jié)構(gòu)電磁鐵由線圈、鐵心和銜鐵構(gòu)成，當(dāng)線圈得電時(shí)，吸引銜鐵與鐵心吸合，銜鐵可以和多種機(jī)械結(jié)構(gòu)連接，實(shí)現(xiàn)電磁控制，例如銜鐵與接觸器的觸點(diǎn)相連接實(shí)現(xiàn)電路的通、斷等等。電磁鐵的動(dòng)作主要受到以下幾個(gè)因素的影響:

1.渦流;2.氣隙;3.短路環(huán)4.1.2電磁鐵的結(jié)構(gòu)1.渦流當(dāng)鐵心處于變化的磁場(chǎng)中時(shí)，在鐵心中會(huì)感應(yīng)出渦流，渦流會(huì)引起鐵心發(fā)熱。為減小渦流，交流電磁鐵的鐵心和銜鐵由多層相互絕緣的薄硅鋼片疊壓而成，將渦流限制在一層內(nèi)，減小渦流從而減少鐵心發(fā)熱。如圖4－4所示。對(duì)于直流電磁鐵，因?yàn)榇艌?chǎng)恒定，不存在渦流，所以其鐵心可以由整塊純鐵制成。4.1.2電磁鐵的結(jié)構(gòu)2.氣隙為了避免噪聲，電磁鐵的銜鐵在吸合位置應(yīng)盡量使磁路完全閉合。所以在制造電磁鐵時(shí)，其鐵心和銜鐵的結(jié)合面應(yīng)該保持平整。當(dāng)線圈失電時(shí)，剩磁會(huì)使銜鐵仍然保持在吸合位置，無(wú)法快速與鐵心脫開(kāi)，為了避免這種現(xiàn)象，常常在加工時(shí)銜鐵和鐵心之間保留很小的氣隙。如圖4－5所示。渦流換向器疊壓式鐵心鉚釘圖4-4渦流銜鐵氣隙疊壓式鐵心線圈圖45氣隙鐵心鐵心疊片

4.1.2電磁鐵的結(jié)構(gòu)返回93.短路環(huán)單相交流電磁鐵產(chǎn)生的電磁吸力是交變的，每周期內(nèi)要過(guò)零兩次，過(guò)零時(shí)電磁力減小會(huì)使銜鐵振動(dòng)而產(chǎn)生噪聲，所以在鐵心或銜鐵表面應(yīng)安裝短路環(huán)，其材質(zhì)多為銅或鋁質(zhì)材料。如圖4－6所示，利用短路環(huán)可以建立一個(gè)輔助磁場(chǎng)，以保證主磁場(chǎng)和輔助磁場(chǎng)不同時(shí)過(guò)零，以減小振動(dòng)。如果沒(méi)有短路環(huán)或者短路環(huán)損壞，電磁鐵的噪聲和磨損都會(huì)增大，同時(shí)溫度上升，其使用壽命會(huì)大大縮短。圖4－6短路環(huán)短路環(huán)疊壓式鐵心4.1.3技術(shù)參數(shù)電磁鐵的兩個(gè)主要技術(shù)參數(shù)是線圈電壓和線圈電流。電壓參數(shù)分為啟動(dòng)電壓、吸持電壓和釋放電壓；電流參數(shù)分為啟動(dòng)電流和吸持電流。1.電磁線圈電磁線圈用環(huán)氧樹(shù)脂或玻璃絲加強(qiáng)的聚酯樹(shù)脂封裝起來(lái)，目的是為了增加機(jī)械強(qiáng)度和機(jī)械壽命，而且能夠防潮，如圖4－7所示。此種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是，在線圈故障時(shí)，只能整體更換，無(wú)法維修。接線端子環(huán)氧樹(shù)脂封裝層圖4－7線圈接線端子線圈4.1.3技術(shù)參數(shù)2.線圈啟動(dòng)電流和吸持電流線圈得電時(shí)的啟動(dòng)電流比維持其在吸合狀態(tài)時(shí)的吸持電流大。如圖4－8所示，通常線圈的啟動(dòng)電流約為吸持電流的6－10倍。啟動(dòng)電流大的原因主要有兩個(gè)：（1）在線圈得電一段時(shí)間后，線圈發(fā)熱使內(nèi)阻值增大，使得電流下降，線圈在熱態(tài)的電流大約為冷態(tài)的80％左右。（2）當(dāng)線圈得電的瞬間，電路中的阻抗主要為線圈的電阻（阻值很小），隨著銜鐵向鐵心方向移動(dòng)，氣隙減小，磁路磁阻顯著減小，線圈的電感和感抗增加，導(dǎo)致電路中的總阻抗顯著增加，線圈電流顯著減小。疊壓片疊壓片5A啟動(dòng)電流線圈空氣0.5A吸持電流疊壓片疊壓片圖4－8線圈電流線圈線圈的啟動(dòng)電流和吸持電流常用啟動(dòng)功率和吸持功率表示。例如，某線圈額定電壓110V，啟動(dòng)功率為550VA，吸持功率為55VA，則其啟動(dòng)電流和吸持電流分別為5A(550/110=5A)和0.5A(55/110=0.5A)。用伏安值表示，是為了便于得到負(fù)載在啟動(dòng)和運(yùn)行時(shí)從電源獲得的功率大小。如圖4－8所示。3.線圈電壓參數(shù)在線圈兩端施加電壓產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)產(chǎn)生電磁力吸引銜鐵。線圈電壓決定了電磁吸力的大小。線圈允許的電壓波動(dòng)范圍為線圈額定電壓的±10%，電壓過(guò)高會(huì)使線圈過(guò)熱。電壓過(guò)低時(shí)產(chǎn)生的電磁力不足會(huì)使銜鐵吸合不穩(wěn)。大部分電磁鐵的能使銜鐵開(kāi)始移動(dòng)的最小電壓值稱(chēng)為啟動(dòng)電壓。能維持銜鐵吸合的最小電壓值稱(chēng)為吸持電壓。電壓逐漸減小到能夠使銜鐵釋放的電壓值稱(chēng)為釋放電壓。通常吸持電壓高于啟動(dòng)電壓，釋放電壓低于啟動(dòng)電壓和吸持電壓（因?yàn)槲纤枰牧σ笥卺尫诺牧ΓＷ钚?dòng)電壓是額定電壓的80%－85%；吸持電壓略高于啟動(dòng)電壓，但一般要低于額定電壓的90%；釋放電壓一般為額定電壓的70%左右。準(zhǔn)確的電壓值取決于銜鐵所連接的負(fù)載和電磁鐵的安裝位置。銜鐵吸合所需要的力越大，電壓值越高。4.電壓波動(dòng)

電壓波動(dòng)常常會(huì)導(dǎo)致電磁鐵損壞。電壓過(guò)高的影響當(dāng)線圈電壓過(guò)高時(shí)，會(huì)引起電流升高而導(dǎo)致線圈過(guò)熱，破壞線圈的絕緣。同時(shí)過(guò)高的電壓會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的電磁力，使銜鐵在吸合時(shí)沖擊過(guò)大，導(dǎo)致其結(jié)合面磨損嚴(yán)重，降低了電磁鐵的使用壽命。電壓過(guò)低的影響當(dāng)線圈電壓過(guò)低時(shí)，電磁力減小。尤其是當(dāng)電壓高于啟動(dòng)電壓又低于吸持電壓時(shí)，很大的啟動(dòng)電流（6－10倍的吸持電流）會(huì)較正常啟動(dòng)時(shí)持續(xù)的時(shí)間更長(zhǎng)，很快使線圈發(fā)熱，甚至燒毀。同時(shí)銜鐵的振動(dòng)增加，導(dǎo)致噪音增加和機(jī)械部件過(guò)度的磨損。4.1.4電磁鐵選型原則了解負(fù)載情況電磁鐵及其相關(guān)部件的壽命由負(fù)載決定，當(dāng)過(guò)載時(shí)，電磁鐵不能正常吸合就會(huì)導(dǎo)致噪聲增加、線圈過(guò)熱甚至線圈燒毀。為避免過(guò)載發(fā)生，要準(zhǔn)確的計(jì)算負(fù)載對(duì)電磁鐵的要求，計(jì)算出在指定的吸合距離時(shí)所需要的電磁力。允許一定范圍內(nèi)的低電壓隨著電壓的降低，電磁力呈平方倍的降低，例如，當(dāng)電壓為20V時(shí)所產(chǎn)生的電磁力為80牛頓，當(dāng)電壓降低至10V時(shí)，產(chǎn)生的電磁力只有20牛頓。通常選擇電磁鐵所能提供的電磁力，是按照線圈電壓為額定電壓的85%為依據(jù)進(jìn)行選擇的。4.1.4電磁鐵選型原則盡量減小吸合距離吸合距離越小，動(dòng)作越快、功耗越小、吸力越大，能減少線圈發(fā)熱，增加使用壽命。同時(shí)還具有降低成本、減小不必要的沖擊力、減少磨損等優(yōu)點(diǎn)。不要使用尺寸過(guò)大的電磁鐵選用尺寸過(guò)大的電磁鐵會(huì)使成本增加、消耗增加，而且需要更大的安裝距離。過(guò)大的電磁力也會(huì)使電磁鐵及其附件承受更大的沖擊力，降低機(jī)械壽命。4.1.5電磁鐵選型方法推動(dòng)式或是拉動(dòng)式電磁鐵根據(jù)使用方式不同，可以產(chǎn)生推力或拉力。例如，門(mén)閂上使用的是拉力；而在夾具上大部分使用的是推力。吸合距離例如，門(mén)閂的最大吸合距離約為13mm。

電磁力或電磁轉(zhuǎn)矩查閱生產(chǎn)廠家的說(shuō)明書(shū)，選擇對(duì)應(yīng)所需電磁力或電磁轉(zhuǎn)矩的電磁鐵型號(hào)。如圖4-10所示，當(dāng)負(fù)載所需推動(dòng)電磁力為4牛頓時(shí)，可選擇型號(hào)為MQ1-0.7Z的電磁鐵，它的額定推力為7牛頓。4.1.5電磁鐵選型方法工作周期利用電磁鐵的特性表，也可以查出其工作周期是否滿足應(yīng)用。例如，型號(hào)為MZD1-100的制動(dòng)電磁鐵在連續(xù)工作制（TD=100%）時(shí)可以每小時(shí)操作20次，在短時(shí)工作制（TD=40%）時(shí)，可以每小時(shí)操作300次。

安裝形式生產(chǎn)廠家會(huì)提供安裝形式代碼表，安裝形式通常有左邊、右邊、雙邊、頂部、底部等，可以根據(jù)要求選用合適的電磁鐵。

電壓等級(jí)見(jiàn)制造商提供的電壓等級(jí)代碼表。主要的電壓等級(jí)有24V、110V、220V和380V等幾種。圖4-9a)制動(dòng)電磁鐵b)MQ1牽引電磁鐵MQ1系列牽引電磁鐵型號(hào)含義MQ1系列牽引電磁鐵技術(shù)參數(shù)圖4-10MQ1系列電磁鐵4.1.6電磁鐵的應(yīng)用電磁鐵的應(yīng)用范圍很廣，例如，家用的門(mén)鈴、門(mén)閂等；電氣設(shè)備中的接觸器、繼電器等，如圖4－11所示；機(jī)械設(shè)備中的電磁制動(dòng)、電磁牽引；工業(yè)中的電磁閥、電磁吊等，還有許多其它用途均與電磁鐵有關(guān)。圖4－11交／直流接觸器和電磁繼電器

4.1.6電磁鐵的應(yīng)用1.液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用電磁閥是液壓和氣動(dòng)控制系統(tǒng)的典型元件。電磁閥是利用電磁鐵產(chǎn)生的電磁力來(lái)推動(dòng)閥芯運(yùn)動(dòng)，以改變流體（壓縮空氣或液壓油等）流動(dòng)方向的元件。電磁閥中的方向控制閥通過(guò)控制流體的流動(dòng)方向來(lái)操縱執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)。方向控制閥可以按照接口數(shù)和切換位置分類(lèi)，也可按照操作方式分類(lèi)。1.液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用（1）切換位置如圖4-12所示，兩位手動(dòng)方向控制閥有Ⅰ、Ⅱ兩個(gè)位置。三位手動(dòng)方向控制閥有0、Ⅰ、Ⅱ三個(gè)位置。閥內(nèi)閥芯可以移動(dòng)的位置數(shù)稱(chēng)為切換位置數(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)為“位”。一般一個(gè)方向控制閥可以有兩到三個(gè)位置。（2）接口所謂接口，是指閥上的流體進(jìn)出口，通常稱(chēng)之為“通”。大部分方向控制閥均為兩通或三通閥。如圖4-13所示，兩位三通閥的一個(gè)位置使“接口1”和“接口2”接通，另一個(gè)位置使“接口2”和“接口3”接通。兩位閥常用作截止閥、排氣閥等。圖4-12兩位閥、三位閥a)兩位閥b)三位閥兩位三位圖4-13兩位三通閥/兩位五通閥手動(dòng)

二位三通閥2.在制冷系統(tǒng)中的應(yīng)用在制冷系統(tǒng)中常用直動(dòng)式兩位閥。如圖4-15所示，兩位閥與入口管和出口管相連，可以組成一個(gè)常閉控制單元：當(dāng)電磁鐵得電時(shí)，閥門(mén)打開(kāi)；失電時(shí)，閥門(mén)關(guān)閉。也可以組成一個(gè)常開(kāi)控制單元：當(dāng)電磁鐵得電時(shí)，閥門(mén)關(guān)閉；失電時(shí)，閥門(mén)打開(kāi)。圖4-15直動(dòng)式二位閥常閉控制2.在制冷系統(tǒng)中的應(yīng)用多種不同功能的電磁閥在制冷系統(tǒng)中的應(yīng)用，如圖4-16所示，利用兩線制或三線制溫控器控制液壓管路上的電磁閥。比如，除霜周期開(kāi)始，熱蒸汽閥打開(kāi)，開(kāi)始給蒸發(fā)器加溫除霜。溫控閥根據(jù)溫度傳感器測(cè)量的溫度值按比例的打開(kāi)閥門(mén)的的開(kāi)口度，起到調(diào)溫的作用。電磁閥溫控閥冷凝器蒸發(fā)器壓縮機(jī)入口出口除霜電磁閥溫控閥圖4－16電磁閥在制冷系統(tǒng)中的應(yīng)用溫度檢測(cè)旁路調(diào)節(jié)電磁閥溫度檢測(cè)常開(kāi)電磁閥燃?xì)庠慈紵鞒ｉ]電磁閥空氣常閉燃油電磁閥常開(kāi)回油電磁閥泵蒸汽回蒸汽源燃油源重油預(yù)熱器4－17電磁閥在燃燒系統(tǒng)中的應(yīng)用燃燒驗(yàn)證常閉電磁閥通風(fēng)常閉電磁閥電磁鐵還用于燃燒器系統(tǒng)，如圖4-17所示。在此系統(tǒng)中電磁閥是關(guān)鍵的通斷控制元件。該系統(tǒng)的燃料可以是燃?xì)?，也可以是重油。使用重油作燃料時(shí)需要熱蒸汽預(yù)熱。3.在燃燒系統(tǒng)中的應(yīng)用電磁鐵可以做成電磁吸盤(pán)，用于冶金、礦山、機(jī)械、交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)吊運(yùn)鋼鐵等導(dǎo)磁性材料作業(yè)中，也可用于電磁機(jī)械手，夾持鋼鐵等導(dǎo)磁性材料，圖4-18所示為軋鋼廠里吊運(yùn)鋼卷用的電磁吸盤(pán)。圖4-18電磁吸盤(pán)4.在起重設(shè)備中的應(yīng)用除了工業(yè)上的應(yīng)用，電磁鐵還用到很多其他領(lǐng)域。例如汽車(chē)、照相機(jī)、繡花機(jī)和飛機(jī)上均普遍使用電磁鐵作為執(zhí)行元件。在傳動(dòng)系統(tǒng)中用作電磁抱閘。5.其他多種用途電磁抱閘4.1.7電磁鐵的故障診斷1.電壓異常電磁鐵允許的電壓波動(dòng)范圍是額定電壓的±10%?？梢岳脭?shù)字萬(wàn)用表測(cè)量交、直流電磁鐵線圈兩端的電壓。如圖4－19所示。當(dāng)線圈電壓過(guò)高時(shí)，會(huì)引起電流過(guò)高而導(dǎo)致線圈過(guò)熱，破壞線圈的絕緣。當(dāng)線圈電壓過(guò)低時(shí)，電磁力減小。尤其是當(dāng)電壓高于啟動(dòng)電壓又低于吸持電壓時(shí)，很大的啟動(dòng)電流（6－10倍的吸持電流）會(huì)較正常啟動(dòng)時(shí)維持的時(shí)間更長(zhǎng)，長(zhǎng)時(shí)間的大電流很快使線圈發(fā)熱，甚至燒毀。電磁閥允許在額定電壓的±10%范圍內(nèi)波動(dòng)額定電壓直流24V圖4－19檢查電壓4.1.7電磁鐵的故障診斷2.頻率異常常用電磁鐵的額定頻率為50Hz或60Hz。通常歐洲、亞洲、大部分南美國(guó)家的頻率為50Hz。美國(guó)、加拿大、墨西哥和多數(shù)加勒比海附近國(guó)家的頻率為60Hz。頻率異常會(huì)使電磁鐵的故障率增加，也能引起電磁噪聲。4.1.7電磁鐵的故障診斷3.過(guò)渡過(guò)程的影響在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，電磁鐵與電動(dòng)機(jī)、其他電磁鐵等電氣元件使用的是同一電源。當(dāng)把感性負(fù)載從電路中切除的瞬間，會(huì)在其兩端產(chǎn)生很高的感生電動(dòng)勢(shì)。這個(gè)瞬時(shí)尖峰電壓有可能會(huì)破壞線圈的絕緣，或者燒毀鄰近的觸點(diǎn)。可以使用吸收回路對(duì)這個(gè)感生電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行抑制。4.1.7電磁鐵的故障診斷4.操作過(guò)于頻繁電磁鐵有其允許的每小時(shí)操作次數(shù)。盡管在電磁鐵啟動(dòng)的瞬間電流很大，電流的熱效應(yīng)也很大，但是在正常的吸持狀態(tài)下，電流比較小，電磁鐵有足夠的時(shí)間散熱。如果操作過(guò)于頻繁，會(huì)使電磁鐵無(wú)法充分散熱，致使線圈過(guò)熱、絕緣燒毀。為減少故障的發(fā)生，當(dāng)操作頻率超過(guò)10次／分鐘時(shí)應(yīng)選用高溫線圈電磁鐵。4.1.7電磁鐵的故障診斷5.環(huán)境因素電磁鐵應(yīng)在額定范圍內(nèi)使用，而且要避免機(jī)械損傷破壞和惡劣環(huán)境的影響。電磁線圈在工作中受到的主要外部影響因素是溫度，電磁閥中的流體溫度、環(huán)境溫度以及線圈得電后的發(fā)熱都會(huì)使電磁鐵的工作受到影響。6.故障診斷過(guò)程診斷電磁鐵的故障，一般使用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量線圈的電壓和電阻。如圖4-20所示，過(guò)程如下：（1）關(guān)閉電源；（2）檢查線圈兩端電壓，確認(rèn)電源已經(jīng)關(guān)閉；（3）打開(kāi)蓋子，觀察電磁鐵是否有燒壞的線圈、破損的部件或者其他問(wèn)題。對(duì)損壞部件進(jìn)行更換。注意：在更換線圈前要判斷是否是因短路引起的線圈損壞，如果故障沒(méi)有排除只更換線圈的話，相同的故障會(huì)再次出現(xiàn)。更換完畢應(yīng)再次觀察操作是否恢復(fù)正常；6.故障診斷過(guò)程（4）當(dāng)沒(méi)有觀察到明顯的故障點(diǎn)時(shí)，應(yīng)將電磁鐵線圈與電路斷開(kāi)；（5）檢查線圈是否斷線。用萬(wàn)用表的電阻檔檢查線圈兩端的電阻值，電阻值讀數(shù)應(yīng)為正常阻抗值的±15%左右。正常的阻抗值可以從相同型號(hào)的電磁鐵上量得。如果讀數(shù)過(guò)小或?yàn)榱惚砻骶€圈短路或部分短路。如果讀數(shù)無(wú)窮大，說(shuō)明線圈開(kāi)路。此兩種情況都應(yīng)該更換線圈。圖4-20電磁閥故障檢查第四章電磁鐵與直流電機(jī)

4.2直流電機(jī)4.2.1直流發(fā)電機(jī)直流發(fā)電機(jī)是利用電磁感應(yīng)原理將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的電氣設(shè)備。直流發(fā)電機(jī)主要由四部分組成，分別是磁場(chǎng)繞組（定子）、電樞（轉(zhuǎn)子）、換向器和電刷。如圖4－21所示。旋轉(zhuǎn)方向電樞磁場(chǎng)磁場(chǎng)換向器電刷磁力線圖4－21直流發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)繞組磁場(chǎng)繞組的作用是產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)也可以用永磁鐵產(chǎn)生。永磁鐵的缺點(diǎn)是磁力在使用一段時(shí)間后會(huì)逐漸減小，而且磁場(chǎng)的大小不可控，所以多數(shù)直流電機(jī)使用勵(lì)磁式電磁鐵。勵(lì)磁電流可以是外部電源提供，也可以是電機(jī)自勵(lì)，發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)一般為自勵(lì)方式。電樞電樞由絕緣導(dǎo)線繞成線圈后，嵌入轉(zhuǎn)子電樞槽內(nèi)，由機(jī)械裝置帶動(dòng)在磁場(chǎng)中作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，在電樞線圈內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)和感應(yīng)電流。換向器換向器由許多楔形銅片組成，片間用云母或其他墊片絕緣，外表呈圓筒形。每一換向銅片按一定規(guī)律連接在電樞線圈上，主要起機(jī)械換向的作用，保證電樞線圈處于某一磁極下時(shí)，其電流始終保持一個(gè)方向。電刷電刷緊緊壓在換向器的圓周上，電刷一般采用優(yōu)質(zhì)碳－石墨材料的導(dǎo)電塊制成，其材質(zhì)軟于換向器，但是又不易磨損和掉塊，能保證很好的導(dǎo)電性。磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)方向?qū)Ь€電流方向負(fù)載圖4－22右手定則5.右手定則當(dāng)處于磁場(chǎng)中的導(dǎo)線作切割磁力線運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，在導(dǎo)體內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流方向、磁場(chǎng)方向和運(yùn)動(dòng)方向相互垂直，遵守右手定則。如圖4－22所示，右手的拇指代表導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向，食指為磁場(chǎng)方向，中指所指的方向即為電流方向。圖4-23直流發(fā)電機(jī)的工作原理（a)圖4-23直流發(fā)電機(jī)的工作原理(b)圖4-23直流發(fā)電機(jī)的工作原理(c)6.直流發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)連接形式

直流發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)連接方式有三種，分別是:

串勵(lì)、

并勵(lì)和

復(fù)勵(lì)。6.直流發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)連接形式（1）串勵(lì)發(fā)電機(jī)：勵(lì)磁繞組、電樞繞組和外部負(fù)載電路串聯(lián)在一起的勵(lì)磁方式，即為串勵(lì)。串勵(lì)的磁場(chǎng)繞組內(nèi)流過(guò)較大的電流，所以它的的特點(diǎn)是：匝數(shù)少，導(dǎo)線粗，電阻小。如圖4－25所示。6.直流發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)連接形式（2）并勵(lì)發(fā)電機(jī)：勵(lì)磁繞組、電樞繞組和外部負(fù)載電路并聯(lián)在一起的勵(lì)磁方式，即為并勵(lì)。并勵(lì)磁場(chǎng)繞組內(nèi)流過(guò)的電流小，其特點(diǎn)是：匝數(shù)多，導(dǎo)線細(xì)，電阻大。如圖4－26所示。可調(diào)電阻電樞勵(lì)磁繞組電刷可調(diào)電阻勵(lì)磁繞組電樞繞組負(fù)載圖4－25直流串勵(lì)發(fā)電機(jī)可調(diào)電阻并聯(lián)負(fù)載勵(lì)磁繞組電刷電樞勵(lì)磁繞組可調(diào)電阻電樞繞組負(fù)載圖4－26直流并勵(lì)發(fā)電機(jī)換向器換向器6.直流發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)連接形式（3）復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)：既有并勵(lì)繞組，又有串勵(lì)繞組。復(fù)勵(lì)繞組的特性優(yōu)于串勵(lì)和并勵(lì)繞組，如圖4－27所示。

可調(diào)電阻電刷勵(lì)磁繞組電樞換向器負(fù)載并聯(lián)勵(lì)磁繞組串聯(lián)勵(lì)磁繞組電樞可調(diào)電阻負(fù)載圖4－27直流復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)4-24直流發(fā)電機(jī)

4.2.2直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)是利用電磁感應(yīng)原理將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的電氣設(shè)備。當(dāng)通電導(dǎo)線處于磁場(chǎng)中時(shí)，會(huì)受到電磁力的作用，而發(fā)生運(yùn)動(dòng)，如圖4－28所示。其運(yùn)動(dòng)方向受磁力線方向和電流方向共同控制，可以按照左手定則來(lái)判斷。如圖4－29所示。磁鐵磁鐵磁力線受力方向圖4－28磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向電流的磁場(chǎng)方向受力方向電流方向?qū)Ь€電流方向磁力線圖4－29左手定則磁場(chǎng)方向1.直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)直流電動(dòng)機(jī)可分為定子和轉(zhuǎn)子兩大部分，如圖4－30所示。定子由主磁極、換向磁極、機(jī)座以及電刷裝置等組成。圖4-30直流電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造1.直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)主磁極用來(lái)產(chǎn)生主磁場(chǎng)，它由鐵心和主磁極繞組（勵(lì)磁繞組）組成。用0.5～1.5mm的低碳鋼板疊壓而成，主磁極N、S交替布置，均勻分布并用螺釘固定在機(jī)座上。為使主磁通在氣隙中分布更合理，鐵心的下部（稱(chēng)為極靴）比套繞組的部分（稱(chēng)為極身）要寬些。換向極用來(lái)改善直流電動(dòng)機(jī)的換向，又稱(chēng)附加極。機(jī)座既是電機(jī)的外殼，又是電機(jī)磁路的一部分。—般用低碳鋼鑄成或用鋼板焊接而成。機(jī)座的兩端有端蓋。中小型電機(jī)前后端蓋都裝有軸承，用于支承轉(zhuǎn)軸，大型電機(jī)則采用座式滑動(dòng)軸承。1.直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)電刷的作用是使旋轉(zhuǎn)部分的電樞繞組與外電路接通，將直流電壓、電流引出或引入電樞繞組。它與換向器相配合，起整流或逆變器的作用。電刷裝置由電刷、刷握、刷桿座和匯流條等零件組成。電刷一般采用石墨和銅粉壓制燒焙而成，它放置在刷握中，由彈簧將其壓在換向器的表面上。電刷桿數(shù)一般等于主磁極的數(shù)目。

1.直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)

轉(zhuǎn)子由電樞、電樞繞組和換向器等部件組成。電樞是電機(jī)磁路的一部分，電樞繞組放置在槽內(nèi)，電樞通常用0.35或0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成。電樞繞組是由許多按一定規(guī)律連接的線圈組成，它是直流電機(jī)的主要電路部分。它的作用是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量的轉(zhuǎn)換。電樞繞組是用絕緣銅線制成元件，然后嵌放在電樞槽內(nèi)。每個(gè)線圈（元件）有兩個(gè)出線端，分別接到換向器的兩個(gè)換向片上。所有線圈按一定規(guī)律連接成一閉合回路。1.直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)換向器是直流電動(dòng)機(jī)的重要部件，是由許多梯形銅排制成的彼此絕緣的換向片組成。2.直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組的連接形式直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組有三種連接方式，分別是串勵(lì)式、并勵(lì)式、復(fù)勵(lì)式，外加永磁式，如圖4－31所示。串勵(lì)式并勵(lì)式復(fù)勵(lì)式永磁式圖4－31直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式(1)直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組、電樞繞組和外部負(fù)載電路串聯(lián)在一起。串勵(lì)的磁場(chǎng)繞組內(nèi)流過(guò)較大的電流，所以它的特點(diǎn)是：匝數(shù)少，導(dǎo)線粗，電阻小。勵(lì)磁繞組的出線端標(biāo)示為S1、S2，電樞繞組的出線端標(biāo)示為A1、A2，如圖4－32所示。串勵(lì)電動(dòng)機(jī)能提供很大的啟動(dòng)力矩（5倍的額定力矩），所以常用作牽引、提升機(jī)和起重機(jī)等。串勵(lì)電動(dòng)機(jī)不宜用于調(diào)速，因?yàn)榇畡?lì)電機(jī)的機(jī)械特性很軟。隨著負(fù)載的減小，電樞電流和磁場(chǎng)電流同步減小，當(dāng)接近空載時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速很快升高，可能會(huì)造成電機(jī)損壞。串勵(lì)繞組主磁極主磁極電樞直流電源圖4－32直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)（2）直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組、電樞繞組和外部負(fù)載電路并聯(lián)在一起。并勵(lì)的磁場(chǎng)繞組內(nèi)流過(guò)的電流小，所以其特點(diǎn)是：匝數(shù)多，導(dǎo)線細(xì)，電阻大。勵(lì)磁繞組的出線端標(biāo)示為F1、F2，電樞繞組的出線端標(biāo)示為A1、A2，如圖4－33所示。并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流和電樞電流是獨(dú)立的，所以具有很好的調(diào)速性能。并勵(lì)的磁場(chǎng)繞組可以與電樞繞組并聯(lián)在同一電源上，也可以獨(dú)立電源（此種方式又稱(chēng)為他勵(lì)）。并勵(lì)電動(dòng)機(jī)常用于要求轉(zhuǎn)速基本不受負(fù)載影響，又可在大范圍調(diào)速的機(jī)械。如風(fēng)機(jī)、泵、傳送帶、電梯、車(chē)床和冶金設(shè)備等。（3）直流復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)直流復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)既有并勵(lì)繞組，又有串勵(lì)繞組。磁場(chǎng)的并勵(lì)繞組的出線端標(biāo)示為F1、F2，串勵(lì)繞組的出線端標(biāo)示為S1、S2，電樞繞組的出線端標(biāo)示為A1、A2，如圖4－34所示。復(fù)勵(lì)電機(jī)兼?zhèn)淞舜畡?lì)電機(jī)的大起動(dòng)力矩和并勵(lì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速恒定的優(yōu)點(diǎn)。常用于既需要大啟動(dòng)力矩，又要在輕載情況下保持恒定轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合。如常見(jiàn)于印刷機(jī)、剪切機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)和輪船等設(shè)備中。換向極并勵(lì)繞組主磁極并勵(lì)繞組電樞繞組直流電源電樞繞組主磁極并勵(lì)繞組并勵(lì)繞組串勵(lì)繞組直流電源圖4－33直流并勵(lì)式電動(dòng)機(jī)圖4－34直流復(fù)勵(lì)式電動(dòng)機(jī)（4）直流永磁式電動(dòng)機(jī)永磁式電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)部分采用的是永久磁鐵，直流電源僅供電樞使用，如圖4－35所示。永磁式直流電動(dòng)機(jī)常用于汽車(chē)的座椅調(diào)節(jié)、擋風(fēng)玻璃水刷控制等。永磁式直流電動(dòng)機(jī)能在低速時(shí)提供相對(duì)較大的力矩，且在沒(méi)有電源時(shí)可以進(jìn)行自制動(dòng)。但是其缺點(diǎn)是若連續(xù)運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致過(guò)熱，過(guò)高的溫度會(huì)損壞永久磁鐵。永久磁鐵電樞永久磁鐵直流電源圖4－35直流永磁式電動(dòng)機(jī)3.國(guó)產(chǎn)直流電動(dòng)機(jī)的主要序列和型號(hào)

國(guó)產(chǎn)直流電動(dòng)機(jī)的系列產(chǎn)品代號(hào)用漢語(yǔ)拼音字母表示，主要序列如下：Z2、Z3、Z4系列：一般用途的直流電動(dòng)機(jī)（Z4系列的部分電機(jī)參數(shù)見(jiàn)表4－2），Z2、Z4系列電機(jī)如圖4-36所示。ZD系列：一般用途的中型直流電動(dòng)機(jī)ZJD系列：大型直流電動(dòng)機(jī)ZT系列：用于恒功率且調(diào)速范圍比較大的拖動(dòng)系統(tǒng)的寬調(diào)速直流電機(jī)。3.國(guó)產(chǎn)直流電動(dòng)機(jī)的主要序列和型號(hào)ZZ和ZZK系列：起重和冶金工業(yè)用的直流電動(dòng)機(jī)ZKJ系列：冶金礦山挖掘機(jī)用直流電動(dòng)機(jī)ZQ系列：電力機(jī)車(chē)，工礦電動(dòng)機(jī)車(chē)和蓄電池電車(chē)等用的直流牽引電動(dòng)機(jī)圖4-36直流電動(dòng)機(jī)b)Z4系列直流電動(dòng)機(jī)a)Z2系列直流電動(dòng)機(jī)返回82表4－2Z4100－1到Z4160－32440V直流電動(dòng)機(jī)機(jī)座號(hào)功率(kW)額定轉(zhuǎn)速(r/min)最高轉(zhuǎn)速(r/min)效率(%)功率(kW)額定轉(zhuǎn)速(r/min)最高轉(zhuǎn)速(r/min)效率(%)功率(kW)額定轉(zhuǎn)速(r/min)最高轉(zhuǎn)速(r/min)效率(%)100-142960400080.12.21480300070.61.5990200063.2112/2-15.52940400081.131500300072.82.2965200063.5112/2-27.52980400083.54150030007631010200067.3112/4-1112950400083.35.51480220075.74980140068.7112/4-2153035400085.47.51480220078.45.51025150071.9132-118.52850400085.9111480250080.97.5975160074.5132-2223090400088.3151510250083.411995160077.7132-3303000360088.618.51540300084.7151050160080.5160-11373000350088.5221500300082.6160-2118.51000200079.4160-22453000350089.1160-31301500300085.7221000200081.7160-32553010350090.24.直流電機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)種類(lèi)的選擇調(diào)速范圍要求大，且需要連續(xù)平滑的生產(chǎn)機(jī)械，如軋鋼機(jī)、大型機(jī)床、造紙機(jī)等，應(yīng)選用他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)。電壓等級(jí)的選擇直流電動(dòng)機(jī)的額定電壓要與電源電壓相配合，當(dāng)電網(wǎng)電壓為380V時(shí)，直流電動(dòng)機(jī)由晶閘管整流電路供電時(shí)，采用三相整流可選額定電壓為440V，單相整流可選額定電壓160V或180V。4.直流電機(jī)的選擇額定轉(zhuǎn)速的選擇電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速是根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的要求來(lái)選擇的。在功率一定時(shí)，電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速越高，其體積越小，重量減輕、價(jià)格越低、運(yùn)行效率越高，電動(dòng)機(jī)的飛輪矩越小，因此選用高速電動(dòng)機(jī)較經(jīng)濟(jì)。但是在生產(chǎn)機(jī)械要求轉(zhuǎn)速低的情況下，若選擇高速電動(dòng)機(jī)則會(huì)使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜。對(duì)于經(jīng)常啟動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械，若過(guò)渡過(guò)程時(shí)間對(duì)生產(chǎn)效率有較大影響，則應(yīng)以過(guò)渡過(guò)程持續(xù)時(shí)間為最短來(lái)選擇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，如龍門(mén)刨床工作臺(tái)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)；若過(guò)渡過(guò)程時(shí)間對(duì)生產(chǎn)效率影響不大，則應(yīng)以過(guò)渡過(guò)程中能量消耗最小來(lái)選擇電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。4.直流電機(jī)的選擇結(jié)構(gòu)形式的選擇開(kāi)啟式：此類(lèi)電動(dòng)機(jī)價(jià)格便宜，散熱條件最好，但由于轉(zhuǎn)子和繞組暴露在空氣中，容易被水汽、灰塵、油污等侵蝕，因此只能用于干燥、灰塵很少又無(wú)腐蝕性和爆炸性氣體的環(huán)境。防護(hù)式：此類(lèi)電動(dòng)機(jī)一般可防止水滴、鐵屑等外界雜物落入電動(dòng)機(jī)內(nèi)，但不能防止潮氣及灰塵的侵入。只適用于較干燥且灰塵不多又無(wú)腐蝕性和爆炸性氣體的環(huán)境。封閉式：可用在潮濕、多腐蝕性灰塵、易受風(fēng)雨侵蝕的環(huán)境中；如果是密封式，還可用于浸入水中的機(jī)械，如潛水泵電動(dòng)機(jī)。此類(lèi)電動(dòng)機(jī)價(jià)格昂貴，盡量少用。防爆式：此類(lèi)電動(dòng)機(jī)應(yīng)用在有爆炸危險(xiǎn)的環(huán)境中，如在瓦斯礦的井下或油池附近。4.直流電機(jī)的選擇容量的選擇選擇電動(dòng)機(jī)容量的基本方法是負(fù)載圖發(fā)熱校驗(yàn)法。這種選擇方法一般按三個(gè)步驟：第一步計(jì)算負(fù)載功率PL第二步根據(jù)PL，預(yù)選電動(dòng)機(jī)的額定功率第三步校核預(yù)選電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱、過(guò)載能力，及起動(dòng)能力直至合適為止。5.直流電動(dòng)機(jī)的日常維護(hù)（1）定期檢查定子、軸承等部位的溫度。（2）檢查軸承振動(dòng)和聲響。直流電機(jī)震動(dòng)所允許的標(biāo)準(zhǔn)如表4－3所示。利用聽(tīng)音棒聽(tīng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)聲，將棒的前端觸及電機(jī)軸承等部位，另一端觸及耳朵。如果振動(dòng)大，有異常聲響，可將電機(jī)拆開(kāi)，檢查軸承的發(fā)熱和漏油情況，并定期更換潤(rùn)滑油。在灰塵特別多的地方及軸承溫度超過(guò)60℃的場(chǎng)合，應(yīng)縮短更換周期，所加潤(rùn)滑脂不宜超過(guò)軸承室容積的2／3。表4－3直流電動(dòng)機(jī)震動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）允許雙振幅值（mm）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）允許雙振幅值（mm）50060075010000.200.160.120.1015002000250030000.080.070.060.055.直流電動(dòng)機(jī)的日常維護(hù)（3）定期檢查電動(dòng)機(jī)引出線頭是否過(guò)熱。（4）檢查電動(dòng)機(jī)的通風(fēng)情況和周?chē)欠裼须s物堆放，妨礙電動(dòng)機(jī)的通風(fēng)。（5）檢查電動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)裝置的耦合情況。（6）帶有測(cè)速發(fā)電機(jī)的，還應(yīng)檢查測(cè)速發(fā)電機(jī)及其耦合情況。5.直流電動(dòng)機(jī)的日常維護(hù)（7）測(cè)量電動(dòng)機(jī)繞組對(duì)地絕緣電阻，絕緣電阻應(yīng)不小于0.5MΩ，否則應(yīng)進(jìn)行干燥處理。（8）檢查火花等級(jí)。電刷和換向器之間產(chǎn)生的火花不影響電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行，是無(wú)妨的。如果火花大于一定程度，就會(huì)燒壞換向器，使電動(dòng)機(jī)無(wú)法正常運(yùn)行，必須采取措施加以糾正。電刷下的火花等級(jí)如表4－4所示。表4－4電刷下火花的等級(jí)火花等級(jí)現(xiàn)

象換向器及電刷狀態(tài)允許的運(yùn)行方式1無(wú)火花換向器上有黑痕出現(xiàn)，但不發(fā)展，用汽油擦其表面即能除去，同時(shí)在電刷上有輕微灼痕允許長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行1?電刷邊緣及小部分有微弱的點(diǎn)狀火花，或有非放電性的紅色火花1?電刷邊緣大部分或全部有輕微的火花換向器上有黑痕出現(xiàn)，用汽油不能除去，同時(shí)在電刷上有灼痕。2電刷邊緣大部分或全部有較強(qiáng)烈的火花如短時(shí)出現(xiàn)這一級(jí)火花，換向器上不出現(xiàn)灼痕，電刷不致被燒焦或損壞僅在短時(shí)過(guò)載或短時(shí)沖擊負(fù)載時(shí)允許出現(xiàn)3電刷的整個(gè)邊緣有強(qiáng)烈的火花（即環(huán)火）。同時(shí)有大火花飛出換向器上黑痕嚴(yán)重，用汽油不能除去，同時(shí)在電刷上有灼痕。如在這一等級(jí)下短時(shí)運(yùn)行，則換向器上將出現(xiàn)灼痕，同時(shí)電刷將被燒焦或損壞僅在直接啟動(dòng)或逆轉(zhuǎn)的瞬間允許存在，但不得損害換向器及電刷5.直流電動(dòng)機(jī)的日常維護(hù)（9）檢查換向器表面狀況。換向器表面應(yīng)無(wú)機(jī)械損傷和電火花燒傷痕跡。表面若不光滑、有凹凸條痕等（這時(shí)火花也很大）。應(yīng)及時(shí)修理。如果痕跡較輕，可將0號(hào)砂布（切忌使用金剛砂布）固定在木質(zhì)支架上，對(duì)旋轉(zhuǎn)著的換向器進(jìn)行研磨（正常的換向器表面有一層堅(jiān)硬的深褐色薄膜，它對(duì)制止火花是有利的，不應(yīng)磨掉）；如果傷痕嚴(yán)重或換向器外圓不是正圓形，應(yīng)拆下電機(jī)轉(zhuǎn)子，上車(chē)床車(chē)光，要求換向器表面光潔度達(dá)到1.6√－0.8√。換向器外圓允許不圓度見(jiàn)表4－5。車(chē)完后用刻槽鋸片或拉槽工具將片間云母下刻0.5－1.5mm（見(jiàn)表4－6），并清除換向器表面、凹槽中的雜物，將換向器清潔光亮。表4-5換向器外圓允許不圓度換向器線速度（m／s）冷態(tài)偏擺（mm）熱態(tài)偏擺（mm）>4015－40<150.030.040.050.050.060.10表4-6換向器云母下刻深度換向器直徑（mm）云母下刻深度（mm）換向器直徑（mm）云母下刻深度（mm）<5050－1500.50.8151－300>3001.21.55.直流電動(dòng)機(jī)的日常維護(hù)（10）檢查電刷尺寸、刷架壓力和電刷在刷握中的移動(dòng)是否靈活。

①對(duì)于過(guò)短的電刷，應(yīng)及時(shí)更換。新更換上的電刷需要用細(xì)紗布粗磨工作面，研磨時(shí)砂布應(yīng)順電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向移動(dòng)，如圖4－37（a）所示。電刷砂布轉(zhuǎn)向a)電刷研磨刷握電刷彈簧紙電樞彈簧秤b)電刷壓力測(cè)定圖4-37電刷的研磨和壓力測(cè)定5.直流電動(dòng)機(jī)的日常維護(hù)②調(diào)整電刷壓力。電刷壓力不應(yīng)過(guò)高或過(guò)低，否則會(huì)加劇電刷的磨損及損傷換向器表面。電刷壓力可以用彈簧秤測(cè)定，如圖4－37（b）所示。測(cè)定時(shí)，在電刷和換向器表面之間夾一張牛皮紙，在提著彈簧的同時(shí)，輕輕拉動(dòng)紙片。當(dāng)紙片能夠移動(dòng)，但不能移動(dòng)快時(shí)，讀取彈簧秤的讀數(shù)。將2－3次的讀數(shù)平均值除以電刷截面積，就得出壓力值。一般電刷壓力值為15－25Pa。③電刷在刷握內(nèi)應(yīng)有0.15mm左右的間隙。5.直流電動(dòng)機(jī)的日常維護(hù)（11）定期清潔電刷架、支桿、換向器槽內(nèi)部等部位，將電刷粉末和污垢清除。（12）檢查電刷中性位置。如果檢查后發(fā)現(xiàn)電刷合適，電刷壓力正常，換向器也良好，但火花仍然大，這時(shí)就應(yīng)考慮電刷中性位置是否合適。6.直流電動(dòng)機(jī)的故障處理(1)電刷故障處理電刷在使用過(guò)程中與換向器相互摩擦，而且還要承載很大的電樞電流，所以在電刷和換向器之間常出現(xiàn)火花，火花會(huì)引起電機(jī)發(fā)熱、并且磨損嚴(yán)重。所以在電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，要定期觀察電刷的工作情況，如果沒(méi)有火花，或者火花很小，而且沒(méi)有噪聲，即表示其運(yùn)行狀況良好。如果有明顯的噪聲、火花或者換向器表面有很?chē)?yán)重的黑痕，即表示電刷需要調(diào)整或更換。永久磁鐵電刷換向片刷握刷握和換向器間距最大1.5mm刷握距離換向器過(guò)大刷握距離換向器過(guò)大刷握距離換向器過(guò)小錯(cuò)誤錯(cuò)誤錯(cuò)誤正確圖4－38電刷幾種安裝方式的對(duì)比電刷尖易碎和燒灼電刷尖易碎、產(chǎn)生噪音電刷尖易碎保持一定距離6.直流電動(dòng)機(jī)的故障處理檢查電刷的步驟：①關(guān)閉電機(jī)電源，懸掛警示牌（禁止合閘標(biāo)志）并加鎖；②測(cè)量電機(jī)接線端子電壓，確認(rèn)電源關(guān)閉；③從刷握中拆下電刷，檢查電刷的移動(dòng)是否自如，每個(gè)電刷的彈簧力是否相同；④測(cè)量電刷的長(zhǎng)度，如果電刷長(zhǎng)度已經(jīng)小于原長(zhǎng)的一半，就應(yīng)更換新的電刷。每次更換電刷時(shí)應(yīng)將全部電刷一起更換，而且應(yīng)根據(jù)制造商規(guī)定的安裝位置和彈簧力進(jìn)行調(diào)整。關(guān)閉電源確認(rèn)電源關(guān)閉檢查電刷長(zhǎng)度檢查電刷移動(dòng)和彈簧力電刷電刷蓋圖4－39電刷的檢查步驟彈簧6.直流電動(dòng)機(jī)故障處理（2）換向器故障處理電刷在更換一至兩次后，換向器就應(yīng)該考慮進(jìn)行保養(yǎng)。處理步驟如下：①觀察換向器表面。換向器表面應(yīng)該是光滑的，同心度也應(yīng)保持很好。表面上均勻的的黑色氧化薄膜是很好的潤(rùn)滑劑，可以延長(zhǎng)電刷和換向器的壽命，減少磨損。②檢查換向片溝槽內(nèi)的云母片絕緣。云母片使換向片之間保持絕緣，云母片應(yīng)低于換向器銅片表面0.8-1.5mm，電機(jī)越大，云母的溝槽越深。當(dāng)換向片磨損使得云母片溝槽變淺時(shí)，就應(yīng)該考慮更換或保養(yǎng)換向器。云母片疊壓鐵心軸檢查換向器換向器光滑，同軸度好換向片斜邊云母片低于銅片表面0.8到1.5毫米檢查云母絕緣云母片超高圖4－40檢查換向器6.直流電動(dòng)機(jī)故障處理（3）接地、開(kāi)路、短路故障處理電動(dòng)機(jī)接地故障即電機(jī)絕緣損壞時(shí)，繞組與電機(jī)外殼相接觸導(dǎo)致電流接地的故障。開(kāi)路故障即電機(jī)繞組或連接部件出現(xiàn)接觸不良，而導(dǎo)致電機(jī)繞組開(kāi)路的故障。短路故障，當(dāng)電機(jī)兩絕緣繞組間因長(zhǎng)時(shí)間震動(dòng)或摩擦而出現(xiàn)絕緣損壞時(shí)，兩繞組會(huì)出現(xiàn)短路故障，這種短路故障有可能造成電機(jī)全部絕緣破壞。檢查步驟如圖4－41所示。檢查接地檢查開(kāi)路檢查短路電機(jī)外殼電阻檔電阻檔串勵(lì)繞組主磁極并勵(lì)繞組電阻檔圖4－41檢查接地、開(kāi)路和短路故障6.直流電動(dòng)機(jī)故障處理①檢查接地回路。使用萬(wàn)用表電阻檔分別測(cè)量電機(jī)外殼與兩個(gè)電樞接線端子之間的阻值，如果很小，則表示電樞繞組與機(jī)殼之間的絕緣有破損，需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行維修保養(yǎng)。②檢查開(kāi)路。將兩只表筆分別與電樞和勵(lì)磁繞組相連接，測(cè)量電樞和勵(lì)磁是否有開(kāi)路現(xiàn)象。串勵(lì)電機(jī)：檢查A1和A2，S1和S2；并勵(lì)電機(jī)：檢查A1和A2，F(xiàn)1和F2；復(fù)勵(lì)電機(jī)：檢查A1和A2，S1和S2，F(xiàn)1和F2。如果任一組有開(kāi)路現(xiàn)象就需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行維修。6.直流電動(dòng)機(jī)故障處理③檢查短路。使用萬(wàn)用表分別測(cè)量以下端子：串勵(lì)電機(jī)測(cè)量A1和S1，A1和S2，A2和S1，A2和S2；并勵(lì)電機(jī)測(cè)量A1和F1，A1和F2，A2和F1，A2和F2；復(fù)勵(lì)電機(jī)測(cè)量A1和F1，A2和F2，A1和F2，A2和S1，A1和S1，A2和S2，A1和S2，F(xiàn)1和S1，A2和F1，F(xiàn)1和S2。任意一組有短路現(xiàn)象就需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行維修。6.直流電動(dòng)機(jī)故障處理（4）直流電動(dòng)機(jī)的主要常見(jiàn)故障及處理方法如表4－7所示。表4-7直流電動(dòng)機(jī)的常見(jiàn)故障和處理方法序號(hào)故障現(xiàn)象可

能

原

因處

理

方

法1電刷火花過(guò)大（1）電刷與換向器接觸不良（2）電刷壓力不當(dāng)（3）電刷在刷握內(nèi)有卡阻現(xiàn)象（4）電刷位置不在中性線上（5）電刷牌號(hào)不對(duì)，電刷過(guò)短（6）電刷位置不均衡，引起電流不均勻（7）換向器表面有污垢，不光潔，有溝紋，不圓（8）刷握松動(dòng)或未裝正（9）換向片間云母突出（10）電動(dòng)機(jī)振動(dòng)，底座松動(dòng)（11）電動(dòng)機(jī)過(guò)載（12）轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡未校正（13）檢修時(shí)將換向極接反（14）換向極繞組短路（15）電樞過(guò)熱，使繞組線頭與換向器脫焊（16）晶閘管整流裝置輸出電壓波形不對(duì)稱(chēng)（17）轉(zhuǎn)速變化過(guò)快（1）研磨電刷表面，先在輕載下運(yùn)行（2）校正電刷壓力為15－25Pa（3）略微磨小電刷或更換電刷（4）調(diào)整刷桿座至正確位置，或按感應(yīng)法校正中性線位置（5）更換電刷（6）調(diào)整刷架位置，做到等分（7）清潔換向器表面，車(chē)圓換向器（8）緊固或校正刷握位置（9）換向片刻槽、倒角，研磨（10）緊固底座螺絲（11）減輕負(fù)荷（12）重校轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡（13）在換向極繞組兩端通12V直流電壓，用指南針判斷換向極極性（14）消除短路故障（15）用毫伏表檢查換向片間的電壓是否平衡，如兩片間電壓特別高，則該處可能脫焊（16）用示波器檢查波形（17）檢查最大電流值和轉(zhuǎn)速