對(duì)航空直流電機(jī)故障原因的分析探討

姜海仁

摘 要：電機(jī)故障是機(jī)械應(yīng)用中常遇到的問(wèn)題，其中引發(fā)電機(jī)運(yùn)行故障的主要因素便是線路接觸不良，但是除此之外，電機(jī)本身問(wèn)題也會(huì)引發(fā)運(yùn)行故障，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電勢(shì)因而無(wú)法發(fā)電、電刷過(guò)度磨損或者其下出現(xiàn)過(guò)大的火花、電動(dòng)機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)以及絕緣不良和轉(zhuǎn)動(dòng)聲音不正常等。文章主要針對(duì)航空直流電機(jī)在應(yīng)用過(guò)程中所遇到的一些故障進(jìn)行了分析，并針對(duì)故障原因進(jìn)行了論述，以期能夠?yàn)榫S修人員對(duì)故障的排查提供一些依據(jù)。

關(guān)鍵詞：航空；直流電機(jī)；故障分析

1 發(fā)電機(jī)故障

飛機(jī)上發(fā)電機(jī)具有重要的意義，若發(fā)電機(jī)不供電時(shí)，就會(huì)亮起相應(yīng)的故障信號(hào)燈，告知維修人員發(fā)電機(jī)故障。而航空發(fā)電機(jī)出現(xiàn)問(wèn)題的主要原因是：

1.1 發(fā)電機(jī)剩磁消失，造成這一現(xiàn)象的主要原因是由于停放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、發(fā)電機(jī)過(guò)熱以及設(shè)備振動(dòng)。

1.2 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞連接方向錯(cuò)誤或者發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向錯(cuò)誤。必須予以重視的是，這種情況下剩磁并不會(huì)完全消失，所以發(fā)電機(jī)仍舊存在電勢(shì)，但是由于故障因素，剩磁電勢(shì)會(huì)相對(duì)較小。

1.3 由于彈性軸折斷，因而發(fā)電機(jī)無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.4 由于勵(lì)磁電路發(fā)生短路或者電路中的電阻值過(guò)大，也會(huì)造成發(fā)電機(jī)故障，電機(jī)無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)。而導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因多為轉(zhuǎn)換器同電刷之間的接觸不良導(dǎo)致，而勵(lì)磁繞組若發(fā)生接觸不良也會(huì)引發(fā)這一故障。如果接觸不良沒(méi)有導(dǎo)致斷路而是令電路中電阻值升高，那么發(fā)電機(jī)中的電勢(shì)就會(huì)相對(duì)降低。

1.5 發(fā)電機(jī)由于自身以及外界等因素被燒壞。造成該種故障的原因主要有以下幾種：電極短路、電壓過(guò)高以及正電刷固定螺釘同通風(fēng)罩碰撞、通風(fēng)管安裝誤差以及通風(fēng)管被堵塞導(dǎo)致。

2 電刷出現(xiàn)火花

在電機(jī)工作時(shí)，由于各種原因，電刷必然會(huì)由于設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)而產(chǎn)生火花，依照火花的性質(zhì)可以將其分為兩種，即機(jī)械性火花和點(diǎn)磁性火花。下面分別對(duì)上述兩種火花產(chǎn)生的原因及影響因素進(jìn)行說(shuō)明。

2.1 電磁性火花

2.1.1 電刷與換向器表面接觸情況影響電機(jī)換向時(shí)，換向元件內(nèi)的短路電流，是電磁性火花產(chǎn)生的主要原因。電刷與換向器的接觸是滑動(dòng)接觸，中間存在著一層交界膜，交界膜的結(jié)構(gòu)。換向片的表面上由于電化學(xué)反應(yīng)的作用帶有一層氧化亞銅，氧化亞銅上覆蓋著一層石墨薄膜，石墨薄膜是電刷與換向器摩擦?xí)r產(chǎn)生的，它吸收了空氣中的氧氣和水蒸氣，在電刷與換向器接觸面間的空隙處，則為炭粉微粒所充滿。氧化亞銅薄膜的特點(diǎn)是電阻系數(shù)較大，所以在換向過(guò)程中，它使換向器與電刷之間的接觸電阻增加，能夠減小換向元件內(nèi)的短路電流，對(duì)換向有利。當(dāng)然，由于電刷的接觸增加，電刷與換向器之間的壓降會(huì)增大，但沒(méi)有多大的妨礙。

2.1.2 電刷安裝位置

在電機(jī)中鼓形電樞磁極上即幾何中性線上通常都會(huì)安裝電刷，若是電刷發(fā)生機(jī)械碰撞或者裝配不良，那么就無(wú)法保證電刷的位置能夠保持，就極易增加換向元件中的電勢(shì)，因而造成巨大的短路電流，在換向時(shí)就極易出現(xiàn)火花。

2.1.3 電樞繞組故障

電樞的繞組發(fā)生的故障主要有三種，短路、斷路以及搭鐵。其中一些功率較小的電機(jī)中經(jīng)常會(huì)發(fā)生電樞繞組斷路現(xiàn)象，并且斷路的位置大多在換向片同繞組的焊接部位。由于換向器的溫度升高以此造成焊錫融化或者焊接部位焊接不良，都會(huì)導(dǎo)致電機(jī)電樞發(fā)生斷路故障。

2.2 機(jī)械性火花

機(jī)械性火花是由于電機(jī)的機(jī)械方面的原因所造成。主要是電刷與換向器接觸不良，在電機(jī)旋轉(zhuǎn)（特別是高速旋轉(zhuǎn)）時(shí)，由于震動(dòng)使電刷和換向器時(shí)通時(shí)斷引起火花。具體原因主要有以下幾點(diǎn)。屬于電刷方面的有：（1）電刷彈簧壓力不足，使電刷與換向器接觸不良，引起火花增大；（2）電刷高度不夠，使彈簧作用在電刷上的壓力減小，甚至不能壓在電刷上，因此，電刷不能與換向器保持良好的接觸，使火花變大；（3）電刷與換向器的接觸面積減小，如電刷缺角、掉塊、裝錯(cuò)、燒殘等，使火花變大；（4）刷握變形，一種是刷握變小，將電刷卡死，電刷不能在刷握內(nèi)靈活地上、下運(yùn)動(dòng)，使電刷與換向器接觸不良；一種是刷握變大，電刷在刷握內(nèi)晃動(dòng)，也使電刷與換向器接觸不好，從而使火花變大；（5）油垢附在電刷表面，油垢浸入了電刷不僅會(huì)改變電刷的工作性能，而且粘附于電刷和刷握表面的油垢會(huì)阻礙電刷的靈活移動(dòng)，引起火花增大。

3 電刷磨損過(guò)快

電刷是由石墨、銅、鉛和錫等制成，航空電刷還經(jīng)過(guò)某些特殊處置，如將電刷放在石蠟浸漬，以增加其耐磨性；在電刷中加入碘化鉛等物質(zhì)，使之在高空工作時(shí)促進(jìn)氧化亞銅薄膜的形成。電刷磨損過(guò)快的原因主要有：（1）換向器需要保證清潔，而不光潔的換向器即，在換向器上有溝槽以及毛刺，就會(huì)加劇換向器同電刷之間的摩擦，另外換向器由于燒傷而產(chǎn)生的斑痕也會(huì)導(dǎo)致摩擦加劇；（2）另外電刷受到汽油以及煤油的污染，可以令潤(rùn)滑油發(fā)生分離，從而造成潤(rùn)滑劑的析出，這種現(xiàn)象就會(huì)使得電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，電刷的磨損加劇；（3）電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，若電機(jī)發(fā)生過(guò)載以及短路時(shí)，設(shè)備就會(huì)發(fā)生損壞，例如換向器發(fā)生損壞或者電刷受到高溫因而發(fā)生損壞，這種損壞會(huì)使?jié)櫥瑒┰獾狡茐?，電刷的磨損便會(huì)加速；（4）電樞在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)發(fā)生振動(dòng)，有時(shí)則會(huì)發(fā)橫偏擺，這是電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中常有的現(xiàn)象。若電刷同換向器在運(yùn)行過(guò)程中接觸不良，那么就會(huì)產(chǎn)生電弧，如果接觸點(diǎn)狀態(tài)十分糟糕，則會(huì)產(chǎn)生火花，因而電刷的磨損會(huì)隨之而加??；（5）電刷彈簧壓力過(guò)大，電刷在換向器上的機(jī)械磨損增加；彈簧壓力過(guò)小，電刷與換向器接觸不良，會(huì)產(chǎn)生火花，使電刷的電磨損增加。

4 消耗電流超出電機(jī)的額定電流

在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，其額定消耗應(yīng)當(dāng)符合其規(guī)定值。其內(nèi)部電流增大因素主要包括以下幾種：（1）軸承零件在使用過(guò)程中會(huì)發(fā)生損壞，而軸承零件的損壞則會(huì)導(dǎo)致設(shè)備損壞，設(shè)備狀態(tài)會(huì)對(duì)電流量的大小有所影響，設(shè)備的損耗增加，電流則會(huì)增大；（2）電動(dòng)機(jī)裝配不良，那么電樞殼體的前罩就會(huì)同其他部位配合相對(duì)較為緊湊，電樞無(wú)軸向間隙或間隙過(guò)小等，也會(huì)使電機(jī)的摩擦增大，負(fù)載增加，造成電流過(guò)大；（3）電刷彈簧是設(shè)備中重要的部件，電刷彈簧若設(shè)置壓力不當(dāng)，尤其是超過(guò)規(guī)定值過(guò)多，那么就會(huì)令電動(dòng)機(jī)的負(fù)載增大，而設(shè)備的負(fù)載增加，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的電流就必然隨之增大；（4）電樞繞組有短路，換向片間有短路，或勵(lì)磁線圈有搭鐵的故障。電動(dòng)機(jī)的消耗電流過(guò)大，將隨著產(chǎn)生溫升過(guò)高的現(xiàn)象，因此，也可能使電機(jī)的絕緣燒壞，造成更嚴(yán)重的故障，故需注意檢查。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)電機(jī)主要故障進(jìn)行分析，可以看出其故障因素之間相互關(guān)聯(lián)，即故障和故障之間具有聯(lián)系。如：換向器同電刷之間若出現(xiàn)接觸不良，那么點(diǎn)刷下便會(huì)出現(xiàn)火花，而火花又會(huì)使得電刷磨損加劇，因磨損而掉下的炭粉又會(huì)影響電機(jī)內(nèi)的絕緣體，導(dǎo)致絕緣不良。而這種絕緣不良現(xiàn)象，在電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中會(huì)直接影響設(shè)備的狀態(tài)，并且各類(lèi)故障產(chǎn)生的原因都較為復(fù)雜，一種故障的發(fā)生可能會(huì)引發(fā)另一種故障的產(chǎn)生。因此可以說(shuō)任何故障的產(chǎn)生都并非是獨(dú)立的，需要進(jìn)行綜合性的研究，看到故障之間的相互影響關(guān)系，并以此入手排除故障。

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