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| 如何根據(jù)直流無(wú)刷電機(jī)的工作原理進(jìn)行故障診斷？(LHL) |
| 2024年11月29日 |
基于定子繞組和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的故障診斷 原理分析：除了繞組本身問(wèn)題，若電機(jī)內(nèi)部的鐵心損壞或有異物進(jìn)入，會(huì)影響磁場(chǎng)的正常分布。因?yàn)殍F心是磁場(chǎng)的傳導(dǎo)路徑，其損壞會(huì)改變磁路的磁阻，進(jìn)而影響磁場(chǎng)強(qiáng)度和分布；異物的存在可能會(huì)干擾磁場(chǎng)的正常走向。 診斷方法：可以使用高斯計(jì)來(lái)測(cè)量電機(jī)周圍的磁場(chǎng)強(qiáng)度和分布情況。在電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，在定子周圍幾個(gè)關(guān)鍵位置測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度，將測(cè)量結(jié)果與電機(jī)正常工作時(shí)的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)（可通過(guò)電機(jī)手冊(cè)或之前正常運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)獲�。┻M(jìn)行對(duì)比。如果磁場(chǎng)強(qiáng)度明顯減弱或磁場(chǎng)分布不均勻，可能是鐵心損壞或有異物。同時(shí)，觀察電機(jī)運(yùn)行時(shí)是否有異常的振動(dòng)或噪音，這也可能是磁場(chǎng)異常導(dǎo)致的轉(zhuǎn)子受力不均勻引起的。
原理分析：繞組開路會(huì)使電機(jī)無(wú)法形成完整的電流回路，從而不能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)來(lái)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。從電機(jī)的工作原理角度看，這就像電路中的斷路，沒有電流通過(guò)繞組，也就沒有磁場(chǎng)產(chǎn)生。 診斷方法：同樣先斷開電機(jī)繞組接線端，使用萬(wàn)用表的電阻檔測(cè)量各相繞組電阻。如果某一相繞組電阻為無(wú)窮大，說(shuō)明該相繞組開路。另外，當(dāng)電機(jī)無(wú)法啟動(dòng)，且在通電時(shí)沒有任何轉(zhuǎn)動(dòng)跡象，同時(shí)伴有輕微的嗡嗡聲（這是因?yàn)橛须娏髟噲D通過(guò)但無(wú)法形成完整回路產(chǎn)生磁場(chǎng)），也應(yīng)懷疑繞組是否開路。
原理分析：在直流無(wú)刷電機(jī)正常工作時(shí)，定子繞組通過(guò)特定的電流來(lái)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。如果繞組發(fā)生短路，會(huì)導(dǎo)致電流異常增大。根據(jù)歐姆定律（其中是電流，是電壓，是電阻），短路部分的電阻減小，在給定電壓下電流會(huì)超出正常范圍。 診斷方法：可以使用萬(wàn)用表的電阻檔來(lái)測(cè)量繞組的電阻。將電機(jī)的繞組接線端斷開，分別測(cè)量各相繞組的電阻。如果某一相繞組的電阻明顯低于正常相繞組電阻，很可能存在短路故障。另外，也可以通過(guò)檢測(cè)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的電流來(lái)判斷。在電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，使用鉗形電流表測(cè)量各相電流，若某一相電流遠(yuǎn)大于其他相，也表明該相可能存在短路。
針對(duì)轉(zhuǎn)子和永磁體的故障診斷
原理分析：轉(zhuǎn)子的機(jī)械故障主要包括轉(zhuǎn)子軸彎曲、軸承損壞等。轉(zhuǎn)子軸彎曲會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子與定子之間的氣隙不均勻，使磁場(chǎng)相互作用不均勻，產(chǎn)生振動(dòng)和噪音，并且會(huì)增加電機(jī)的摩擦損耗。軸承損壞會(huì)使轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)受到阻礙，增加摩擦力，影響電機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 診斷方法：對(duì)于轉(zhuǎn)子軸彎曲，可以通過(guò)觀察電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)的擺動(dòng)情況來(lái)判斷。將電機(jī)通電低速旋轉(zhuǎn)，使用百分表等工具測(cè)量轉(zhuǎn)子軸的徑向跳動(dòng)，如果跳動(dòng)值超過(guò)正常范圍，說(shuō)明轉(zhuǎn)子軸可能彎曲。對(duì)于軸承損壞，可以通過(guò)聽電機(jī)運(yùn)行時(shí)的聲音來(lái)判斷。如果聽到尖銳的摩擦聲或不規(guī)則的噪音，并且電機(jī)旋轉(zhuǎn)阻力增大，可能是軸承損壞。同時(shí)，檢查軸承的潤(rùn)滑情況，若潤(rùn)滑不良也會(huì)導(dǎo)致類似故障。
原理分析：轉(zhuǎn)子上的永磁體是產(chǎn)生磁場(chǎng)與定子磁場(chǎng)相互作用的關(guān)鍵部件。永磁體在高溫、反向磁場(chǎng)沖擊或長(zhǎng)時(shí)間使用后可能會(huì)退磁。退磁后，轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)減弱，與定子磁場(chǎng)的相互作用力減小，導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)矩下降、轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定。 診斷方法：可以通過(guò)比較電機(jī)的實(shí)際性能與額定性能來(lái)初步判斷。如果電機(jī)在相同的輸入電壓和負(fù)載條件下，轉(zhuǎn)速明顯低于額定轉(zhuǎn)速，或者轉(zhuǎn)矩明顯不足，可能是永磁體退磁。另外，使用專門的磁場(chǎng)測(cè)量設(shè)備，如特斯拉計(jì)，測(cè)量永磁體的磁場(chǎng)強(qiáng)度，將測(cè)量結(jié)果與永磁體的原始磁場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，如果磁場(chǎng)強(qiáng)度降低幅度較大，就可以確定永磁體退磁。
考慮電機(jī)控制部分的故障診斷 原理分析：電機(jī)控制器根據(jù)位置傳感器的信號(hào)來(lái)控制定子繞組的通電順序和電流大小。如果控制器出現(xiàn)故障，如控制芯片損壞、驅(qū)動(dòng)電路故障等，會(huì)導(dǎo)致輸出給繞組的信號(hào)異常，從而影響電機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 診斷方法：在確保位置傳感器和繞組正常的情況下，檢查控制器的輸入電源是否正常。使用示波器檢測(cè)控制器輸出給繞組的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，如 PWM 信號(hào)（如果是通過(guò) PWM 控制）。正常的 PWM 信號(hào)應(yīng)該是具有一定頻率和占空比的方波信號(hào)，若信號(hào)波形異常，如占空比失調(diào)、頻率錯(cuò)誤或無(wú)信號(hào)輸出等，可能是控制器出現(xiàn)故障。同時(shí)，檢查控制器內(nèi)部的保護(hù)電路是否觸發(fā)，如過(guò)流保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)等，這些保護(hù)電路觸發(fā)也可能導(dǎo)致電機(jī)無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)
原理分析：位置傳感器用于檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位置，為電機(jī)控制器提供換相信息。如果位置傳感器出現(xiàn)故障，控制器無(wú)法準(zhǔn)確獲取轉(zhuǎn)子位置，就會(huì)導(dǎo)致電機(jī)換相混亂，無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 診斷方法：首先檢查傳感器的連接線路是否松動(dòng)或損壞。使用萬(wàn)用表的電阻檔測(cè)量傳感器的電阻值，查看是否在正常范圍內(nèi)。如果是霍爾傳感器，還可以在電機(jī)運(yùn)行時(shí)，使用示波器檢測(cè)傳感器輸出的信號(hào)是否正常。正常情況下，霍爾傳感器輸出的是周期性的方波信號(hào)，其頻率與電機(jī)轉(zhuǎn)速有關(guān)。如果信號(hào)波形異常，如出現(xiàn)幅值不穩(wěn)定、頻率混亂或無(wú)信號(hào)輸出等情況，很可能是傳感器損壞。
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