营口新一代天气雷达伺服系统电机故障浅析

孙永联 刘丙章 姚 文 崔福涛 吴 扬 原久淞

（营口市气象局，辽宁 营口115001）

营口新一代天气雷达出现“方位电机过温”、“俯仰跳变”报警，经过处理，现已工作正常。保障人员在故障处理后写了一点小小的总结，提出来与大家共享。

故障一：2007年3月29日，雷达停机，出现“方位电机过温”报警。

故障处理：

1）关闭雷达电源。用手触摸方位电机，温度过高。

2）检查方位碳刷，不能正常弹出。取出碳刷发现有2个碳刷弹簧被烧断。

3）和敏视达公司联系，等待厂家更换新电机。

4）更换新电机，开机运行检查，正常。

故障二：营口雷达出现“俯仰跳变”现象已经有一段时间，考虑到汛期的观测任务紧张，为确保雷达能够正常运行，于6月初对雷达进行彻底的汛期维护，重点对俯仰测速机处理，解决了雷达在体扫角度的俯仰跳变、在关机时不能正常PARK，并伴有巨大声响的问题。

根据营口雷达电机出现的故障，其现象归纳起来，主要表现在以下三个方面：

一、电机碳刷有打火现象；

二、电机弹簧有烧断现象；

三、电机长期运行后，测速机电阻值变大。

1 故障原因分析

1）电机碳刷打火的主要原因有：（1）接触不好，弹簧压力减小；（2）刷腔内有积碳，导致弹刷在刷腔内不能正常运动。

2）电机弹簧烧断的主要原因有：（1）导电头接触不良；（2）导线截面小。

3）测速机电阻值变大的主要原因有：（1）电刷导电性能差；（2）换向器表面氧化；（3）测速机刷腔内积碳，影响了测速机碳刷在刷腔内运动的灵活性。

2 故障处理部分

分析营口雷达出现的上述故障及故障原因，保障人员深知电机维护的重要性和必要性。要定期对电机进行检查维护：对电机四个碳刷和测速机碳刷内腔部分及电机表面作清洁，清洁时应注意碳刷内腔的整流子上不允许沾有油、水、金属等。当电机连续工作2个月时，应对电机碳刷和测速机碳刷进行一次清洁检查。

以下是维修人员维护电机部分内容。电机实物如图1、图2

图1

图2

3 维护及处理

3.1 电机碳刷部分

（1）取出电机碳刷

先找到电机下方4个碳刷的紧固压帽，旋下紧固压帽时，注意不要让弹出的碳刷掉下,要用手接住弹出的碳刷。在正常情况下碳刷支架的弹簧导电压片自身有能力会自动弹出电机刷腔一部份，并且有少量的碳末弹出。这说明碳刷支架弹簧弹力正常，碳刷能正常前进给电机转子供电。旋下紧固压帽后，如果碳刷支架的弹簧没有自动弹出电机刷腔，说明碳刷支架弹簧可能因刷腔内湿度大、有油污，工作时可能有打火等现象，导致碳刷支架的弹簧烧断。此时取碳刷时，要用手轻轻把烧断的碳刷支架弹簧抽出，在仔细检查刷腔和取出的碳刷是否有渗油和烧伤现象，如有渗油和烧伤现象，并用精密电子清洁剂或酒精清洗和维修，严重时应更换新的碳刷。

（2）碳刷清洁

天线罩内环境好的情况下，运行的积碳成干燥粉末，一般都积存在刷腔内，所以刷腔内碳末比较好清洁。用吹吸风机就可以吸出刷腔内碳末，不需要用电子清洁剂进行清洗。在日常维护时，把吹吸风机软管口对准电机碳刷的一个内腔，进行清洁，并同时另一人用手摇动电机手轮或推动天线慢慢转动，第一次天线按顺时针方向移动，依次清洁四个碳刷腔内。第二次让天线按逆时针方向转动，再次清洁四个碳刷腔内，可以多次重复，直到换向器表面露出干净紫红色为止。

（3）碳刷更换

新碳刷近似22mm长，当碳刷出现以下现象时，这个碳刷应及时更换：碳刷磨损到6mm长；刷线损坏或碳刷有裂纹；碳刷不能有效供电；碳刷弹簧或铜线烧坏；其它严重损坏现象。

（4）正确放置碳刷

把碳刷小心地放入电机刷腔时，看电机碳刷是否能自由进入电机刷腔内，把碳刷导电铜片的导向固定角，正确地插入电机刷腔，用手压住碳刷的导电铜片，不让弹簧弹出刷腔，再把碳刷帽安装好（如卸下碳刷没有对号安装，装好碳刷后可推动天线正反项转动几圈，让碳刷和电机换向器表面更好接触）。通电检查电机是否正常运转。刷腔如图3、图4。

图3

图4

3.2 测速机碳刷部分

营口雷达使用的是国产电机，测速机端盖是密封的（出于防尘的考虑），因此在清洁俯仰测速机解决“俯仰跳变”告警时很麻烦。

（1）进入到俯仰检修门，可见电机是横着安装在俯仰减速机后面。拧开电机供电的航空接头，用万用表测量电机上的插头，正常电机各个输出端的电阻值是：2个粗针是电机供电输入端对应字母为I、H电阻值一般在5Ω左右；2个细针对应字母为A、B是电机测速机输入端，天线在禁止状态下电阻值一般在24Ω至35Ω左右（当时测值已达到上千欧）；2个细针对应字母为E、F是电机温度传感器输入端，电阻值一般1Ω左右。如电阻值超出正常范围比较大，说明电机碳刷和转子接触端面有积碳和氧化物，应及时进行清洁维修，必要时需要更换碳刷及电机。

（2）因端盖密封，首先分别用扳手和螺丝刀拆下手轮和与测速机相连接的手轮支架（见图5）。

图5

（3）将固定电机组插座中的4个螺钉卸下，将与插座相连的导线焊开，并标记清楚每根导线的焊接位置。H，I接线很粗，不容易焊，很费劲。卸下测速机后端的联轴节，用内六角扳手卸下固定测速机端盖的6个螺钉，然后卸下端盖，注意在卸下端盖的过程中，不要将导线拽断。端盖拆卸很麻烦，因缺少2脚拆卸器，维修人员用了半个小时才将其取下。后将其密封盖车床掉，这样以后不用卸下就可以直接清洗测速机的换向器。电机电缆如图6。

图6

电机测速机的碳刷和换向器外观如图7。

图7

（4）测速机转子端面换向器表面上有黑色氧化物，用镊子夹住一小片细砂纸，贴在测速机换向器表面进行清洁，推动天线慢慢上下转动，使砂纸能够均匀打磨掉换向器表面的氧化层，直到换向器表面露出光滑干净紫红色为止。用砂纸磨掉换向器表面氧化层后，再用药棉沾上无水乙醇或用电子清洁剂对准测速机碳刷和测速机转子端面换向器进行清洁，清洁时一人需要在下面把天线同时拉动，把维修后的污染物清洁干净。清洗完成后，要特别注意测速机内的绝缘纸要保持原来的位置，绝对不允许碳刷上的导线与外壳短路。清洗过程如图8、图9。

图8

图9

（5）再次用万用表测量A、B两脚间的电阻值，应在24Ω至35Ω左右。超过40Ω应继续清洁。测量值为27Ω。

（6）将测速机端盖重新固定好。将导线焊到电机组插座的相应位置上，然后将电机组插座固定好。

（7）分别用螺丝刀和扳手安装上手轮支架和手轮，测速机维护完成。

以上是营口雷达保障人员在解决故障后总结的引发此类故障的一些原因及处理办法，并根据处理总结出日常电机维护的一些步骤和方法。保障人员根据电机的故障现象分析，认为如果天线出现不规则运转和震动，天伺噪音大或天线推着很沉等不正常现象时，需要停机对天伺设备的方位/俯仰减速机及方位/俯仰电机进行检查。在日常电机使用过程中，一定要定期对电机进行保养和维护。根据营口雷达站的工作环境，在雷达运行2个月后，应对电机碳刷和电机测速机碳刷进行检查和维护，使电机具有优良的运行稳定性能和技术状态，保持运转精度，延长电机使用寿命，减少故障的发生。

由于水平有限，不足或不恰当之处敬请批评指正。

［1］北京敏视达公司.中国新一代多普勒天气雷达CINRDA/SA用户手册.2004,11.