励磁机整流子冒火的原因分析及处理.doc

励磁机整流子冒火的原因分析及处理摘要：励磁机整流子冒火的原因很多，就整流子和电刷冒火原因及本厂的一些处理方法作一简单介绍。关键词：整流子冒火 原因 分析处理 引言：首先什么是励磁机的整流子？它有什么功效？什么原因使其冒火？励磁机的整流子也叫换向器, 它是和电刷一起构成励磁机的滑动接触，将电枢电流引出并转换成直流电势，最常见的整流子是拱形的，整流子由换向片、片间云母、v形环以及压圈套筒等紧固件组成。整流子最令人头痛的是冒火花，而令它产生火花的原因 又是多种多样，保持整流子不冒火花，保持优良的换向性能，是保证励磁机安全运行的重要条件。火花是电刷与整流子之间的放电现象，是励磁换向不良最明显的标志。轻微的火花释放能量不会对励磁机构成威胁，但强裂的火花能量将会破坏电刷与整流面的滑动接触，灼伤电刷镜面和整流面氧化膜，使磨损增加，并造成恶性循环，更有甚者，由于强烈的电刷火花使电刷磨道上空气游离，因电弧飞越而导致环火事故，对励磁机的安全运行构成威胁，甚至造成励磁机的严重损坏。良好的换向前提是电刷与整流子之间稳定的滑动接触，主要是保持整流子氧化膜的动态平衡所以必须满足必要的机械电气条件和适当的物理化学因素，励磁机整流子冒火 归纳起来有以下原因:1.电磁原因:1.1如果换向元件内的合成电势不等于零，也就是说电刷跨接于整流子表面铜条(换向片)之间有电位差，当电刷和整流面脱离时元件内的附加电流尚未为零，元件内的电磁能将以火花的形式表现出来。1.2电枢绕组脱焊或片间(匝间)短路造成电路不对称。1.3电刷不在几何中心线上,换向元件进入主极区而切割主磁通产生空载火花。2.机械原因：整流子表面工作状态不良。2.1碳刷和刷握之间的配合间隙不合适，如果间隙过大，电刷在刷握里就会左右前后晃动，影响接触稳定，使边缘磨损过大，如果间隙过小，会引起电刷在刷握中卡死，影响接触，使通过电刷电流不均匀。所以要根据电刷的厚度及宽度，根据励磁机生产厂家指标合理调节间隙。2.2电刷弹簧压力的调整。合适的电刷压力是保持电刷滑动接触的重要条件，电刷压力过小，将造成电刷跳动和接触压降不稳定。电刷压力过大，将造成机械磨损过大，机械磨损而产生的热能将使整流子温度过高。特别要注意的是各电刷弹簧压力应调整得基本一致，使各电刷电流分布均匀，防止个别电刷产生过热或产生火花，为此应选用同一牌号电刷并尽量选用上端部有绝缘板的电刷。在2000年5月，我厂2励磁机电刷冒火，火花等级为2级，经车削整流子后冒火还相当严重，于是我们怀疑是由碳刷压力不均匀引起，更换全部刷簧后冒火现象消失，只运行了半小时又死灰复燃。我们逐个检查电刷弹簧，发现刚换上去的刷簧有变色现象，而且刷簧变得很脆，是什么原因使之发热变脆而失去弹性？是电流。由于刷簧底部直接和碳刷接触，就等于和碳刷引线（刷辫）并联，有一部份电流经过刷簧，由公式：q=i2 rt使刷簧发热而失去弹性,使各电刷刷簧压力不一，电流分布更加不均匀。我们在刷簧和电刷之间粘贴上绝缘薄板后，冒火现象消失。2.3刷握和整流面距离应保持在2.5mm左右,使其和整流子处在同一轴线上并且连续的几对刷握必须沿轴线错位排列.使整流子的每条轨迹土都有相同数量正刷和负刷经过,这将减少凹凸的形成。2.4整流子不是真圆，换向片片间云母下刻不到位，云母片突出或粘附在云母沟两侧，换向片倒棱不直均会引起换向火花。2.5云母沟中积存碳粉会引起换向火花和闪烙。本厂一台和12mw发电机配套的励磁机型号为 zlg-70-30 , 在开机时经常发生“风短路”现象：按设计和励磁机电枢后的风叶角度，励磁机在运行时进风口应为由发电机侧进风，整流子侧出风。从而可以把磨出的碳粉从整流子侧吹出,但由于励磁机风扇安装问题开机时有时会出风口变成进风口,使碳粉集聚在整流子上和电枢内部.造成换向片短路而冒火花。为了解决进出口风反向问题，我们在开机时检查励磁机风向,如发生风短路，就用大功率吹风机对准进风口强迫吹风，来消除风短路现象。2.6电机振动：电机的振动也是造成滑动接触不稳定的一种原因。当整流子严重冒火时，必须用测振仪检查励磁机轴瓦，机座和碳刷架等部位们振动值，当励磁机功率大于30kw时，励磁机振动速度有效限值为2.8mm/s。2.7补偿绕组和换向极绕组极性接反和匝间短路：补偿绕组和换向绕组的主要作用一是抵消电枢反应减少主磁场畸变；二是产生换向电势，抵消换向元件中的电抗电势。当我们在机组大修，励磁机解体时要千万记住接线方式，否则补偿绕组和换向极一旦接反将使电抗电不仅不会被抵消，而且由于换向电势的叠加而增加了换向的难度，表现为空载时没有火花，小负荷时即出火花，随着负荷的增加换向火花迅速加大。当补偿绕组和换向绕组出现匝间短路时，由于换向电势不能完全抵消电抗电势，将会出现较严重的延迟换向而产生火花。3整流子周围环境原因：当整流子周围环境影响，温度过高或过低，湿度过高或过低，周围存在油雾或有害性气体和含尘量过高都会导致氧化膜平衡的破坏，无法形成正常的氧化膜而影响正常滑动接触而冒火花。励磁机整流子氧化膜建立的好坏直接影响换向的顺利进行。氧化膜是由于电刷和整流子之间滑动接触所发生的电化学过程,它可以减少整流子和电刷之间的摩擦系数，增加电刷和整流子之间的电阻率，增加电刷和整流子的接触压降，限制被电刷短路元件内部的短路电流，改善换向性能，而氧化膜的形成是一种动态平衡过程：建立磨损再建立再磨损。所以，我们要给该过程提供较有利的环境来维持动态平衡，但由于客观因素：如天气（温度、湿度）、油雾（励磁机紧靠轴瓦，轴瓦再运行过程中由于密封不严会有少量油滴渗出，而励磁机在运行过程中处于负压状态，进风口会吸入油雾）、尘埃等多种因素影响，会破坏该平衡，我厂#1机投产初期励磁机整流子冒火，多方查找原因，最后确认为励磁机吸入油雾并粘附在整流子上影响氧化膜的形成导致换向不良碳刷冒火。为减少油雾吸入，在#4瓦上加高了排油烟管，安装后消除了整流子冒火，后有在#2机#4瓦上加高了排油烟管,有效防止了因油雾而导致整流子冒火，在每年霉雨季节,空气湿度增大。我们采用加热干燥进风的办法，减少空气湿度增大对氧化膜形成的影响，具有明显的效果。为了防止尘埃对励磁机整流子的影响，我厂 从1999年