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小型直流电机电刷冒火的处理和分析池永 吉林热电厂 2003-08-041 设备状况 吉林热电厂5号发电机,为前苏联1958年产品,容量为50MW,型号为TB-60-2,冷却方式 为氢 外冷。以氢作为冷却介质的发电机组,氢的密封油系统起着至关重要的作用,密封油系统的 转机 为交流和直流密封油泵,当发电机前瓦油压低于110kPa后瓦油压低于115kPa时,联动备用泵 (交流泵运行时联动直流泵;直流泵运行时联动交流泵;两泵均未运行时,只联直流泵)。 1998年6月3日至26日进行5号发电机大修,由于原交、直流密封油泵漏油,而且效率低 ,机检更换了密封油泵,容量由6.0kW升至7.5kW,这样,原苏联安装的直流密封油泵电 机 及回路已不符合要求,需要重新设计安装。新安装的直流密封油泵铭牌为:JB1104-68,型 号为Z2-42,额定功率为7.5kW,电压为220V,额定电流为41.5A,额定转速为3000转/分, 励磁电压为220伏,励磁电流为0.65A,锡山市直流电机厂出品(立式电机)。2 处理经过 98年6月20日,电机到货后进行解体检查,首先进行了电枢绕组片间直 流电阻的测量,以及绕组的绝缘电阻和直流电阻的测量,均符合工艺规程的要求,然后安装 就位,起动后,电机电刷严重冒火,电流表满刻度(量程075A)。安装的回路,经再次检查 ,无问题。又对电刷几何中心线进行校核,没有大的变化。6月21日 ,把电机放到试验台进行试验。因电机刚出厂,且整体无缺陷,怀疑为接线故障(即换相极 绕组和串励绕组)。于是,甩掉串励绕组,加直流220V电源,空载起动正常,然后把串励绕 组的引线盒接头C1,C2反接,再次空载起动,无问题,带负载后,一切正常。(这说明C 2,C1与实际引线盒接反,应为左C1,右C2)3 故障分析3.1 直流电机本身起动电流大,当起动时,n=0,e=0,Ist=(u-e)/ra,一般直流电机r a很小,Ist可达到额定电流的1020倍,这样大的起动电流,将使电机受到不能允许 的电磁力和温升,并使换向严重恶化,而电机带负载起动时,又要求产生足够大的起动转矩 。我们采用电枢回路串变阻器起动(分两级甩电阻),将起动电流限制在允许的范围内,使转 速平稳上升,并具有足够大的转矩,能在较短时间内起动完毕。(此次更换的直流密封油泵 与6号发电机更换的直流密封油泵参数一致,只是厂家不同,6号发电机直流密封油泵更换时 ,我们采用就是此回路,回路图见图1。)所以,此次电刷冒火,经检查,我们认为起动回 路无问题,不是变阻器故障引起电流增加所致。HJ-通用继电器 ZC-直流接触器 TJ-通用继电器 1ZC-直流接触器 R-电阻器 2ZC-直流接触器 KG-*4/5HT6AHT5”-直流电流表 H1H2-换向极绕组接头 B1B2-并励绕组接头 C1C2-串励绕组接头图1 直流密封油泵电机回路图3.2 电刷质量不合格或型号不合适,电刷不在几何中性线,电刷压力不均匀以及电刷和电 枢接触面小,电机振动大,电枢不平衡等,都会导致电刷冒火。但此次处理时,我们分别排 除了上面各项原因,而且电机又是新电机,经过试验无先天缺陷,而电机起动时,电流表满 偏 ,且起动后仍满偏,所以我们怀疑是串励绕组接反。因为,此电机励磁方式属于积复励,并励绕组起主要作用,以保证空载时产生额定端电压,当有负载时,串励绕组起助磁作 用,以补偿负载时电枢反应的去磁作用和电枢回路的总电阻压降。当串励绕组接反时,其去磁 作用使 ?减小,导致e减小,使ia增加,更加剧了去磁作用。我们知道,在换向过程中,换向元件 中,有电抗电动势er和旋转电动势ek,两者方向相反。当电枢电流ia急剧增加时,换向元件 中的电抗电动势er也随之急剧增加,但是由于换向极铁芯中涡流的阻尼作用,使er比ek大很 多,形成严重的延迟换向,后刷边出现火花和电弧。此外,电枢电流ia增加,引起强烈的电 枢反应,使气隙磁场发生严重畸变,出现电位差环火,当电刷下的电弧被拉长到与电位差环 火汇合到一起时,最终导致环火,电机在很短时间内将被烧毁。e=er+ek (1)ik=e/(rb1+rb2) (2)ia=(u-e)/ra (3)e=cE?n (4)4
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