整流子和滑环上电刷产生火花的原因及消除办法11资料

1、整流子和滑环上电刷产生火花的原因及消除办法QF-6-2 型发电机是我厂非常重要的节能环保装置，年发电量约 三千万度，为工厂节约电费近一千五百万元。发电机的安全、稳定运 行对我厂利润指标的完成有着非常重要的意义。励磁系统的主要作用供给同步发电机励磁绕组直流电源， 它的正 常运行对发电机可靠的发供电起着重要的作用， 它对同步发电机的作 用主要是：（1）调节励磁，可以维持电压恒定。（2）可以使各台机组无功功率合理分配。（3）采用完善的励磁系统及其自动调节装置，可以提高输送功率 极限，扩大静态稳定运行的范围。（4）在发生短路时，强行励磁又有利于提高动态稳定能力。（5）在暂态过程中，同步发电机的行为在很

2、大程度上取决于励磁 系统的性能。我厂QF-6-2型发电机采用的是ZLG-45型同轴直流励磁机提供直流电源。直流发电机供电的励磁方式， 目前在中小型发电机组上仍广 泛应用，这种励磁方式有着独立、稳定、励磁响应速度较快的特点， 但由于存在换相器（即整流子）和电刷，所以维护工作量较大，可靠 性较差。尤其是整流子和滑环上电刷火花的产生， 对励磁系统的稳定 运行造成非常大的影响， 如何消除电刷下的火花， 一直是一个老大难 问题。在电力生产企业， 每年都会出现多起因整流子或滑环上电刷故 障引发的停机事故， 给企业造成较大的经济损失。 因此对励磁系统进 行经常的检查、维护是十分必要的，运行人员应按照运行规程

3、要求的 项目，认真进行工作。下面，我结合自己多年的实践工作经验，就整 流子和滑环上电刷产生火花的原因和消除办法作一详尽论述。一、对火花的认识整流子和滑环上电刷产生火花的原因很多，归纳起来有电磁性 原因、机械性原因、化学性原因等。在正常情况下电刷下有微弱的火 花并无危害，这是不可避免的。但如果火花范围大和程度剧烈，将会 灼伤整流子、滑环和电刷，甚至会使励磁机、发电机无法正常运行。 关于火花强弱程度和是否容许电机继续运行，应根据火花等级来判断（表1）。按照我国技术标准，电刷下火花可分为五级，电机正常运表1火花级别火花程度换向器和电刷的状态1无火花换向器上无黑色痕迹，电刷上 无灼痕11/4电刷边缘有

4、微弱的点状火花11/2电刷边缘有轻微的火花换向器上有黑色灼痕，但容易 用汽油擦去，电刷上有灼痕2电刷边缘的大部分有较大的火花换向器上有黑色灼痕，但不能 用汽油擦去，电刷上有灼痕3电刷的整个边缘有强烈的火花，而 且有大火花飞出换向器严重发黑不能用汽油 擦去，而且电刷有烧焦和损坏行时，火花不应超过 1又1/2级。短时过载，火花不应超过 2级，3 级火花是“危险的火花”。在发电机正常运行中，若电刷的滑出边常 常出现较小的白色或天蓝色点状火花，且范围较小，这是没有危险的。如在较多的电刷下有浅黄色而又细长的火花时，表示换向不正确。如 果火花为绿色，电刷接触面上有铜燃烧微粒，表示电刷跳动，这是由 于云母片

5、突出或整流器不圆等原因引起的。当电刷运行良好时， 整流器和滑环表面应有光泽的氧化膜 （无烧 坏的发暗或发黑的斑点） 。这层均匀、适度、稳定的氧化膜，改变了 电刷与整流器或集电环的接触特性、减少了摩擦、降低磨损、延长使 用寿命。 氧化膜是一种复合薄膜， 其组成成分与电刷型号及集电环的 材料成分有关。氧化膜的正常厚度在8100nm 的范围内，一般为25nm. 这层氧化膜的存在， 可提高铜片的耐磨性， 同时对消除火花有 着非常重要的作用，是电机运行良好的主要标志之一。二、励磁系统设备及其参数介绍我厂QF-6-2型发电机额定电压 6300V，额定电流688A，励磁电 压110V，励磁电流235A。 Z

6、LG-45型励磁机容量为 45KW，额定电 流300A，额定电压150V。整流子、滑环上碳刷采用上海摩根碳制品有限公司生产的D172型碳刷其技术参数见（表2）o整流子上碳刷规格为20 X 32 X 40, 正负级各有 6 块，共 12 块。由以上电刷的技术参数、规格我们知道， 整流子上每块电刷允许流过的最大电流约为76A ,在励磁机额定运行状态下每块电刷流过的电流是50A，由此可见，正常运行下，每块电刷的载流量是足够的。碳刷在整流子上得排列分布见图（ 1 ），重合 值 a 约为 3 5 毫米，这是为了整流子表面磨损均匀，避免整流子表 面出现沟槽。整流子上电刷压簧采用丹东恒力弹性元件厂生产的 H

7、V2C23 1.5 公斤型。滑环上电刷的规格是25X 32X 60,正负极各4块。我们由电刷 参数、规格同样可知道，滑环上每块电刷允许流过的最大电流是96A,发电机额定运行状态下，每块电刷流过的电流是58.7A。可见，滑环上电刷的载流量也是足够的。 滑环上压簧同样是丹东恒力弹性元件厂 生产的，型号是HVC 102-1.85公斤。滑环与电刷滑动接触时会产生高 热，为了散热良好，两个滑环表面车有螺纹，这样，一方面增加了散 热面积，加强冷却。另一方面是为了改善同电刷的接触，而且也容易 让电刷的粉末沿螺旋状沟槽排出。靠发电机侧滑环上的螺纹是左旋 的，靠励磁机侧滑环上的螺纹是右旋的。在我厂，靠发电机侧的

8、电刷 是负刷。表2长度摩擦系数正压力接触压降电流密度额定电流最高速度电阻率L/mmkP/Pa E/vI/ (A/cm2)I/Av/ (m/s)p/ Q .m609.8 X 25000.251.2512967012X 10-6三、整流子和滑环上电刷产生火花的具体原因及消除、预防办法。首先，就发电机在运行中整流子或滑环上发生火花的情况进行论 述：1、整流子和电刷表面不清洁或有油污，根据不洁程度，可能在个别 电刷上，也可能在全部电刷上发生火花，电刷烧伤严重。处理办法：1）用白布浸少许酒精擦拭整流子； 2）用干净的白布 擦电刷表面；3）在研磨工具上，覆以细玻璃砂纸（00号）研磨整流 子。预防措施： ：

9、1）勤清扫、吹灰，保持碳刷及整流子、滑环光面 清洁，根据我厂发电机现场湿度偏大、粉尘偏多、汽轮机与励磁机轴 承座油气蒸发较多的特点， 我制定了发电机特级维护措施， 规定每日 早晨交接班后用白布擦拭整流子表面， 以保持整流子表面清洁。 每周 一次用无水分、油和杂质的干净压缩空气对整流子、滑环、刷架、励 磁机本体、励磁机轴承底座进行吹扫，需要注意的是，压缩空气的压 力要小于 0.3MPa 。2）若遇大风天气，或过后必须及时清扫。再就是 在春季扬沙和飘絮的季节， 要执行每日早晚交接班各一次的特级维护 制度，每周对发电机吹扫两次。2、电刷压力不均匀造成电流分布不均匀。 处理办法：更换过热的电刷和压簧

10、预防措施：电刷压力的不同会对电刷的接触电阻产生影响，从 而造成电刷电流分布不均匀。虽然我们在整流子（滑环）电刷上使用 的是压力为 1.5 公斤（ 1.85 公斤）的恒压弹簧，但仍要定期检查电刷 压力， 现在每周一次用弹簧秤检查电刷压力， 特别要使各电刷的压力 均匀， 其差别不能超过 10%，如果发现压力达不到规定要求， 要及时 进行更换。如果在运行中发现压簧有变色发黄的痕迹， 更要马上更换。3、电刷磨短处理办法：更换新电刷 预防措施：日常维护中要检查电刷的磨损情况，将摩擦面距离 铜辫小于 20mm 的电刷进行更换， 但每次在同一极上更换的电刷块数 应不超过两块，使用的电刷牌号必须一致。4、不同

11、牌号的电刷混用，电刷太硬或材质不良 处理办法：查清电刷牌号，使用规定牌号电刷 预防措施：不同牌号的电刷混用会造成刷间电流分配不均。因 为我厂只选用上海摩根碳制品有限公司生产的 D172 型电刷，所以这 个问题不会出现。 但由于每一次购进的电刷质量都有差异， 尤其是电 刷硬度差异较大， 有可能出现某一批次的电刷不适宜使用， 这种情况 下，要把该批次电刷及时清出库房，以免和其他批次电刷搀杂使用。 通过几年来的实践，我厂发电机电刷硬度保持在911 洛氏比较适宜。5、电刷在刷握中摇摆或电刷卡涩不能上下移动，火花随负荷而 增加。处理办法：检查电刷在刷握内的情况，能否上下自由活动，更 换摇摆的和有卡涩的电

12、刷。如果刷握有烧毛、损坏现象，应修理或更 换刷握。预防措施： 1）每次更换电刷时，研磨电刷使其与整流子接触面 良好的同时，要使电刷在刷握内可自由上下移动，若发现有卡涩，要 均匀研磨电刷的四周，其上下端尺寸误差不得大于0.05mm,电刷在刷握内应有 0.10.2mm 的间隙。 2）刷握的下边缘和整流子（滑环） 工作面的间距应保持在 2-3mm，如果距离过大，电刷会跳动、摆动。 3）检查刷握内应光滑，无烧毛、损坏现象，确保电刷在刷握内能滑 动自如，否则应修理或更换刷握。6、刷握固定不牢，发生松动或振动。电刷和引线、引线和接线 端子间的连线松动，发生局部火花处理办法：检查电刷、刷辫、刷握等各部分的接

13、触、连接情况， 发现有螺丝松动的现象要及时紧固， 避免电刷运行状况恶化， 引发环 火。预防措施：定期检查各部分连线的连接和螺丝的紧固情况，尤 其是在发电机检修工作完成后或发电机过负荷、振荡等故障发生之 后，要进行认真检查，及时消除隐患。7、整流子片间绝缘云母片凸起 处理办法：用干净白布或 0 号金相砂纸擦拭凸起部位，如无效 果可用专用细沙石进行研磨。预防措施：整流子片间云母绝缘应低于铜片1-1.5mm，修成圆角或倒角。在运行中，要选用硬度合适的电刷，以免整流子磨损严重。 再就是要保证检修质量。8、整流子不圆或表面不平处理办法： 在停机时检查整流子的状态， 用千分表测量整流子表 面的摆度（最大值

14、与最小值之差） ，不应超过 0.05mm（3000r/min）； 整流子表面的凹凸不平，不应超过 0.5-1.0mm，否则，应进行车磨。预防措施：选用 9-11 洛氏硬度的电刷，避免因电刷太硬，整流 子磨损严重；为了使整流子的磨损均匀，如图（ 1 ）电刷应错开排列； 根据已有资料，如果整流子磨损严重，可在其表面镀上一层铬，会提 高整流子的耐磨性。9、电刷振动，火花随振动大小而不同。其原因可能如下：整流 子磨损不均匀，片间云母突出，电刷松弛，机组振动等处理办法：首先要查明电刷振动的原因，如果是前三个原因， 依据上面已经提到的办法进行处理。 如果机组发生振动， 排除转子回 路发生两点接地等电气原因

15、， 要会同汽机运行人员认真检查， 找出原 因，进行处理。预防措施：对发电机组认真维护，认真巡检。10、发电机转子电压超过限额处理方法：将转子电压降低 预防措施：在发电机运行中，一定要认真监盘，勤调整无功。 下面再就发电机检修后发生火花的情况作详细论述：11、一部分电刷研磨不良，其表面未能全部工作处理方法： 重磨电刷或使发电机在轻负荷下运行一段时间， 一直 到电刷磨好为止，新研磨好的电刷接触面不小于75%。12、电刷装置的位置有偏差 处理方法：重新配置刷框位置， ，使各组电刷对称，位于整流子 的电气中性上，距离偏差值不大于 1mm.13、各整流区之间的距离不均匀 处理方法：沿圆周检查各电刷间的距

16、离，必要时应进行找正，使 其误差在 0.5mm 以内。14、电枢与磁极间的气隙不均匀处理方法： 调整气隙， 使每个磁极与转子间的间隙偏差不大于平均值的 5%15、电刷引线回路中的接触电阻大，造成负荷分配不均匀处理方法：检查电刷与铜辫的接触及引线回路中各螺丝是否上 紧，接触是否良好。16、换向极连接不正确处理方法： 检查磁极极性， 换向极的极性应当是在电枢转动时电 枢线圈先通过同极性的换向极，然后通过其主极。17、整流子表面氧化膜未很好建立 处理方法；在轻负荷下持续运行，逐渐增加转子电流，使其建立 氧化膜。18、由于压簧与电刷没有绝缘，电流流经压簧使其发热变软，失 去弹性处理方法：将压簧与电刷绝

17、缘，如压簧已失去弹性，必须更换 预防措施：在发电机检修过程中，要严格遵守检修规程中的质 量标准，按照检修工艺完成检修项目。质量验收过程要本着认真、负 责的态度把好质量关。只有这样，才能保障检修工作的顺利完成，保 障发电机组的安全、稳定运行。除了上面提到的产生火花的常见原因，还有一些其他因素，也 会使电刷下产生火花。电刷的磨损与电刷的电流密度、电刷的温度、 周围气体、电刷质量有关，所以，电刷牌号不要轻易更换，且电刷电 流密度最大值不应超过 10-12A/C m2,电刷温度以50-70 C为最合适， 如周围空气中含有化学气体， 则整流器表面的氧化膜容易被破坏， 如 周围空气中的湿度较大时，由于电解

18、作用，也易使整流器（滑环）和 电刷表面出现 2-3 mm宽的条沟和明显的高低不平现象。如果整流器 （滑环）表面沾油后，也容易产生上述条沟现象。因此，要用干净的 白布经常檫拭整流器（滑环）工作表面。整流器若有片间短路，应清 除片间云母槽内的碳末。励磁机和转子回路内部故障，这样的电路、磁路上的问题，同样 是引起火花的一个重要因素， 但一般很少出现。 如电枢绕组断线或接 头脱焊；电枢绕组与整流器接头松动；电枢绕组内匝间短路；主磁极 线圈有匝间短路；换向磁极线圈有匝间短路；换向磁极位置有偏移； 发电机转子线圈匝间短路； 灭磁开关主触头接触电阻大等。 这些故障 一旦发生，电刷打火的同时，控制盘上的无功指示、转子电压、电流 指示等就会发生变化，现场电机的声音、各部分温度也会发生变化， 将影响到发电机的安全运行。 所以在日常工作中， 要把控制盘面上的 表计指示和现场发电机的运行工况 （电机的声音、 振动、各部分温度） 与消除火花的工作结合起来， 进行综合判断， 才能找出火花产生的真 正原因，从而将火花控制在合理范围之内。四、火花消除过程中应注意的问题1、电刷下出现火花时，应首先用干净的白布檫拭整流器和滑环 表面，再观察效果。2、如果发现电刷边缘脱落较多时，应及时更换同牌