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勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子換向器片間直流電阻增大引起的電刷火花
所謂“勵磁機(jī)”，是與同步發(fā)電機(jī)同軸旋轉(zhuǎn)的直流發(fā)電機(jī)。直流發(fā)電機(jī)發(fā)出的電供給同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵磁電流，這種勵磁方式，是同步發(fā)電機(jī)中最老而現(xiàn)在仍廣泛使用的同軸電機(jī)勵磁方式。同步發(fā)電機(jī)在正常運行中或事故狀態(tài)下，都需要調(diào)節(jié)勵磁電流以達(dá)到調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓與無功功率的目的，并維持與之并聯(lián)運行發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定性。勵磁機(jī)在運轉(zhuǎn)時，在電刷和換向器之間很難完全避免火花的產(chǎn)生，產(chǎn)生火花的原因有電磁、機(jī)械和化學(xué)等因素。在一定程度內(nèi)，火花并不影響電機(jī)的正常運行工作，若無法消除可允許其存在，如果所發(fā)生的火花大于某一程度，尤其是放電性的紅色電弧火花，會加速電刷與換向器的磨損，甚至勵磁機(jī)損壞，必須及時檢查糾正。要維護(hù)好勵磁機(jī)電刷的火花并非一件容易的事情，從我廠的發(fā)電機(jī)組運行情況來看，勵磁機(jī)電刷的火花一直在困擾著我們，而無法得到有效的解決，究其原因，有以下幾個方面：1.從污水處理站發(fā)出的硫化氫氣體，對銅導(dǎo)體污染腐蝕嚴(yán)重。
2.勵磁機(jī)生產(chǎn)制造廠家產(chǎn)品工藝技術(shù)有缺陷。
3.發(fā)電機(jī)組與鍋爐、煤場距離較近，粉塵大。
一、 勵磁機(jī)電刷火花原因分析
面對很多有關(guān)勵磁機(jī)電刷火花故障消除處理方法，大多數(shù)人由于對故障現(xiàn)象缺乏分析比較而茫然不知所措。其實，不同性質(zhì)的火花故障要用不同的方法來處理。例如：我廠發(fā)電機(jī)組投入運行近三年，其勵磁機(jī)電刷出現(xiàn)較大的火花，采用各種常規(guī)方法均無法得到有效的改善。勵磁機(jī)火花產(chǎn)生的原因，歸納起來主要有以下幾點：
1.電刷與換向器接觸不良。
2.刷握松動或裝置不正。
3.電刷的壓力大小不當(dāng)或不勻。
4.換向器表面不光潔，不圓或有污垢。
5.換向片間云母片凸出。
6.電刷位置不在中性線上。
7.電刷磨損過度，或所用牌號尺寸不符。
8.過載。
9.勵磁機(jī)底腳松動，發(fā)生震動。
10.換向極繞組短路。
11.電樞繞組與換向器脫焊。
12.有換向器繞組接反。
13.電刷之間的電流分布不均勻。
14.電刷分布不等分。
15.轉(zhuǎn)子平衡未較好。
二、 測量方法及判斷
針對用常規(guī)方法處理仍然不能解決勵磁機(jī)電刷火花的問題，后來停機(jī)時，用qj44型雙臂電橋測量勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子換向器各相鄰兩片之間的直流電阻值，如圖所示。要注意的是絕不允許在雙臂電橋處，用導(dǎo)線將c、p端連接改用兩根測試線測量，否則不能消除表筆與換向片間的接觸電阻對測量結(jié)果造成的影響。
測量前先用00# 水磨砂紙將換向器表面磨光，剔去片間殘留碳粉，再用壓縮空氣吹干凈勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子。換向器片用記號筆依次編號。
勵磁機(jī)是高速旋轉(zhuǎn)的設(shè)備，其轉(zhuǎn)子繞組會受到電動力和離心力的作用，雖然一直以來均是在額定參數(shù)下運行，但轉(zhuǎn)子繞組與換向器升高片的焊接口處是勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子的薄弱環(huán)節(jié)，且是采用傳統(tǒng)的焊錫工藝， 結(jié)合片間直流電阻測量結(jié)果，判斷轉(zhuǎn)子繞組與換向器升高片之間的焊接點虛松，致使端部導(dǎo)線疲勞，使接觸電阻增大，發(fā)熱量增加，加速接觸面的氧化，使接觸電阻進(jìn)一步增加，發(fā)熱量進(jìn)一步增大，如此惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣在高溫下燒損，對地弧光放電，而損毀勵磁機(jī)。勵磁機(jī)解體檢查的結(jié)果表明，轉(zhuǎn)子繞組的測試有關(guān)數(shù)據(jù)和判斷結(jié)論準(zhǔn)確無誤。
三、 處理措施
勵磁機(jī)制造廠家接受我方提出的改進(jìn)建議，將轉(zhuǎn)子繞組的升高
片焊口由原來的焊錫工藝改用氬弧焊接工藝，同時加強(qiáng)焊接口的絕緣水平和提高預(yù)防化學(xué)氣體腐蝕的能力。
采用氬弧焊接工藝勵磁機(jī)片間電阻，加強(qiáng)運行中設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，針對機(jī)組周圍環(huán)境粉塵較大及勵磁機(jī)電刷與換向器磨擦留下碳粉聚積較多的情況，加大對勵磁機(jī)進(jìn)行除塵處理的力度，每星期保持不少于二次用經(jīng)過過濾的壓縮空氣對勵磁機(jī)進(jìn)行吹塵工作。
從污水處理站揮發(fā)的硫化氫氣體，對銅換向器污染腐蝕嚴(yán)重的問題，已提請有關(guān)部門加快研究，在解決之前，對于每次停機(jī)維護(hù)保養(yǎng)，先用00#金相砂紙對勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子換向器進(jìn)行打磨，以消除其表面因化學(xué)氣體腐蝕而引起的接觸電阻增大，再用壓縮空氣吹塵及用電氣清潔劑清洗干凈。
四、幾點建議
1、縮短測量勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子繞組片間直流電阻的周期，可以較快發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子繞組阻值的變化情況，將各組繞組相互進(jìn)行比較并與歷年情況比較，可以有效地檢測出片間直流電阻缺陷。若周期過長，到大修時才測，不能及時發(fā)現(xiàn)片間直流電阻輕微的變化，此外應(yīng)注意測試值的歷年變化，縮短檢測周期。
2、對勵磁機(jī)電刷火花各種故障類型平時要善于綜合歸納，積累豐富的數(shù)據(jù)資料。同時要結(jié)合現(xiàn)場設(shè)備實際情況來進(jìn)行分析判斷。
3、勵磁機(jī)定期計劃解體大修也有負(fù)面影響，設(shè)備解體后發(fā)現(xiàn)狀態(tài)尚佳或僅有局部缺陷，常可運行一段時間。所以應(yīng)逐步由計劃檢修過渡到狀態(tài)檢修，根據(jù)設(shè)備狀態(tài)，決定是否需要和何時適宜預(yù)防性檢修，即狀態(tài)檢修。
五、實施效果
通過采取以上幾種防止勵磁機(jī)電刷火花發(fā)生的強(qiáng)有力的措施，其效果是比較明顯的。首先延長了設(shè)備的檢修周期，即根據(jù)設(shè)備情況進(jìn)行檢修，其次在其他發(fā)電機(jī)組同樣采用上述方法后，可有效地減少電刷火花故障的發(fā)生，保證了我廠機(jī)組的安全運行，為“多發(fā)滿供”打下了堅實基礎(chǔ)。滿負(fù)荷運行 換向器表面溫度 換向器火花等級 檢修周期檢修前 65～68℃ 2 每周一次檢修后 48～50℃ 每半年一次。
六、結(jié)束語
1998年至今，我們充分利用機(jī)組大小修及臨時檢修機(jī)會，多次測量勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子片間直流電阻，避免了勵磁機(jī)直流電阻增大而引起的電刷火花現(xiàn)象的發(fā)生，這有利于維護(hù)發(fā)電機(jī)組設(shè)備的安全運行，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。今后工作中，我們應(yīng)繼續(xù)縮短勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子片間直流電阻的測試周期，逢停必測，精心試驗，認(rèn)真分析，注意測試值的歷年變化，杜絕勵磁機(jī)因轉(zhuǎn)子直流電阻增大而導(dǎo)致的火花現(xiàn)象的發(fā)生。
參考文獻(xiàn)
1.《電工手冊》，上海科學(xué)技術(shù)出版社出版，1978年。
2.《電氣試驗》，武漢中試電力試驗設(shè)備有限公司出版，第23期，第28期，第30期。
論文出處(作者):【勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子換向器片間直流電阻增大引起的電刷火花】相關(guān)文章：
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