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励磁机电刷火花的产生原因及解决方法

单位：北京东方石油化工有限公司东方化工厂
作者：李常英

摘要
发电机作为东方的重要利润增长点，同时为生产设备的运行起到了重要的保障作用。励磁机是与同步发电机同轴旋转的直流发电机。直流发电机发出的电给同步发电机提供励磁。励磁机在运转时，在电刷和换向器之间很难完全避免火花的产生，产生火花的原因有电磁、机械和化学等因素。在一定程度内，火花并不影响电机的正常运行工作，若无法消除可允许其存在，如果所发生的火花大于某一程度，尤其是放电性的红色电弧火花，会加速电刷与换向器的磨损，甚至励磁机损坏，必须及时检查纠正。如果能够减小励磁机转子片间直流电阻，尽量避免励磁机直流电阻增大而引起的电刷火花现象的发生，则能够有效地延长电刷使用周期，减小电网波动，提供稳定，优质的电能。

关键词：励磁机，换向器，火花，转子直流。

励磁机转子换向器片间直流电阻增大引起的电刷火花
所谓“励磁机”，是与同步发电机同轴旋转的直流发电机。直流发电机发出的电供给同步发电机转子励磁电流，这种励磁方式，是同步发电机中最老而现在仍广泛使用的同轴电机励磁方式。同步发电机在正常运行中或事故状态下，都需要调节励磁电流以达到调节发电机电压与无功功率的目的，并维持与之并联运行发电机的稳定性。励磁机在运转时，在电刷和换向器之间很难完全避免火花的产生，产生火花的原因有电磁、机械和化学等因素。在一定程度内，火花并不影响电机的正常运行工作，若无法消除可允许其存在，如果所发生的火花大于某一程度，尤其是放电性的红色电弧火花，会加速电刷与换向器的磨损，甚至励磁机损坏，必须及时检查纠正。要维护好励磁机电刷的火花并非一件容易的事情，从我厂的发电机组运行情况来看，励磁机电刷的火花一直在困扰着我们，而无法得到有效的解决，究其原因，有以下几个方面：
1.从污水处理站发出的硫化氢气体，对铜导体污染腐蚀严重。
2.励磁机生产制造厂家产品工艺技术有缺陷。
3.发电机组与锅炉、煤场距离较近，粉尘大。
一、励磁机电刷火花原因分析
面对很多有关励磁机电刷火花故障消除处理方法，大多数人由于对故障现象缺乏分析比较而茫然不知所措。其实，不同性质的火花故障要用不同的方法来处理。例如：我厂发电机组投入运行近八年，其励磁机电刷出现较大的火花，采用各种常规方法均无法得到有效的改善。励磁机火花产生的原因，归纳起来主要有以下几点：
1.电刷与换向器接触不良。
2.刷握松动或装置不正。
3.电刷的压力大小不当或不匀。
4.换向器表面不光洁，不圆或有污垢。
5.换向片间云母片凸出。
6.电刷位置不在中性线上。
7.电刷磨损过度，或所用牌号尺寸不符。
8.过载。
9.励磁机底脚松动，发生震动。
10.换向极绕组短路。
11.电枢绕组与换向器脱焊。
12.有换向器绕组接反。
13.电刷之间的电流分布不均匀。
14.电刷分布不等分。
15.转子平衡未较好。
二、测量方法及判断
针对用常规方法处理仍然不能解决励磁机电刷火花的问题，后来停机时，用QJ44型双臂电桥测量励磁机转子换向器各相邻两片之间的直流电阻值。要注意的是绝不允许在双臂电桥处，用导线将C、P端连接改用两根测试线测量，否则不能消除表笔与换向片间的接触电阻对测量结果造成的影响。

测量前先用00#水磨砂纸将换向器表面磨光，剔去片间残留碳粉，再用压缩空气吹干净励磁机转子。换向器片用记号笔依次编号。
励磁机是高速旋转的设备，其转子绕组会受到电动力和离心力的作用，虽然一直以来均是在额定参数下运行，但转子绕组与换向器升高片的焊接口处是励磁机转子的薄弱环节，且是采用传统的焊锡工艺，结合片间直流电阻测量结果，判断转子绕组与换向器升高片之间的焊接点虚松，致使端部导线疲劳，使接触电阻增大，发热量增加，加速接触面的氧化，使接触电阻进一步增加，发热量进一步增大，如此恶性循环，最终导致励磁机转子绝缘在高温下烧损，对地弧光放电，而损毁励磁机。励磁机解体检查的结果表明，转子绕组的测试有关数据和判断结论准确无误。
三、处理措施
励磁机制造厂家接受我方提出的改进建议，将转子绕组的升高
片焊口由原来的焊锡工艺改用氩弧焊接工艺，同时加强焊接口的绝缘水平和提高预防化学气体腐蚀的能力。
采用氩弧焊接工艺励磁机片间电阻，加强运行中设备的维护保养，针对机组周围环境粉尘较大及励磁机电刷与换向器磨擦留下碳粉聚积较多的情况，加大对励磁机进行除尘处理的力度，每星期保持不少于二次用经过过滤的压缩空气对励磁机进行吹尘工作。
从污水处理站挥发的硫化氢气体，对铜换向器污染腐蚀严重的问题，已提请有关部门加快研究，在解决之前，对于每次停机维护保养，先用00#金相砂纸对励磁机转子换向器进行打磨，以消除其表面因化学气体腐蚀而引起的接触电阻增大，再用压缩空气吹尘及用电气清洁剂清洗干净。
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