什么是有刷电机环火?其产生的原因及防止措施


有刷电机在某些恶劣的负载条件下运行时,正、负极性电刷之间可能形成—股强烈的环形电弧,同时伴有闪光与巨响,这种现象称为环火。

有刷电机的环火的危害

环火相当于电枢绕组通过电刷直接短路,具有很大的破坏性。它会灼伤换向器表面与电刷,甚至烧坏电枢绕组。电弧还可能由换向器表面飞越到换向器前压圈、机壳面造成电机接地,其强烈闪光也会伤害运行人员。

有刷电机产生环火的原因

当电机承受剧烈的冲击负载或发生突然短路故障时,换向极磁路饱和加上在暂态过程中的涡流阻尼效应,将使换向处于严重延迟状态,后刷边可能出现电弧,加上换向器的旋转和电动力的作用,电弧被机械地拉长,当电弧被拉长到一定的长度达某换向片时,若该换向片与电刷间的电位差小于为维持该长度电弧不熄灭所必需的电弧电压,则电弧将自行熄灭。但若一次熄弧后,由于附近空气已被电离,接着产生的电弧将更为强烈,为维持该长度电弧不熄所需的电孤电压值也将随之降低,从而使电弧有继续被拉长的可能。另一方面,电枢电流的急剧增加使气隙磁场畸变更为严重,换向器片间电压的最大值也将显著增大。此时,若片间积有炭粉和金属粉末,将在某些换向片间产生电位差火花或小电弧放电。由于电弧放电使周围空气电离,可能使已经通过最大片间电压区的小电弧维持不熄灭。若电弧扩展所及的两换向片之间的电位差足以维持电弧不熄灭,则它有可能继续扩展,并与其后续形成的小电弧进一步扩展成长弧。这样,在一定条件下,电刷火花与电位差火花可能汇合在一起,发展成一股跨越正、负极性电刷之间的电弧。形成环火。

有刷电机产生环火的原因及其形成过程比较复杂。在某些情况下、即使负载稳定,换向良好,仅由于片间电压过高也可能形成环火,甚至在空载情况下,由于换向器表面不干净,换向片边缘存在毛刺或倒角不良引起尖端放电而出现环火。

防止有刷电机产生环火的措施

1.装置补偿绕组。利用补偿绕组对电枢磁动势进行补偿。以消除气擦磁场的过度畸变,从而使片间电压的最大值降低,减少产生电位差火花的可能性,有利于抑制电位差火花和电刷火花的扩展。

2.采用偏心主极气隙。主极气隙由主极中心线向两侧逐渐增大,使电枢磁动势较大处相应具有较大的气隙,可降低由电枢反应所引起的气隙磁场畸变程度,使片间电压的最大值减小。

3.设置隔弧装置。在不同极性刷杆之间,装置由耐弧材料所制或的绝缘隔板。可机械性地限制电弧的扩展。此外,增大换向器对地绝缘距离,在换向器外侧装设绝缘隔板以防止对地产生电弧,也能减轻环火造成的后果。

4.采用快速断路器。当电机的电流达到危险值时。用快速断路器切断外电路。如快速断路器能在电弧扩展到相邻电刷之前断开,可起防止环火的作用,即使在环火发生后断开,也能减小电机的损坏程度。

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