【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 邊釋放出來(lái)，造成電刷后刷邊火花嚴(yán)重，從而形成環(huán)火。在換向回路中的電勢(shì)也是產(chǎn)生電磁原因： 電抗電勢(shì)電樞繞組元件中通過(guò)電流時(shí)，在元件的槽部和端部將產(chǎn)生漏磁通。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，當(dāng)閉合回路中磁鏈變化時(shí)，將產(chǎn)生反電勢(shì)，力圖阻止磁鏈的變化，即阻止電流的變化，這種反電勢(shì)稱(chēng)為電抗電勢(shì)。電抗電勢(shì)的方向與換向前的電流方向一致，即換向元件中電抗電勢(shì)的作用是阻礙電流換向的。 電樞反應(yīng)電勢(shì)電機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí)，除了主磁場(chǎng)外，還存在電樞磁場(chǎng)，如圖51所示。在幾何中心線處，主磁場(chǎng)等于零，但存在著較強(qiáng)的電樞磁場(chǎng)。當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)，處于幾何中心線上的換向元件，將切割交軸電樞磁場(chǎng)而產(chǎn)生電樞反應(yīng)電勢(shì)。根據(jù)右手定則可以判斷的方向也是與換向前的電流方向相同，即和方向一致，都是阻礙電流換向的。 圖51 電樞反應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 換向電勢(shì) 上述所討論的兩個(gè)電勢(shì)和，是沒(méi)有安裝換向極的電機(jī)中換向元件所感應(yīng)的電勢(shì)，它們都是阻礙電流換向的。為了改善換向，容量在1kW以上的直流電機(jī)都安裝有換向極，換向極安裝在幾何中心線上。換向極極性應(yīng)正確，以使它的磁勢(shì)與交軸電樞反應(yīng)磁勢(shì)相反，如圖3所示。這樣，當(dāng)換向元件切割換向極磁場(chǎng)時(shí)，感應(yīng)產(chǎn)生換向電勢(shì)，其方向與和ea相反，用來(lái)抵消和對(duì)換向的不利影響。因此 ，當(dāng)電機(jī)換向時(shí)，換向元件回路內(nèi)合成電勢(shì)等于以上電勢(shì)之和，即=+。當(dāng)換向電勢(shì)選擇的合適，使=+，恰好可以相互抵消時(shí)，換向元件中的合成電勢(shì)=0，此時(shí)電機(jī)能得到滿意的換向。如果換向極磁場(chǎng)不合適，則合成電勢(shì)就不等于零，這時(shí)在換向元件中將產(chǎn)生附加電流。過(guò)大的附加電流會(huì)使電機(jī)換向惡。 機(jī)械原因牽引電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中受到強(qiáng)烈的振動(dòng)，換向器轉(zhuǎn)子和電刷裝置不良引起的火花我們稱(chēng)為機(jī)械火花。我們可以分為兩大類(lèi)：換向器及電機(jī)旋轉(zhuǎn)部分的缺陷（1）個(gè)別換向片或云母片凸出；（2）換向器偏心、換向器升高片連接處斷開(kāi)、換向器松動(dòng)，換向片有高低；（3）換向器工作表面污染、工作變形、有毛刺、癍痕和拉傷溝紋等；（4）附加極調(diào)整不良；電刷裝置的缺陷（1）電刷接觸面研磨的不要光滑，接觸不良或只是局部接觸；（2）電刷在刷盒中間隙不合適，造成跳動(dòng)，傾斜或卡死現(xiàn)象；（3）電刷上壓力不適當(dāng)；（4）刷握裝置不穩(wěn)固，造成刷握位置偏離幾何中心線；（5）刷架的定位不準(zhǔn)確或安裝不牢固；（6）碳刷型號(hào)不適合電機(jī)。 產(chǎn)生機(jī)械火花的原因是多種多樣的，有時(shí)是幾種原因同時(shí)起作用，有時(shí)只是一種原因一旦出現(xiàn)火花，應(yīng)仔細(xì)觀察和具體分析。 化學(xué)原因直流電機(jī)工作環(huán)境屬于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，通常存在各種腐蝕性氣體或物質(zhì)，存在著水汽、油霧、粉塵等，直流電機(jī)工作時(shí)在直流電的作用下，換向片和電刷將產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，正常層氧化亞銅薄膜、具有較大的電阻，可以減小附加電流；在水蒸氣較多或其他有害氣體中運(yùn)行的電機(jī)，這層氧化亞銅薄膜很容易遭到腐蝕而破壞，引起附加電流和火花增大，破壞換向片的換向性能，從而使換向火花增大，這就是換向火花產(chǎn)生的機(jī)械原因。薄膜的形成、化學(xué)成分及作用換向器滑動(dòng)面的薄膜是電刷與換向器接觸并在相對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中逐漸形成的。由于大氣中有水蒸汽，使電刷和換向器表面都覆蓋著一層水膜。隨著膜的不斷加厚，新生膜的速度也逐漸減慢，直到一定的厚度為止。這樣，換向器滑動(dòng)面的氧化膜就形成了。碳膜附著物在吸收空氣中的水分之后能產(chǎn)生良好的潤(rùn)滑作用，減小電刷與換向器之間的磨耗，使電刷運(yùn)行穩(wěn)定。減小或消除機(jī)械性火花。不正常的換向趨薄膜換向器薄膜并非靜止不變。直流牽引電動(dòng)機(jī)和脈流牽引電動(dòng)機(jī)在換向不良、內(nèi)部發(fā)生故障或者在高原缺氧、干燥以及周?chē)諝庵杏心撤N化學(xué)氣體的環(huán)境中運(yùn)行時(shí)，都會(huì)使換向器表面薄膜遭到破壞，出現(xiàn)異常狀態(tài)。不正常的換向器薄摸，主要有以下幾種：（1）換向器薄膜產(chǎn)生黑片黑片是指換向片工作表面出現(xiàn)無(wú)光澤的黑膜。如果整個(gè)換向器表面都發(fā)黑，表明電機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)，火花達(dá)到2級(jí)或以上，此時(shí)必須對(duì)該電機(jī)進(jìn)行換向調(diào)整。通常換向器表面只是部分換向片發(fā)黑，分為有規(guī)律和無(wú)規(guī)律分布兩類(lèi)。①有規(guī)律分布的黑片有規(guī)律分布的黑片是指沿?fù)Q向器圓周，按一定的間隔距離，在換向器表面出現(xiàn)的黑片。按槽節(jié)距分布的黑片，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因主要有：電刷或換向極黑片的分布不等分；電刷未主極中心線上；換向極氣隙特別是第二氣隙不合適；換向極繞組或補(bǔ)償繞組匝間短路等。②無(wú)規(guī)律的換向片發(fā)黑換向器工作表面上無(wú)規(guī)律的換向片發(fā)黑，大多是由于機(jī)械方面的原因，使電刷與換向器表面接觸不良引起的。（2）換向器產(chǎn)生條紋和溝壑等條紋是指沿?fù)Q向器圓周表面形成的有明暗色調(diào)變化的平行圓環(huán)，其寬度是不規(guī)則的。條紋的繼續(xù)發(fā)展會(huì)在換向器表面產(chǎn)生溝槽。條紋的形成是由于電刷接觸面上局部電流比較集中或電刷的機(jī)械摩檫作用，使局部薄膜變薄或消失而造成的。電刷接觸面上沉淀有銅離子，或者電刷成膜性能差、結(jié)構(gòu)不均勻、含有較硬的雜質(zhì)等，均易引起條紋，甚至發(fā)展成為溝槽。（3）電刷軌痕這是指平行的電刷軌道之間在色調(diào)上的不同。其主要原因有：同一刷握內(nèi)各并聯(lián)電刷之間的電流分配不均勻；電刷壓力相差太大；并聯(lián)電刷牌號(hào)不同；電刷高度相差太大；個(gè)別電刷與刷盒連接不良等。（4）換向片被氧化、有銅毛刺 銅毛刺是指在換向片邊緣出現(xiàn)象碎片一樣的毛刺，它們逐漸發(fā)展成薄銅片延伸至云母槽內(nèi)。銅毛刺繼續(xù)發(fā)展，會(huì)使相鄰的換向片短路，此時(shí)銅薄片被燒掉，在兩換向片邊緣處出現(xiàn)一些麻點(diǎn)，嚴(yán)重時(shí)，可能引起環(huán)火。銅毛刺是由于電刷滑行過(guò)程中的壓延作用和電刷振動(dòng)時(shí)的捶擊作用形成的。如果換向器表面沒(méi)有形成薄膜層，電刷的摩擦作用顯著增加，在此機(jī)械力的作用下，容易發(fā)生銅毛刺。此外，電刷在刷盒中間隙過(guò)大，運(yùn)行時(shí)電刷接觸面過(guò)?。ㄓ袝r(shí)只有30%），從而使電刷下電流密度和單位壓力大幅度增加，換向器表面由于過(guò)熱而產(chǎn)生銅退火，這時(shí)因壓延作用易產(chǎn)生銅毛刺。（5）換向器表面高度磨光這是指換向器表面的氧化膜被摩擦掉，露出本銅色，拋光發(fā)亮，像鏡面一樣。此時(shí)，電刷與換向器之間的接觸電阻很小，附加換向電流iK增大，從而使電機(jī)換向惡化。同時(shí)，由于電刷與換向器之間的摩擦增加，電刷會(huì)產(chǎn)生高頻振動(dòng)和異常磨耗，嚴(yán)重時(shí)，只運(yùn)行幾百公里時(shí)換向器就磨損到限。換向器表面狀態(tài)反映了電機(jī)運(yùn)行是否正常。因此，在電機(jī)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)當(dāng)經(jīng)常注意和檢查換向器的表面狀態(tài)，觀察薄膜的變化情況，許多牽引電動(dòng)機(jī)的故障在尚未造成破壞前，往往可以根據(jù)換向器表面的異常狀態(tài)來(lái)進(jìn)行早期診斷，找出故障發(fā)生的原因和部位，及時(shí)進(jìn)行處理，以保證電機(jī)正常運(yùn)行。 火花等級(jí)在機(jī)車(chē)運(yùn)行過(guò)程中必然存在換向火花，我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)“電機(jī)基本技術(shù)要求”（GB 755—2000）中，對(duì)直流電機(jī)換向器上的火花等級(jí)作了規(guī)定，見(jiàn)表61表61火花等級(jí)電刷下的火花程度換向器及電刷的狀態(tài)1無(wú)火花換向器上沒(méi)有黑痕、電刷上沒(méi)有灼傷1電刷邊緣僅小部分有微弱的火花或有微弱放電性火花1電刷邊緣大部分或全部有輕微的火花換向器上有黑痕出現(xiàn)，但不發(fā)展、用汽油擦其表面能除去，同時(shí)電話有輕微的灼痕2電刷邊緣大部分或全部有較強(qiáng)的火花換向器上有黑痕出現(xiàn)，用汽油不能擦去,同時(shí)電刷上有灼痕。如短時(shí)間出現(xiàn)這一級(jí)火花，換向器上不會(huì)出現(xiàn)灼痕,電刷不被燒焦或損壞3電刷整個(gè)邊緣有強(qiáng)烈的火花，同時(shí)有火花飛出換向器上的黑痕相當(dāng)嚴(yán)重，用汽油