Причины искрения щеток

Почему искрятся щетки?

Щетки являются одним из динамических элементов генератора. На щетках, которыми обладает щёткодержатель генератора, часто возникает искрение, которое на коллекторе переходит в круговой огонь. Этого можно избежать регулярными проверками щеточных аппаратов при смене персонала, которые осуществляются ответственными специалистами. Все выявленные неисправности в щеточных аппаратах, щетках, которыми обладает щеткодержатель электродвигатель, необходимо устранить в кратчайшие сроки.

Основные причины

Щетки щеткодержателя могут искриться по следующим причинам:

— Недостаточное нажатие всех или части щеток. На все щетки пружины должны оказывать одинаковое давление. В щеткодержателях, которые установлены на кольцах ротора, давление и сжатие пружины уменьшается по мере срабатывания щеток. Поэтому требуется периодическое установление нормального уровня давления пружин на щетки щеткодержателя, для этого нажимная планка перемещается на одну, хотя при необходимости число прорезей может быть и больше.
— Плохая шлифовка щеток щеткодержателя. Если щетки устанавливаются к поверхности кольца без подгонки, то они не будут полностью касаться кольца. Плотность тока на такой поверхности, которая меньше соприкасается, будет больше допустимого уровня, вследствие чего и возникнет искрение. Поэтому заменяя детали новыми, необходимо пришлифовать их рабочую поверхность к поверхности кольца, при этом генератор должен быть остановлен.
— Подгар рабочей поверхности колец из-за искрения щеток щеткодержателя. Для устранения подгара кольца необходимо отшлифовать шкуркой. После этого необходимо снять все щетки из щеткодержателя и почистить их ножом, снимая небольшой верхний слой поверхности.
— Заедание щеток на щеткодержателе. Это приводит к тому, что через некоторое время щетка перестает касаться кольца, ток идет на другие щетки в щеткодержателе, из-за чего они перегружаются. Следите за тем, чтобы зазор между щеткой и стенкой щеткодержателя был около 0,2 миллиметра, максимум 0,3. Тогда она не будет застревать. Слишком большой зазор может привести к перекосу и опять-таки заеданию щетки.
— Сильное стирание щеток.
— Вибрация щеток при биении колец о поверхности по причине их дефектов. Устранить данную поломку можно с помощью проточки колец или обработки их с помощью вращающегося наждачного круга.
— Вибрация щеток может возникнуть по причине вибрации конца вала ротора вместе с кольцами, а также чрезмерного давления пружин на щетки щеткодержателей, даже когда поверхность в удовлетворительном состоянии.

Источник

1.1 Неисправности машин постоянного тока,
искрение щеток

1-1-1. Искрят все щетки или часть их. Искрение сопровождается повышенным нагревом коллектора и щеток.

A. Щетки установлены неправильно .

Проверить положение щеток по заводским меткам, имеющимся на траверсе.

Б . Расстояние по окружности коллектора между щетками отдельных брикетов неравномерно.

Проверить положение щеток на коллекторе при помощи бумажной ленты и установить бракеты так, чтобы щетки соседних бракетов находились на одинаковом расстоянии по окружности коллектора. Нельзя устанавливать щетки, отсчитывая определенное число коллекторных пластин. Небольшое искрение щеток нереверсивных машин может быть устранено в некоторых случаях незначительным сдвигом траверсы.

B . Щетки в плохом состоянии и неправильно установлены в щеткодержателях. Угольные щетки имеют неровную обгорев­шую рабочую поверхность с царапинами, набитыми медной пылью; плохо пришлифованы; их края обломаны или обгоре­ли. Металлические щетки загрязнены, обгорели, и концы их расплющены. Размеры обойм щеткодержателей не соответству­ют размерам щеток (слишком велик или слишком мал зазор между щеткой и обоймой щеткодержателя); плохой контакт между щетками и их арматурой; мало сечение токоведущих кабельков (жгутиков).
Правильно установить щеткодержатели и щетки. Угольные щетки тщательно пришлифовать к коллектору стеклянной шкуркой (применение наждачной бумаги не рекомендуется;). Металлические щетки промыть в бензине и пригнать к коллектору.

Г . Щеткодержатели установлены неправильно. Слишком велико расстояние между обоймой щеткодержателя и коллекто­ром; установка реактивного щеткодержателя не соответствует направлению вращения. В результате этих недостатков щетка заклинивается.

Правильно установить щеткодержатели .

Д . Щеточный бракет слабо закреплен и поэтому вибрирует.

Подтянуть болты, крепящие бракет к траверсе.

Е . Щетки слабо прилегают к коллектору.

Сильнее прижать щетки; в случае надобности укоро­тить нажимную пружину щеткодержателя, но лучше за­менить ее новой. У щеткодержателей, допускающих регу­лировку нажатия на щетку, установить требуемое на­жатие. Рекомендуемое нажатие щеток и его проверку.

Ж . Щетки слишком сильно прижаты к коллектору.

Ослабить нажатие щеток; в случае надобности растя­нуть нажимную пружину щеткодержателя, но лучше за­менить ее новой. У щеткодержателей, допускающих регу­лировку нажатия на щетку, установить требуемое на­жатие (см. п. Е).

3 . Поставлены угольные щетки неподходящей марки (слишком мягкие или слишком твердые). Использованы щетки разных марок (это нередко случается при замене сработавшихся щеток). Вследствие различной проводимости щеток нагрузка на них распределяется неравномерно.
Установить щетки, соответствующие предписанию за­вода-изготовителя. Применять щетки только одной марки. Если одинаковые щетки для всей машины получить невозможно, то распре­делить имеющиеся щетки таким образом, чтобы на каж­дом бракете находились щетки только одной марки. В случае продолжающегося искрения щеток снизить на­грузку.

И . Нажатие на щетки неодинаково, вследствие чего ток между ними распределяется неравномерно.

Регулировкой щеткодержателей добиться, чтобы на­жатие на все щетки было одинаковым в пределах допуска (см. пп. Е, Ж).

К . Плохой контакт в токособирательных кольцах; ослабле­ны стяжные болты; загрязнены или окислены контактные по­верхности в местах соединения бракетов щеткодержателей и токособирательных колец, между щеткодержателями и бракетами, между щетками и щеткодержателями, что приводит к неравно­мерному распределению тока между отдельными стержнями, особенно у машин на большую силу тока.

Проверить, вычистить и исправить все контакты токопроводящей и токособирательной систем: между бракетами щеткодержателей и токособирательными кольцами.

между токоподводящими кабелями и токособирательными кольцами, между щеткодержателями и стержнями щетко­держателей» между щетками и щеткодержателями. Места плохого контакта обычно легко обнаруживаются при на­ружном осмотре, так как они сильно нагреваются и часто имеют цвета побежалости.

Если же наружным осмотром не удается найти место плохого контакта, то необходимо измерить точным вольт­метром падение напряжения во всех указанных местах токоведущей и токособирательной систем; при плохом контакте падение напряжения будет увеличено.

Л . Наблюдается повышенная вибрация щеточного аппарата. Частота собственных колебаний щеточного аппарата совпадает с частотой его вынужденных колебаний (резонансные явления), вызываемых выступающими коллекторными пластинами или вибрацией коллектора. При этом искрение усиливается при какой-либо одной частоте вращения и ослабевает при уменьше­нии или увеличении ее.

Увеличить жесткость щеточного аппарата, например скрепить концы бракетов планками из изолирующего ма­териала (гетинакс, текстолит), прикрепив их винтами к торцам бракетов.

М . Главные и добавочные полюсы расположены неравномерно.

Проверить расстояния между краями башмаков соседних главных полюсов, а также между краями башмаков добавочных и соседних главных полюсов. По опытным данным, расстояния в первом случае не должны отличать­ся друг от друга более чем на 1,5 мм при диаметре якоря до 600 мм и более чем на 2 мм при диаметре якоря свыше 600 мм; во втором случае расстояния не должны отли­чаться друг от друга более чем на 1 мм.

1-1 -2 . Щетки искрят; генератор плохо возбуждается; двига­тель плохо идет в ход или работает с ненормальной частотой вращения; обмотка якоря местами сильно нагревается.

А . Некоторые соседние пластины коллектора замкнуты за­усенцами, не удаленными после обточки коллектора.

Осторожно удалить все заусенцы острым шабером; отшлифовать коллектор стеклянной шкуркой, а в случае надобности обточить.

Б . Между петушками коллектора или хомутиками имеет­ся замыкание, например наплывами олова, не удаленными после пайки.

Осмотреть все петушки и хомутики, устранить за­мыкания; затекшее олово осторожно удалить.

В . В одной или нескольких якорных катушках имеется междувитковое соединение или короткое замыкание.

Найти междувитковое соединение и устранить его.

Поврежденные якорные катушки заменить новыми или перемотать. Если число коллекторных пластин не очень мало, то в виде временной меры можно отсоединить неисправную катушку от коллектора. Частичная переизолировка поврежденных мест обмотки нежелательна так как перегрев вызывает в большинстве случаев повреждение всей изоляции неисправной катуш­ки, вследствие чего существует опасность образования в дальнейшем новых междувитковых соединений.

1-1 -3 . Машина начинает искрить при частичной нагрузке. При холостом ходе машина не искрит. По мере возрастания нагрузки искрение увеличивается и достигает в некоторых слу­чаях недопустимой величины.

A. Щетки расположены неправильно; неисправен щеточный аппарат.

Проверить и исправить щеточный аппарат .Причины и устранение неисправности см. также в п. 1-1-1, А—К.

Б . Главные и добавочные полюсы чередуются неправильно.

Проверить и установить правильное чередование полярности главных и добавочных полюсов .

B . Неправильная полярность отдельных главных или добавочных полюсов.

Устранить неправильную полярность главных и добавочных полюсов .

Г . Обмотка добавочных полюсов частично или полностью шунтируется другой обмоткой.

Отыскать место замыкания между обмотками и устранить замыкание.

1-1-4. Щетки равномерно искрят при нагрузке. При холостом ходе машина не искрит.

Зазор между якорем и отдельными или всеми добавочными полюсами не соответствует паспорту машины. После ремонта или ревизии возможна, по небрежности, неправильная уста­новка прокладок между сердечниками добавочных полюсов и станиной.

Проверить и установить под всеми добавочными по­люсами зазор, предписанный заводом-изготовителем. Проверить методом подпитки или более грубо, пробным передвижением щеток, насколько сильны или слабы добавочные полюсы. Если искрение исчезает или уменьшается при передвижении щеток про­тив направления вращения у генератора и по направле­нию вращения у двигателя, то добавочные полюсы слиш­ком сильны; если же искрение в этих случаях усиливается, то добавочные полюсы слишком слабы. Если добавочные полюсы слабы, то нужно зазор уменьшить, если же они сильны, то его надо увеличить. Регулировку до­бавочных полюсов .

1-1 -5 . Наблюдается незначительное искрение под щетками. Неисправности в машине отсутствуют.

Неправильно выбрана марка щеток.

Поставить щетки другой марки. Если искрение не вызывает почернения коллектора и на­гара на щетках, то смену щеток можно и не производить.

1-1-6. Щетки одного полюса искрят сильнее щеток других полюсов.

А. Расстояние между щетками по окружности коллектора различно, или же имеется какая-либо другая неисправность щеточного аппарата.

Наладить щеточный аппарат (см. п. 1-1-1, Б, В, Е, Ж, 3, К).

Б. Междувитковое соединение или короткое замыкание в обмотке одного из добавочных или главных полюсов.

Найти неисправную катушку ,отремонтировать ее или заменить новой.

1-1 -7 . Наблюдается переходящее, блуждающее и по време­нам исчезающее искрение при нагрузке.

Плохой контакт в щеточном аппарате.

Наладить щеточный аппарат (см. п. 1-1-1, В, Е, К).

1-1 -8 . Щетки искрят, наблюдается почернение лишь некото­рых коллекторных пластин, находящихся на определенном расстоянии друг от друга (соответственно числу полюсов или пар полюсов). После каждой чистки или обточки коллектора черне­ют одни и те же пластины.

А . Плохой контакт в якоре . Дефект имеет место большей частью в соединениях между обмоткой и коллектором (в пе­тушках) вследствие плохой пайки.

Тщательно проверить пайку всех соединений между обмоткой якоря и почерневшими пластинами коллектора. Все неисправные и внушающие подозрение места пайки вновь перепаять. Наружным осмотром редко удается об­наружить плохую пайку, поэтому рекомендуется прове­рить пайку методом падения напряжения .Если это неосуществимо из-за отсутствия постояного тока или милливольтметра, то следует все соединения между обмоткой и чернеющими пластинами вновь перепаять.

Лобовые части чернеющих пластин коллектора отме­тить кернером, что облегчит дальнейший контроль.

Коллектор обточить; изоляцию между пластинами продорожить.

Б . Отдельные пластины коллектора выступили или запали.

В . Короткое замыкание в якоре.

Г . Уравнительные соединения отпаялись.

Если после того как пайка обмотки и петушков про­верена и исправлена, а коллектор обточен, продолжается почернение одних и тех же пластин, то следует проверить пайку уравнительных соединений.

Д . Отсутствуют уравнительные соединения.

Поставить уравнительные соединения по указанию завода-изготовителя.

Е . Число уравнительных соединений недостаточно.

Поставить дополнительные уравнительные соедине­ния по указанию завода-изготовителя.

1-1-9. Щетки искрят, наблюдается почернение определен­ных пластин коллектора, как указано в п. 1-1 -8 . Изоляция между двумя или несколькими коллекторными пластинами сильно выгорела. Иногда с треском вылетают длинные искры в момент выхода неисправных мест коллектора из-под щеток. Временами в неисправных местах наблюдается накаливание изоляции меж­ду пластинами коллектора.

Обрыв в катушке якоря, находящейся между почерневшими пластинами коллектора. Обрыв большей частью находится в сое­динениях между коллекторами и обмоткой, редко — в самой обмотке.

Найти место обрыва . При обрыве в соединениях между обмоткой и коллек­тором поступить, как указано в п. 1-1-8, А. При обрыве в обмотке заменить неисправную катушку новой. В ка­честве временной меры, если число коллекторных пластин не слишком мало, можно соединить накоротко две со­седние пластины, к которым присоединена секция, имею­щая обрыв .

1-1-10. Щетки искрят, наблюдается почернение каждой вто­рой или третьей пластины коллектора.

А . Ослабла затяжка коллектора.

Затянуть и обточить коллектор .

Б . Между пластинами коллектора выступает изоляция.

Продорожить изоляцию между пластинами коллекто­ра на глубину 1,5—2 мм; после этого коллектор в случае надобности обточить и отшлифовать стеклянной шкуркой .

1-1-11. Щетки искрят, наблюдается переходящее почерне­ние пластин коллектора, т. е. после каждой чистки коллектора чернеют другие пластины.

А . Между отдельными пластинами коллектора незначитель­но выступает изоляция.

Б . Неисправен щеточный аппарат.

1-1-12. Щетки искрят, хотя щеточный аппарат в порядке, щетки установлены правильно, коллектор чист и изоляция меж­ду коллекторными пластинами не выступает.

A . Если нагрев у машины нормальный, то причиной неис­правности является недопустимо большой износ коллектора, что наблюдается преимущественно у машин низкого напряжения.

Поставить новый коллектор.

Б . Если имеет место повышенное нагревание якоря (см. п. 1-3-1 ), то это означает, что машина перегружена.

B . Если при повышенном нагреве якоря наблюдается неравномерное нагревание отдельных катушек главных полюсов, то налицо междувитковое соединение или короткое замыкание в одной или в нескольких катушках главных полюсов (искажение магнитного поля вызывает появление уравнительных токов в якоре).

Найти неисправные катушки , отремонтировать их или заменить новыми.

Г . Если якорь сильно нагревается даже у непогруженной машины и щетки одного полюса искрят сильнее щеток других полюсов, то причиной неисправности является плохая центровка якоря, при которой зазор между якорем и отдельными полюсами неодинаков.

Это может иметь место вследствие выработки подшипниковых вкладышей или неравномерного оседания фундамента у крупных машин (когда подшипниковые стояки уста­новлены не на общей фундаментной плите со станиной), а также из-за плохой центровки якоря при монтаже машины.

Неравномерность зазора между якорем и полюсами приводит к тому, что магнитное поле становится неоднородным и в от­дельных ветвях обмотки якоря индуктируются различные элек­тродвижущие силы, вследствие чего возникают внутренние уравнительные токи. При значительной неравномерности зазоров уравнительные токи (особенно в машинах с небольшим числом уравнительных соединений) служат причиной сильного нагрева­ния якоря и искрения щеток.

Перезалить вкладыши подшипников или заменить их новыми. Отрегулировать зазоры между якорем и полюсами ,не нарушая центровку якоря с сопряженной машиной.

1-1-13. Щетки искрят, дрожат, сильно шумят; на коллекто­ре видны следы обгорания; коллектор почернел на всей окруж­ности или на большей ее части; поверхность коллектора испещ­рена бороздками (волнообразна); коллектор и щетки сильно нагреваются.

A . Коллектор негладкий или бьет. Вся машина вибрирует. Под действием центробежных сил коллектор деформирован; отдельные коллекторные пластины выступают; затяжка коллек­тора ослабла.

Неравномерный износ коллекторных пластин может быть вызван различной твердостью меди (редко встречающийся случай).

Проверить биение коллектора . Коллектор подтянуть и обточить, изоляцию между пластинами продорожить . Устранить вибрацию машины .

Б. Между пластинами коллектора выступает изоляция. Это нередко наблюдается в машинах быстроходных, например у возбудителей турбогенераторов.

B. Щетки поставлены неправильно, вследствие чего коллектор изнашивается неравномерно.

Правильно установить щетки .

1-1-14. Щетки искрят; коллектор покрыт слоем окиси, кото­рая после чистки коллектора образуется вновь даже в том слу­чае, если машина не работает.

Кислотные пары или газы в машинном помещении вызыва­ют химическое разрушение меди коллектора.

Прочищать коллектор в холодном состоянии стеклян­ной шкуркой перед каждым пуском машины . Если на машине установлены угольные щет­ки, то пользоваться по возможности твердыми щетками. Лучше всего установить новую машину закрытого типа (герметическую).

1-1-15. Наблюдается легкое круговое искрение; по поверх­ности коллектора со щеток одного полюса на щетки другого полюса перескакивают искры.

А . Коллектор загрязнен ввиду чрезмерного смазывания или применения слишком мягких угольных щеток.

Протереть коллектор чистой неволокнистой тряпкой, слегка смоченной в бензине (но не пропитанной им!), и от­шлифовать мелкой стеклянной шкуркой (см. приложе­ние 4); поставить более твердые щетки.

Б. Коллектор загрязнен вследствие сильного износа щеток, вызываемого негладкостью коллектора или применением непод­ходящих щеток. Загрязнение возможно из-за небрежной чистки и продувки машины после притирки щеток или шлифовки коллектора, а также плохого ухода за машиной.

Неровный коллектор отшлифовать или обточить и продорожить изоляцию между пластинами коллектора; неподходящие щетки заменить но­выми, рекомендуемыми заводом-изготовителем .

Коллектор содержать в чистоте. После каждой при­тирки щеток и шлифовки коллектора тщательно очищать пылесосом и продувать сжатым воздухом коллектор и ще­точный аппарат.

1-1-16. Круговой огонь по коллектору.

A. Щетки расположены неправильно.

Проверить положение щеток .

Б. Главные и добавочные полюсы чередуются неправильно (добавочные полюсы неправильно соединены с якорем).

Проверить правильность чередования главных и до­бавочных полюсов .

B. Выбрана неподходящая марка щеток.

Частицы угля, оторвавшиеся от щеток при их износе, образуют проводящие мостики между пластинами коллектора и сильно накаляют­ся. При коротких замыканиях небольшие раскаленные угольные частицы отрываются от мягких графитных щеток, что приводит к образованию кругового огня.

Заменить щетки более твердыми, лучше всего элек­трографитными, обладающими наибольшей механической прочностью и легче всего переносящими короткое замыка­ние .

Г. При коротких замыканиях во внешней цепи щетки накаливаются и под ними собирается много токопроводящего па­ра, ионизирующего воздух.

Вследствие этого между смежными пластинами коллектора, при выходе их из-под щеток, возникают небольшие дуги. Если короткое замыкание продолжается до­статочно долго, то такие дуги возникают между соседними пластинами по всему коллектору и переходят в круговой огонь.

Для защиты от коротких замыканий установить быстродействующий автоматический выключатель. Ма­шины, подвергающиеся частым коротким замыканиям, снабдить электрографитными щетками .

1-1-17. При перемене направления вращения двигателя щетки сильно искрят.

Изменение направления вращения двигателя производится слишком быстро.

Избегать слишком быстрого изменения направления вращения двигателя. Если же это необходимо по условиям производства, то запросить рекомендации у завода-изготовителя.

1-1-18. При вращении двигателя в одном направлении щет­ки искрят сильнее, чем при вращении в другом направлении; наблюдается постоянная склонность к искрению при вращении двигателя в каком-либо направлении; двигатель вращается в од­ном направлении быстрее, чем в другом.

А. Щетки стоят не на нейтрали.

Проверить нейтраль и правильно установить щетки .

Б. У двигателя устаревшей конструкции отсутствуют добавочные полюсы.

Для реверсивной работы применять только двигатели с добавочными полюсами.

Источник