励磁装置在使用中的故障分析及处理办法改动.doc

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1、励磁装置在使用中的故障分析及处理办法中国核工业电机运行技术开发公司邓友华随着改革开放与科学技术的不断发展，工业成套设备大都具备了智能化、微机化功能。应用广泛的励磁装置也同样不断升级换代，推出了保护完善，运行可靠性更高的各种微机励磁产品。新型励磁装置通过采用新技术、新工艺、新器件、新材料，不但强化了装置功能，还大幅降低了自身故障率。在以拖动负载为核心构成的设备系统中，励磁装置只是其中一环。经过长期励磁装置运行实践，我和同事们遇到不少关于励磁装置故障处理问题。不管多么先进的设备都不可能终身不出故障，但我们力图从不可避免中通过

2、设备设计、制造者、设备使用维护者的共同努力，尽量降低故障发生的概率，追求从量变（减少故障）到质变（保障设备长周期安全运行）的飞跃。为了提高励磁装置的运行维护质量和效率，需要使用人员不断总结分析，把教训变成经验，将经验升华为理论，用理论指导今后的设备维护工作。为此，将积累的关于励磁装置的部分故障事例及处理办法拼撰一起，供有兴趣同行和读者参考或商榷。从下面的事例可以看出，励磁装置能否正常可靠运行，除本身质量外，与其相关联的供电系统（如电网容量与稳定性）、电机性能（如转矩特性）、现场环境（如导电粉尘、腐蚀性气体、高温高湿）、工

3、艺管理（如负荷忽高忽低甚至堵转）等在一定条件下都会成为励磁装置难以正常运行的重要影响因素。例1：运行中，励磁电流比正常值低了。故障现象：励磁装置正常运行过程中，励磁电流减小，励磁电压约有升高，电机运转正常，没有报警和其它异常。原因分析：根据欧姆定律I=U/R，励磁电压Uf基本恒定条件下，引起励磁电流If减小的原因是励磁输出回路电阻R增大了，由正常励磁绕组直流电阻rf变成了rf＋ri，ri即是导致If降低的故障电阻。输出回路最容易产生ri的地方是电刷与滑环之间的接触面，具体说有下列几种情况引起：（1）电刷弹簧松动、压力不足

4、，或电刷磨损变形，减小了与滑环的有效接触面积，按R＝ρL/S(式中R为电阻，L为导线长度，S为导电横截面积，ρ为导电材料在20℃时的电阻系数，碳在20℃的值ρ＝10欧mm2/米)，接触面S减小，输出回路电阻就会增加，比rf大一些，相当于回路中出现了一个附加电阻ri。另一方面，S减小后，接触面电流密度增大，电刷温度升高，碳是正温度系数材料，按R2=R1[1+α(t2-t1)]（式中R1是低温t1时的电阻，R2是高温t2时的电阻，α为导体材料的电阻温度系数，碳在0～100℃范围内温度系数值α＝0.0005/℃），电刷温度升高

5、也会使ri有所增加。（2）电刷与滑环接触面上粘上了润滑油或油与尘土混合成的油垢，在接触面上形成有碍导电的油污层，相当于导电回路串入了一个接触电阻ri。（3）电刷与滑环接触面间打火。滑环由于磨损，外圆不圆，表面粗糙，或者电刷跳动等原因，使电刷与滑环接触面有间隙，根据E＝Βv/d（式中E是电压V加在间距为d的间隙上形成的电场强度，β是微小尖端产生的场增强因子，当尖端高度与尖端底之比为8时，β达到100），当间隙中某一点E较强，尤其存在微尖端情况下，就会因空气电离而产生火花。严重时火花强度达到2级、3级，甚至发展为弧光。弧光电

6、流密度大，达470A/cm2，温度高，容易把转动中的滑环烧伤成糙面，糙面上新形成的微尖端又会产生新的火花点，将火花蔓延成片。火花、弧光虽然能导电，但存在阻抗，即在励磁输出回路中串入一个附加电阻ri。（1）励磁输出电缆连接处氧化层产生接触电阻。绝大多数同步电机励磁绕组的直流电阻rf<0.5Ω，因上述原因产生的附加电阻ri与rf在励磁输出回路中是串联的，因此励磁电流If减小。处理办法：在励磁输出回路中找准故障点，若是油污、氧化层引起的，仔细清除。若电刷弹簧松动应重装，因磨损、电刷与滑环接触面小于70％或者更换新电刷后，需要用

7、00号细砂纸研磨电刷，使它能与滑环有良好的吻合。若是滑环有磨损、烧伤、表面粗糙，外圆不圆，对于凸凹程度比较严重（低于平面1mm以上），应先车削比较轻微的损伤可用油石或板锉转动情况下研磨，然后用00号细砂涂上一层薄薄的凡士林油进一步抛光，使滑环表面呈现金属光泽，光洁度达3.2？级以上。本例提示：是故障点在电刷与滑环部位，而故障表现为励磁电流指示减少几十安培，让人误以为是励磁装置有问题，在励磁柜上找原因，而忽视了故障的本来出处。例2：电机启动时不投励跳闸故障现象：电机为280KW的TK280－14/1180型同步电动机，负载

8、为空气压缩机，全压空载启动。合高压开关DL后，经过几秒钟，励磁装置不投励，且高压跳闸。原因分析：励磁装置设计了滑差、计时两种投励方式。由于电机小，采用全压空载启动，高压合闸后转子转速升至亚同步时前，电机本身凸极效应拉入同步运行，不像大电机那样靠投励来拉入同步。进入同步前，检测转子感应信号的滑差均小于设定值，靠凸极效应