Круговой огонь в двигателе

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Круговой огонь

Круговой огонь проявляется в виде мощной электрической дуги, замыкающей накоротко щеткодержатели разной полярности или значительную часть коллектора. Он сопровождается резким увеличением тока, вызывающим срабатывание защиты, при этом электрическая дуга оплавляет пластины коллектора и вызывает другие повреждения, в результате которых машина оказывается выведенной из строя. [1]

Круговой огонь по своей сути является внутренним коротким замыканием и для уменьшения повреждений от электрической дуги нужно не только отсоединить машину от внешней сети, но и принять меры по быстрому гашению поля возбуждения. [3]

Круговой огонь на коллекторе приводит, как правило, к срабатыванию защиты и обнаруживается при осмотре. Круговой огонь может возникнуть: из-за коротких замыканий во внешней цепи двигателя или больших перегрузок; при значительном загрязнении коллектора в момент завышенного напряжения между пластинами коллектора; в результате пробоя изоляции обмотки якоря на корпус, межвиткового замыкания или обрыва проводников якоря; из-за излома щеток. Устраняются последствия кругового огня на коллекторе протиркой с помощью салфетки, смоченной в бензине, либо шлифовкой коллектора, а при необходимости обточкой коллектора с последующей продорожкой. [4]

Круговой огонь весьма опасен, так как он может повести к тяжелой аварии машины. Изучение этого явления и выработка методов, препятствующих возникновению кругового огня или возможно быстро ликвидирующих его последствия, имеет большое практическое значение. [5]

Круговой огонь вызывает порчу поверхности коллектора и щеток. [6]

Круговой огонь представляет собой короткое замыкание якоря машины через электрическую дугу на поверхности коллектора. [7]

Круговой огонь вызывает порчу поверхности коллектора и щеток. [8]

Круговой огонь на коллекторе возбудителя может возникнуть вследствие неправильного положения щеток на коллекторе, неправильного соединения добавочных полюсов с якорем, установки неподходящей марки щеток ( слишком мягких), загрязнения и неровности поверхностей коллектора и других причин. [10]

Круговой огонь приводит к полному и необратимому расстройству работы щеточно-контактного аппарата, так как сопровождается лавинообразным разрушением электрощеток, чрезмерным разогревом поверхностей скольжения с последующим электродуговым оплавлением щеткодержателей, коллектора и контактных колец вплоть до нарушения корпусной изоляции с возможным переходом в межполюсное короткое замыкание. В последнем случае генератор с полной нагрузкой переходит в асинхронный режим. [11]

Круговой огонь на коллекторе обычно развивается из небольших дуг, возникающих между соседними коллекторными пластинами А, Б в результате замыкания их накоротко посторонней частицей 2 ( угольной пылью, осколками щеток) ( рис. 110, а), а у тепловозных генераторов также частицами дизельного топлива и масла, попадающими на коллектор вместе с охлаждающим воздухом. Замыканию коллекторных пластин угольной пылью способствует плохой уход за коллектором, некачественная его шлифовка, наволакивание меди 3 в верхней части пластин ( медь под действием силы трения и нагрева коллектора и щеток сползает в сторону, обратную вращению якоря) ( рис. 110 6 ] и пр. [13]

Круговой огонь возникал в том случае, если после возникновения вспышки проходило время, достаточное для увеличения тока в короткой дуге ( между двумя соседними пластинами) и ионизации пространства над коллектором. [15]

Источник

Круговой огонь в двигателе

Возможные неисправности электрических машин тепловоза ТЭ3

Для электрической машины в условиях тяги при длительной эксплуатации искрение и круговой огонь не являются редким исключением. При этом искрение может не наносить ей заметного ущерба, но может привести к выходу из строя.

Искрение (возникновение дуг) может быть между коллекторной пластиной и задней кромкой щетки из-за неудачной отладки коммутации, между одной или несколькими парами соседних коллекторных пластин — из-за наличия токопроводящей пыли между ними; высокого межламельного напря-жения — от искажения поля, вызываемого толчковой нагрузкой; от утечки тока по поверхности изоляции между коллектором или обмоткой и корпусом машины — из-за загрязнения или увлажнения машин и т. д. Это искрение при определенных, условиях может перейти в круговой огонь. Круговым огнем называется мгновенный переброс с силой взрыва тока с одного щеткодержателя на другой. При этом всегда происходит обгар коллекторных пластин и щеткодержателей.

Читайте также:  Коробка передач мтз 2112

Понижение сопротивления изоляции из-за загрязнения может также вызвать круговой огонь. Большое число щеток на генераторе МПТ 99/47А, а также взвешенные частицы и пары в кузове тепловоза вызывают оседание на генераторе значительного количества токопроводящей маслянистой грязи. Наиболее опасно скопление грязи вблизи коллектора — на изоляторах щеткодержателей, миканитовом конусе коллектора, петушках. Если здесь сопротивление изоляции понижается настолько, что не выдерживает напряжение, то происходит пробой, цепь замыкается накоротко и ток течет поперек коллекторных пластин вместо того, чтобы течь по обмотке якоря. Возникает круговой огонь.

Таким образом, для нормальной работы электрической машины части, прилегающие к коллектору, должны иметь хорошую изоляцию, чистую глянцевую поверхность, не задерживающую пыль.

Коллекторный бандаж должен плотно прилегать к миканитовому конусу, под него не должна проникать токопроводящая пыль.

У двухмашинных агрегатов круговой огонь может быть вызван токопроводящей пылью, осевшей на текстолитовых щеткодержательных кольцах. Для уменьшения возможности оседания токопроводящей пыли на кольцах необходимо их по наружному и внутреннему диаметрам красить эмалью СВД до получения глянцевой поверхности. Чем выше напряжение машины, тем качественнее должно быть покрытие поверхностей, прилегающих к коллектору и щеткодержателям.
Понижение сопротивления изоляции машины вызывается также наличием токопроводящей пыли и на обмотке якоря. В процессе эксплуатации, вследствие старения изоляции и температурных перемещений в изоляции катушек якорей возникают трещины (рис. 110). Осевшая токопроводящая пыль проникает в трещины, создает мостики и понижает сопротивление изоляции.

Профилактическим мероприятием по исключению трещин в изоляции является своевременная пропитка якорей. Места трещин тщательно очищают от пыли и грязи и восстанавливают изоляцию. Допускается заливка поврежденных мест глифталевым лаком или клеем БФ-2 с последующим покрытием эмалью СПД. Заливка и закраска трещин без предварительного удаления грязи недопустима.

На генераторах МПТ 99/47, имеющих компенсационную обмотку, случаи понижения сопротивления изоляции имели массовый характер. Это объясняется конструктивными особенностями этих генераторов, имеющих большое количество открытых токоведущих частей, несовершенным способом крепления добавочных полюсов. Все это способствовало образованию токопроводящих мостиков.

У таких генераторов при ремонтах необходимо заменять изоляцию хомутов крепления катушек добавочных полюсов новой, более широкой. При хомуте шириной 25 мм необходимо наложить изоляцию из миканита 0,5 мм шириной 70 мм в два слоя. Затем поверх миканита наматывают стеклоткань 0,15 мм вполуперекрышу и для пре-дохранения от механических повреждений прокладывают полоску элек-трокартона 0,5 мм шириной 30 мм (рис. 111). Генератор МПТ 99/47А (без компенсационной обмотки) имеет меньше открытых поверхностей токоведущих деталей. Этот генератор более надежен в эксплуатации.

Рис. 110. Место образования трещин в изоляции катушек генератора:
1 — катушка; 2 — обмотка; 3 — утечка тока от трещины в изоляции на корпус

Рис. 111. Катушка добавочного полюса генератора:
1 — каркас; 2—обмотка; 3—путь дуги, 4—места трещин изоляции

Замасливание коллектора электрических машин. Масло в электрические машины попадает главным образом с вентиляционным воздухом. Попавшее масло замасливает миканитовые прокладки, наружную поверхность коллектора, бандаж и проникает внутрь коллектора через различные неплотности. Особенно опасно то, что маслом пропитываются миканитовые коллекторные прокладки, на которые затем оседает угольная пыль, шунтирующая коллекторные пластины.

Под действием межламельного напряжения ток, протекающий по этим участкам, нагревает миканит, вызывая его обугливание и выгорание, а также круговой огонь.

Для обеспечения нормальной эксплуатации генераторов необходимо систематически удалять масло с коллекторов и прилегающих к нему деталей. Коллекторы прочищают жесткими волосяными или капроновыми щетками. Выгоревшие участки коллекторного миканита можно восстановить путем расчистки и промывки этих мест. Если при расчистке удалена значительная часть миканита, поврежденное место заполняют миканитовой пастой, составленной из смеси слюдяной пыли с клеем БФ-2.

Понижение сопротивления изоляции из-за увлажнения. Увлажнение обмоток — одна из причин кругового огня. В тяговые электродвигатели влага попадает с охлаждающим воздухом, через неплотности и щели, через вентиляционные отверстия в- щитах. В зимнее время года попавший в остов снег превращается в воду, вызывая отсыревание и понижение сопротивления изоляции. Отсыревание изоляции машин зимой может происходить при постановке в теплое помещение депо тепловозов с холодными электрическими машинами. Коллекторы таких машин покрываются инеем, а сопротивление изоляции снижается.

Читайте также:  Набивка сальника двигатель 417

В генераторы влага может попадать также с вентиляционным воздухом и вызывать снижение сопротивления изоляции. В таких случаях необходимо сушить генератор. В депо генератор сушат без съема с тепловоза током, замыкая цепь якоря на реостат. Для этого необходимо постепенно повышать ток в генераторе на малых частотах вращения, доведя его до 2200—2400 А. От теплового действия тока влага, попавшая в машину, испаряется. Сушку проводят до тех пор, пока сопротивление изоляции не поднимется до 2 МОм, но не менее 10 ч.

Определение места повреждения якорей. Полученный для ремонта якорь прежде всего внимательно осматривают. Такие явные дефекты, как нарушение пайки, выгорание витков обмотки, выработка и подгар коллекторных пластин, смещение бандажа или механические повреждения, обнаружить нетрудно, так как они видны.

При внешнем осмотре можно определить и другие, более скрытые дефекты. Так, например, местное изменение цвета поверхности якоря (пожелтевшая эмаль) обычно бывает следствием местного перегрева в результате короткого замыкания или обрыва витков обмотки якоря. По запаху можно определить наличие горевшей изоляции в якоре. Наличие на коллекторе обгоревших одной или двух рядом лежащих пластин свидетельствует о том, что у одной из них имеется обрыв (излом) витков
обмотки. По цвету коллекторных пластин можно также определить наличие межламельного замыкания. Кроме более темного цвета, такие пластины несколько приподняты по отношению к другим на нерабочей части и имеют больший износ на рабочей части.

Но бывают такие якоря, по внешнему виду которых трудно определить характер неисправности. Например, при хорошо отлаженной работе реле заземления тепловоза может иметь место пробой на корпус без внешних повреждений коллектора или сердечника.

Такие якоря прежде всего хорошо очищают, а затем измеряют сопротивление изоляции якоря мегаомметром напряжением не ниже 500 В. При сопротивлении изоляции ниже нормы, но отличном от нуля, якорь сушат. Если сопротивление изоляции после очистки и сушки не повышается и не уменьшается, значит, изоляция повреждена. Для нахождения места повреждения испытывают якорь высоким напряжением (частотой 50 Гц). Напряжение подается на вал и коллектор якоря и постепенно поднимается до 2700 В для тягового генератора, до 2000 В — для тягового двигателя и до 1800 В — для двухмашинного агрегата. В случае пробоя в поврежденном месте появляются дым и пламя.

Для выявления поврежденного места можно также воспользоваться методом прожигания, заключающемся в следующем: к коллектору и к корпусу подводится напряжение 220 В переменного тока. Для ограничения тока в испытуемую цепь включают электролампу или регулируемый резистор. При протекании тока через поврежденное место выделяется тепло, появляется дым. В данном случае он указывает место повреждения.

Чтобы определить межвитковые замыкания, нарушения пайки коллектора или обрыв витков обмотки, якорь устанавливают на подставки с роликами для возможности его проворота. К коллектору подводят напряжение от источника постоянного тока и с помощью милливольтметра измеряют падение напряжения в каждом витке обмотки якоря. Если обмотка повреждений не имеет, то показания мил-
ливольтметра на каждой паре пластин будут практически одинаковыми. Но если на какой-либо паре пластин показания прибора увеличатся на 5% или более, то это значит, что один из проводников обмотки имеет нарушение пайки или обрыв витков. Заниженные или нулевые показания прибора свидетельствуют о коротком замыкании этих витков. При нулевых показаниях место повреждения следует искать в коллекторе, а при заниженных показаниях — в обмотке. Если обнаружен обрыв витка, необходимо или заменить катушку, или произвести приварку твердым припоем. Напайка оловянистым припоем в таких случаях недопустима.

Источник

Круговой огонь на коллектое. Потенциальное искрение?

Причины возникновения кругового огня. При эксплуатации машины постоянного тока на коллекторе иногда возникает электрическая дуга или множество мелких электрических разрядов. Это явление называют круговым огнем.

Причиной возникновения кругового огня является чрезмерно высокое напряжение между смежными пластинами. В эксплуатации изоляционные промежутки между смежными коллекторными пластинами перекрывается угольной пылью и осколками щеток, которые могут замыкать между собой пластины, образуя «мостики».

Читайте также:  Коммутация фаз шагового двигателя

В машинах малой мощности, у которых секции обмотки якоря имеют довольно большое активное сопротивление И индуктивность, мостики сгорают при небольшом токе, и явление кругового огня протекает сравнительно безвредно. В этом случае на коллекторе наблюдается небольшое искрение, которой иногда называют потенциальным искрением, так как оно обусловлено повышенной разностью потенциалов между пластинами коллектора. При большем токе происходит оплавление смежных пластин, при этом образуются кратеры диаметром 2—3 мм и на коллекторе наблюдаются так называемые вспышки. Это явление более опасно, так как оплавленные края коллекторных пластин вызывают быстрый износ щеток, а иногда их полное разрушение.

Очень часто круговой огонь возникает внезапно, что сильно затрудняло изучение его природы. Довольно длительное время была распространена гипотеза, согласно которой первоначальной причиной возникновения кругового огня является вытягивание дуги из-под щетки. Но она не подтвердилась практикой и экспериментами, при которых возникновение кругового огня наблюдалось в генераторах, работающих в режиме холостого хода, без щеток, т. е. в условиях, когда не может быть искрения под щетками. С помощью скоростной киносъемки было установлено, что в машинах большой мощности круговой огонь развивается из единичной вспышки между смежными коллекторными пластинами, возникающей в результате замыкания изоляции между пластинами, вызванного угольной пылью, осколками щеток или медными заусенцами.

Превращение единичной вспышки в круговой огонь происходит в несколько этапов (рис. 8.26). Сначала из-за наличия мостика между смежными пластинами а и b возникает первичная короткая дуга. Ток в дуге быстро увеличивается и пространство над коллектором ионизируется, т. е. заполняется раскаленными светящимися парами меди. По мере перемещения короткой дуги вместе с коллектором, все большее пространство становится ионизированным. В результате дуга перекрывает несколько пластин, что ведет к еще большему возрастанию тока. Дальнейшее развитие процесса носит случайный характер, но всегда сопровождается повреждением коллектора и других деталей машины.

Способы предотвращения кругового огня.Для уменьшения вероятности возникновения кругового огня необходимо снижать максимальное напряжение между смежными коллекторными пластинами. На рис. 8.26, б приведены предельные значения этих напряжений (при различной толщине Δиз изоляции между коллекторными пластинами), которые не следует превышать в эксплуатации. Эти данные являются среднестатическими и, конечно, должны уточняться для каждой конкретной машины по результатам эксплуатации.

Для уменьшения максимального напряжения между смежными коллекторными пластинами в крупных машинах используют обмотки якоря с одновитковыми секциями (wc = 1), снижают среднее напряжение между коллекторными пластинами до 15 — 18 В (при этом соответственно ограничивают активную

Рис. 8.26. Схема возникновения кругового огня на коллекторе И зависимость предельно допустимых напряжений Uкmах от коллекторного деления tк : 1 — первичная дуга при замыкании смежных коллекторных пластин; 2— газы и пары меди; 3 — мощная дуга
Рис. 8.27. Принципиальная схема (а) и схема расположения в машине (б) компенсационной обмотки: 1 — главный полюс; 2 — обмотка возбуждения; 3 — компенсационная обмотка; 4 — добавочный полюс; 5 — обмотка добавочного полюса; 6 — якорь

Более выгодно применить воздушный зазор, минимальный под серединой полюса и расширяющийся к краям, где возрастает МДС якоря. При этом магнитное сопротивление для потока главных полюсов увеличивается в меньшей степени, чем для потока, создаваемого поперечной реакцией якоря.Следовательно, расширяющийся зазор требует меньшего повышения МДС обмотки возбуждения, чем равномерный.

Еще более кардинальной мерой является применение компенсационной обмотки (рис. 8.27), которую располагают в пазах главных полюсов и соединяют последовательно с обмоткой якоря. Компенсационную обмотку включают таким образом, чтобы образуемая ею МДС Fк была направлена встречно МДС якоря Faq и компенсировала ее действие. При Fк = Faq МДС якоря практически не искажает магнитное поле в воздушном зазоре. Компенсационная обмотка существенно усложняет конструкцию машины, поэтому ее применяют только в машинах средней и большой мощности, работающих в тяжелых уcловиях (частые пуски, толчки тока нагрузки, перегрузки по току и т. п.). Компенсационную обмотку применяют также в тех случаях, когда машина проектируется при жестких габаритных ограничениях, так как эта обмотка позволяет уменьшить воздушный зазор, а следовательно, и размеры обмотки возбуждения.

Источник

Ответы на популярные вопросы