Les balais de générateur et d'excitateur présentent une résistivité relativement faible et des performances relativement stables. Cependant, leurs caractéristiques sont influencées par l'intensité du courant, la pression exercée sur les balais, la température ambiante, l'humidité, la propreté, l'usure des balais et de la surface de la bague collectrice, ainsi que par leur propre fonctionnement. En raison de facteurs tels que le processus de fabrication, si un problème latent n'est pas détecté et pris en charge rapidement lors d'un fonctionnement prolongé, il est inévitable que les balais produisent des étincelles, un enflammement ou même qu'ils provoquent un arrêt brutal.
Les causes des étincelles dans les balais électriques sont nombreuses et décrites en détail dans la documentation et la réglementation. Toutefois, en production, les causes réelles sont probablement les suivantes :
1. La densité de courant dans les balais est trop élevée. En fonctionnement, si un ou deux balais se bloquent (pour des raisons mécaniques, une pression insuffisante des ressorts, etc.), le courant traversant les autres balais augmente afin de maintenir la charge normale. Pour les balais déformés, la densité de courant à la surface de contact augmente du fait de la réduction de la surface de contact avec la bague collectrice. Selon la formule Q = I * IRT, la chaleur dégagée est proportionnelle au carré du courant. Lorsque la chaleur accumulée ne peut être dissipée, la température monte brusquement et des étincelles se forment à la surface de contact entre le balai et la bague collectrice. De plus, la formation de ces étincelles dégrade l'environnement de travail des balais, et ce cercle vicieux aggrave le problème. Dans les cas les plus graves, un incendie annulaire peut se produire.
2. La pression des balais est irrégulière ou non conforme aux exigences. En usine, les fabricants précisent que la pression des balais est réglée au minimum nécessaire pour éviter les étincelles. Après des démonstrations scientifiques et une analyse pratique, cette pression minimale se situe généralement entre 200 et 300 g/cm², soit 0,02 à 0,03 MPa. La pression entre chaque balai doit être uniforme, avec un écart maximal de 10. Lors d'une utilisation prolongée du générateur, si le frottement d'un balai est insuffisant ou si celui-ci est grippé dans son porte-balais, la pression devient irrégulière. De plus, la pression peut ne pas atteindre le minimum théorique requis pour éviter les étincelles, notamment en raison de facteurs mécaniques tels que l'échauffement et le ramollissement des ressorts. Enfin, lors de la manipulation des balais, il arrive que l'on se fie à son intuition plutôt qu'à son expérience, ce qui entraîne des erreurs importantes.
3. La surface des balais est sale. Ce point est souvent négligé. En fonctionnement normal, les balais du générateur sont scellés dans une armoire fermée. Un ventilateur axial à engrenages est monté sur l'arbre entre les deux balais. La poudre de carbone graphite et les balais électriques sont broyés par la rotation du rotor. La chaleur est ainsi évacuée, assurant le nettoyage et le refroidissement. Si la porte de l'armoire n'est pas correctement fermée ou si on oublie de la refermer lors d'une inspection, la poussière extérieure est aspirée par l'air chaud et se dépose sur les balais, ce qui nuit à leur dissipation thermique. Par ailleurs, en cas d'étincelles au niveau des balais, la surface des supports n'est pas propre et l'isolation entre eux est insuffisante, ce qui favorise les départs de feu. De plus, la bague collectrice est rainurée en spirale afin d'augmenter la surface de dissipation thermique des balais et d'améliorer le contact, permettant ainsi un refroidissement plus complet et une élimination plus facile du toner. Si la porte du meuble n'est pas bien fermée, la poussière du ventilateur s'accumulera facilement dans la rainure en spirale en cas d'aspiration insuffisante, et les conséquences sont prévisibles. Le niveau de tension du balai du moteur d'excitation étant relativement faible et le balai étant exposé aux intempéries, il est recommandé de le vérifier et de le nettoyer régulièrement.
4. Vibrations importantes des paliers. Les grands arbres des première et deuxième phases sont équipés d'excitateurs. En raison de la longueur des paliers et de la présence de nombreux équipements supplémentaires, il est naturellement difficile de minimiser les vibrations. Le fonctionnement prolongé de l'unité, la fatigue, le vieillissement et d'autres facteurs complexes entraînent une augmentation des vibrations des paliers. Ces vibrations, associées aux balais, provoquent un frottement irrégulier de la colonne porte-balais, un relâchement du fil conducteur et du ressort, et l'apparition d'étincelles localisées, ce qui affecte progressivement le fonctionnement général.
Date de publication : 9 juin 2021