発電機ブラシと励磁機ブラシは、抵抗値が比較的小さく、性能も比較的安定しています。しかし、電流の大きさ、ブラシにかかる圧力、周囲温度、湿度、清浄度、ブラシとスリップリング表面の摩耗、そしてブラシ自体の摩耗などの影響を受けます。製造工程などの要因により、長期運転において、潜在的な危険を早期に発見して断固とした判断を下さなければ、ブラシの発火、リングの発火、さらにはブラシの故障による停止といった事態は避けられません。
電気ブラシの火花が発生する原因は数多くあり、関連資料や規制で詳細に説明されています。しかし、実際の生産現場では、電気ブラシの火花が発生する実際の原因は、おそらく以下の通りです。
1. ブラシの電流密度が大きすぎる。実際の運転では、機械的な原因やスプリング圧不足などにより1つまたは2つのブラシが詰まると、正常な負荷を維持するために他のブラシを流れる電流が増加します。たわんだブラシの場合、スリップリングとの接触面積が減少するため、接触面の流量密度が増加します。Q=I*IRT の式によれば、発熱量は電流の2乗に比例します。蓄積された熱が放散されないと、温度が急激に上昇し、ブラシとスリップリングの接触面で火花が発生します。さらに、火花が発生するとブラシの動作環境が悪化し、悪循環によってブラシの火花がさらに深刻化します。この状況が深刻になると、リング火災が発生します。
2. ブラシの圧力が不均一であるか、要求を満たしていない。ブラシが工場を出荷される際、メーカーは、火花が発生しない最低圧力にブラシの圧力を調整しています。科学的な実証と実践のまとめから、最低圧力は一般的に200～300g/cm²、つまり0.02～0.03MPaであり、各ブラシ間の圧力も均一である必要があり、差は10を超えてはなりません。発電機の長期運転において、特定のブラシの摩擦が短すぎる場合、またはブラシがブラシフレームに詰まっている場合、圧力が不均一になります。さらに、機械的要因やバネ自体が熱で柔らかくなるなどの要因により、圧力が火花が発生しない最低理論要件に達しない場合があります。また、カーボンブラシを押し引きする際に、感覚に頼り、経験を積んでいない場合があり、操作誤差が非常に大きくなります。
3. ブラシの表面が汚れている。この点は最も見落とされがちな点です。通常運転時のジェネレーターブラシは密閉されたキャビネット内に収められています。2本の極を持つブラシ間のシャフトには、ギア状の軸流ファンがスリーブされています。ローターの回転によってグラファイトカーボン粉末と電気ブラシが研磨され、熱が適時に除去されて洗浄と冷却の効果が得られます。点検中にキャビネットのドアがしっかりと閉まっていない、または閉め忘れていると、外部からの埃が熱風とともにブラシに吸い込まれ、ブラシ柱に付着し、ブラシの放熱に影響を与えます。一方、ブラシで火花が発生すると、ブラシ柱の表面が汚れており、ブラシ柱間の絶縁強度が不十分なため、リング火災が発生しやすくなります。また、スリップリングには螺旋状の溝があり、ブラシの放熱面積を増やし、ブラシとの接触を改善することで、ブラシをより完全に冷却し、トナーをより容易に除去できるようにしています。キャビネットの扉がしっかりと閉まっていない場合、ファンの吸引力が不十分だとファンの埃が螺旋状の溝に付着しやすく、その結果は想像に難くありません。励磁モーターブラシの電圧レベルは比較的低く、外部に露出しているため、定期的に点検・清掃することをお勧めします。
4. ベアリングの大きな振動。第1相と第2相の大きなシャフトには励振器が装備されています。ベアリングが長く、追加機器も多いため、振動を最小限に抑えるのは当然困難です。ユニットの長期運転、疲労、経年劣化などの複合的な要因により、ベアリングの振動が増加します。ブラシの振動に伴い、ブラシ柱の摩擦が不均一になり、リード線とスプリングが緩み、局所的な火花が発生し、徐々に全体的な状況に悪影響を及ぼします。
投稿日時：2021年6月9日