Генераторные и возбуждающие щетки обладают относительно низким сопротивлением и относительно стабильной работой. Однако на них влияют величина тока, давление на щетку, температура окружающей среды, влажность, чистота, износ щетки и поверхности контактного кольца, а также сами щетки. Из-за таких факторов, как технологический процесс производства, при длительной эксплуатации, если скрытая опасность не будет обнаружена с первого раза и оценка ситуации будет проведена незамедлительно, неизбежно возникнет искрение, возгорание щетки или даже ее остановка из-за износа.
Причин возникновения искрения от электрощеток множество, и соответствующие материалы и правила подробно их описывают. Однако в реальном производстве вероятными причинами искрения от электрощеток являются следующие:
1. Плотность тока щеток слишком высока. В реальных условиях эксплуатации, если одна или две щетки заклинивают по механическим причинам, из-за недостаточного давления пружины и т. д., ток через остальные щетки увеличивается для поддержания нормальной нагрузки. Для деформированных щеток плотность тока на контактной поверхности увеличивается из-за уменьшения площади контакта с контактным кольцом. Согласно формуле Q=I*IRT, тепловыделение пропорционально квадрату тока. Когда накопленное тепло не может быть рассеяно, температура резко повышается, и на контактной поверхности щетки и контактного кольца образуются искры. Кроме того, после образования искр ухудшаются условия работы щеток, и порочный круг приводит к усилению искрообразования. В серьезных случаях может произойти возгорание кольца.
2. Неравномерное или не соответствующее требованиям давление щеток. При выходе щеток с завода производители указывают: давление щеток регулируется до минимального значения, исключающего искрение. После научных исследований и анализа практики было установлено, что минимальное давление обычно составляет 200–300 мкГн, то есть 0,02–0,03 МПа, при этом давление между щетками должно быть равномерным, а разница не должна превышать 10. При длительной эксплуатации генератора, если трение определенной щетки слишком мало или щетка застревает в рамке, давление будет неравномерным. Кроме того, давление не может достичь минимального теоретического требования, исключающего искрение, из-за таких факторов, как механические воздействия и перегрев и размягчение пружины. Также, при работе с угольными щетками мы иногда полагаемся на интуицию, не имея достаточного опыта, и допускаем значительные ошибки.
3. Поверхность щеток загрязнена. Этот момент чаще всего игнорируется. В нормальных условиях генераторные щетки находятся в герметичном корпусе. На валу между двухполюсными щетками установлен осевой вентилятор зубчатой передачи. Графитовый углеродный порошок и электрические щетки измельчаются вращением ротора. Тепло своевременно отводится для достижения эффекта очистки и охлаждения. Если дверца корпуса не закрыта плотно или ее забыли закрыть во время осмотра, пыль снаружи будет засасываться в щетки вместе с горячим воздухом и оседать на щеточном столбе, что повлияет на теплоотвод щеток. С другой стороны, при возникновении искр на щетках поверхность щеточных столбиков загрязнена, а прочность изоляции между столбиками щеток недостаточна, поэтому легко может произойти возгорание. Кроме того, на контактном кольце имеется спиральная канавка, которая увеличивает площадь теплоотвода щеток, улучшает контакт с щетками, благодаря чему щетки могут более эффективно охлаждаться, а тонер легче удаляться. Если дверца шкафа закрыта неплотно, пыль от вентилятора легко прилипнет к спиральной канавке, если мощность всасывания вентилятора недостаточна, и последствия можно себе представить. Учитывая, что уровень напряжения щеток двигателя возбудителя относительно низкий и они подвержены воздействию внешней среды, рекомендуется также регулярно проверять и чистить их.
4. Сильная вибрация подшипников. Большие валы первой и второй фаз оснащены возбудителями. Из-за длинных подшипников и большего количества дополнительного оборудования, естественно, трудно свести вибрацию к минимуму. Длительная эксплуатация агрегата, усталость, старение и другие сложные факторы приводят к увеличению вибрации подшипников. Из-за вибрации щеток трение в щеточном столбе становится неравномерным, провод и пружина ослабевают, а возникновение локальных искр постепенно еще больше ухудшает общую ситуацию.
Дата публикации: 09.06.2021