1.直流勵磁機換向器及有刷交流發電機集電環電刷冒火花

(1)故障現象。發電機電刷冒火花主要在直流勵磁機換向器與電刷的接觸面或有刷發電 機集電環與電刷接觸面處。當火花超過一定程度時，電刷、換向器、集電環加速磨損，勵磁 機、發電機不能正常工作。同時電刷火花又會產生電磁波，對附近的電訊設備產生干擾。但微弱的電刷火花對發電機正常工作沒有影響。國家有關標準對換向火花等級作了明確規定： 直流電機從空載到額定負載的所有情況下，換向器上的火花等級應不超過1?級，即電刷邊緣大部分(大于1/2刷長)有連續的較稀的顆粒狀火花。

(2)原因分析

①直流勵磁機電刷位置不對。直流勵磁機電樞繞組感應的電壓是通過與換向器接觸良好 的電刷引出來的。當電刷處于直流勵磁機中性線位置時，引出來的直流電壓最高、火花最小，否則直流電壓就降低，電刷下的火花漸大，電刷偏離中性線越大火花越大。

②直流勵磁機電刷在換向器圓周上分布不均。這是由于各刷桿距離不等或某些刷桿上的刷握不垂直于換向器表面所致，結果使部分或大部分電刷不處于中性線位置上，導致電刷冒火花。

③電刷壓力太小或電刷在刷握內被卡住，造成電刷與換向器、集電環接觸不良，導致電刷冒火花。

④主磁極、換向極極性順序不對。直流勵磁機廣泛采用換向極來改善換向，換向極的作 用是產生磁勢，除了抵消電樞反應的磁勢外，還在換向區域內產生與電樞反應去磁磁場相反 的磁場，因此換向極必須有正確的極性，否則換向不良，火花增大。

⑤電刷壓力過大，直流勵磁機在高原空氣稀薄、干燥及在有腐蝕性氣體的環境中運行， 換向器表面起保護作用的氧化膜遭破壞而引起火花。

⑥某一磁極下的電刷較別的磁極下電刷火花劇烈，是由于火花劇烈的電刷所對應的主極繞組或換向極繞組發生匝間短路的緣故。此時該電刷換向時跨接的兩換向片所連接的兩支路電樞繞組感應電壓不相等，換向時短路回路內合成電勢不等于零，出現換向火花。

⑦電樞繞組引線與換向器升高片焊接不良。一般直流勵磁機是低電壓大電流，電流流經 焊接不良的換向器升高片時.先是局部發熱，繼而換向片發熱.導致換向片與電刷摩擦時冒 火花。焊接不良的換向片與其相鄰的正常的換向片之間電位差較大，電刷跨越這兩片時短路回路合成電勢不等零，出現換向火花。這時，同一電樞繞組另一端引線與換向片雖然焊接正 常，該換向片與相鄰換向片的電位差照樣較大，電刷也冒火花。因此，凡是某一電樞繞組焊接不良，總是在其跨接的換向片上成對冒火花或發黑。

⑧直流勵磁機電樞與定子同軸度偏差較大，特別是各個換向極下氣隙不等時，氣隙小的換向極補償過強，氣隙大的換向極補償不足，未能良好換向而出現火花。

⑨電樞繞組斷線。斷線位置大部分發生在電樞繞組引線與換向器升高片處。若某個電樞繞組斷線，則該繞組所連接的兩個換向片與相鄰的換向片電位差大，導致換向過程火花大， 斷線繞組跨接的那兩個換向片發黑明顯。

⑩電刷與換向器或集電環接觸面太小，新電刷換上時往往由于研磨不好，接觸面積過小.電刷下面的電流密度太大，接觸面劇熱而導致冒火花。

?相鄰換向片間短路或相鄰升高片相碰，此時該兩換向片和兩個串聯的電樞繞組形成回 路，在一定的勵磁磁場作用下感應出大電流，引起整個電樞過熱，導致電刷與換向器接觸面冒火花。

?電刷與刷握配合不良。電刷在刷握里太松而跳動，太緊而卡住，都不能保證電刷與換向器有正常接觸，必然出現電刷火花。

?電刷牌號不合適。不同牌號電刷的電導率不同，當直流勵磁機大修，換上電導率低的電刷時，在運行中其電流密度吋能超過規定值，電刷發熱時冒火花。

?電樞繞組引線太短，鑲入換向器升高片的搭接量太少。由于引線和升髙片焊接面積太 小，電流密度大而過熱，與該升高片連接的換向片也過熱，經熱傳導電刷也發熱而冒火花。

(3)處理方法

①找準中性線，并固緊刷架位罝，保證電刷處于中性線位置，且在運行過程中不偏移。

②調準刷桿距離或刷桿角度，使刷握與換向器表面垂直。

③按規定調整、增大電刷壓力。若是電刷在刷握 內不靈活，則應淸潔刷揮內壁或適當磨小電刷截面尺寸。

④在直流勵磁機中，順著電樞方向看，換向極的 極性應該和下面一個主磁極(即后切割電樞繞組的磁 極)相同，如圖3-254所示。對此，可用指南針在定子內圓周順著電樞旋轉方向移動以檢査換向極和主極 剩磁極性、位置，正確時應呈N、N, S、S，N、N,S、S,若不符合這順序，應對調主極兩引線在接線盒 的接線位置。

⑤按規定減小電刷壓力，如果是使用環境問題，應改善環境條件。

⑥檢査主磁極或換向極繞組匝間有否短路，若短路應絕緣處理，無法處理的應重繞繞組.

⑦對發黑的換向片上的升高片與電樞引線，應重新焊牢。

⑧用增減磁極鐵心與定子機座之間的墊片，調整各極氣隙，使之符合規定。調整氣隙時嚴禁用銅、鋁膜等非鐵磁材料作墊片，只能用薄鋼片作墊片。

⑨順著發黑的換向片，容易找到斷線繞組，應予以修復或換上新繞組。

⑩用0號砂布研磨電刷，使電刷與換向器或集電環的接觸面符合要求。

?用短路探測器査找短路點，用小刀或鋸片刮除短路點的換向片間銅剌或相鄰升高間的 錫堆。

?新電刷裝入刷握時，太松必須換上尺寸合格的刷握，太緊吋適當磨小電刷截面尺寸。

?換上新電刷時，必須查明其牌號與原配電刷牌號是否一致，不得用比原電刷電導率低 的電刷。

?電樞繞組引線太短的，應焊接一段足夠長的引線，焊接處包扎絕緣并外套絕緣管。也可換上引線足夠長的新繞組。

2.直流勵磁機換向器發黑

(1)故障現象。正常運行的直流勵磁機換向器表面由于氧化作用，形成一壇棕褐色的氧化銅薄膜，有利于換向。一旦電刷冒火花，氧化膜遭到破壞，火花加劇，換向器表面出現不同程度的灼熱發黑，有的表現為一定距離的換向片發黑，或換向片表面全部或大部分發黑。

(2)原因分析

①只是有一定距離的換向片發黑，每次清刷之后，發黑的還是那些換向片。其主要原 因有：

a.電樞繞組與換向器升島片焊接不良，或升高片與換向片接觸不良，造成所連接的換 向片及所屬電樞繞組跨接的換向片發黑，只要有一處接觸不良，必有成雙的換向片發黑。

b.由于換向器熱態變形或其他原因造成換向片凹凸不平，或云母片沒有下刻，甚至個別云母片凸出，使勵磁機運轉時電刷顫動產生火花，凹凸不平處換向片發黑。

C.相鄰換向片因銅刺而短接，或升高片相碰造成所連接的換向片過熱，電刷冒火花， 導致成雙的換向片發黑。

d.電樞繞組與換向片或升高片連接處的引線斷線，造成斷線繞組所連接的那一對換向片發黑特別嚴重。

②換向片表面全部或大部分發黑。此時直流勵磁機運轉中一般伴有電刷顫動、響聲大， 換向器與電刷溫升高。其原因一般是換向器在離心力作用下變形，換向器表面不平滑或不圓，甚至凸凹不平。極少是由于換向片銅材的硬度不同，換向片磨損程度不均勻，造成換向 片凸凹不平。

③換向片表面全部發黑，電刷火花有連續拖延性。這是由于換向極和主磁極極性不正確 或圓周上電刷距離不等所致。

(3)處理方法

①對發黑的換向片與升高片的連接處，該升高片與電樞線圈的連接處，應重新進行焊 接，且焊牢、焊透，不得有虛焊、假焊。

②測量換向器的圓度及徑向跳動，超過0.25mm時，可把換向器周面車削加工，隨后再把換向器熱烘到75℃,馬上在車床上進行熱態超速(按機組飛逸轉速〉試驗2分鐘，再測量換向器的圓度及徑向跳動，若與車削加工后數值一樣，表明換向器無變形，可使用。

③用電工刀刮除造成短路的換向片銅刺，用起子推開相碰的升髙片，并整平升高片，避 免升高片相碰。

④用目測法輔以起子推敲，尋找所有發黑的換向片與電樞繞組連接處的斷線。由于每個換向片或升高片與電樞繞組引線連接處均有上下層兩根引線，目測時不得忽略下層引線。斷線的電樞繞組應更換，并經浸漆、烘干處理。在現場對因引線太短而斷線的電樞繞組，可用 焊接法接長引線后再與換向片或升高片焊接，接長的引線必須套上絕緣套管。

⑤按圖3-39連接主磁極和換向極繞組各自電路，并用指南針在直流勵磁機定子內圓周 順著電樞旋轉方向移動，檢査換向極和下一個相鄰的主磁極極性，必須相同，否則應對調主 極兩引線在接線盒的接線位置。

⑥用尺子測量直流勵磁機電刷沿圓周方向的距離，若4個刷桿上電刷距離不相等，應予調整，直至距離相等且電刷與換向器表面基本垂直為止。

3.直流勵磁機或有刷交流發電機電刷磨損嚴重

(1)故障現象。直流勵磁機換向器和有刷發電機集電環上的電刷在正常情況下可長期使 用，但若在50小時運行中的磨損量大于0.8mm,甚至運行幾個小時磨損童就很大，說明電 刷磨損嚴重。

(2)故障原因

①電刷壓力過大。不同牌號的電刷使用的單位壓力不同，當壓力超過標準規定值時，摩 擦力增大，磨損加劇。

②換向器或集電環表面粗糙。其原因有：發電機運行一定時間后，換向器或集電環表面 摩擦不均而變得粗糙：下刻云母片或刮除精車后的換向片銅刺時，換向銅片邊緣被擠而 凸起。

③電刷火花大。火花對電刷材料侵蝕，引起電刷磨損。火花引起電刷工作面劇熱，會加大摩擦系數而加劇磨損。

④電刷太軟或換向片、集電環材料太硬。在發電機大修或更換新電刷時容易發生這類 問題。

(3)處理方法

①在安裝電刷、刷握時，應用彈簧枰測量彈簧壓力，若壓力不符合表3-32的要求，應調整刷握位置，使壓力符合要求。

②對于表面粗糙程度嚴重的換向器或集電環，應進行外圓車削。有的可在現場驅動發電 機旋轉，用銼刀磨削其表面，也可輕而易舉地解決問題。換向片邊緣凸起的，可用0號砂布 研磨。

③找出電刷冒火花的原因，并加以排除。

④選擇比原牌號稍硬的電刷。

4.有刷交流發電機集電環中一個環磨損嚴重

(1)故障現象。有刷交流發電機集電環要承受連續不斷的機械摩擦，久了難免有不同程度的磨損，但經常發現正極環磨損更為嚴，其表面呈材料本色。

(2)原因分析。直流電從正極電刷經正極環流入發電機轉子繞組，再由負極環經負電刷流回直流勵磁電源(圖3-255中實線箭頭)，而金屬導體中自由電荷的運動方向與習慣規定的電流方向正相反，從正極環流向正電刷(圖3-255中虛線箭頭)。在發電機運行中，電刷 和集電環間形成的一層氧氣膜，僅能承受一定的電位差。當電刷電流密度增加到一定程度 時，電刷與集電環接觸面上的電位差可能大到足以破壞氧氣層，引起較強烈的氧化作用時， 往往形成若干熾熱點，使集電環上磨損的金屬隨著電子的運動方向而附著在正極電刷的表面 上，久而久之正極集電環就磨損嚴重。

(3)處理方法

①銅質集電環僅適用于小型發電機，200kW以上發電機一般勵磁電流較大，幾乎都改用鋼質集電環。

②對于銅質集電環的發電機，可定期(每年2?3次)改變集電環正、負極性，使兩個環輪流充當正極環使用，避免單環持續磨損，以延長集電環使用壽命。

③若安裝刷握的導電環上有足夠的空余位置，可增加電刷數，降低電刷接觸面的電流密度，以減少正極集電環磨損。

④集電環磨損到一定程度時，表面粗糙不平，會減少電刷接觸工作面積，此時集電環圓周表面必須車削。車削可在車床上進行，也可在發電機現場就地進行。在實際檢修工作中，最常采用的是后一種方法。車削前把刀架可靠地尚定在集電環附近，發電機轉子以不大于 120m/min的線速度轉動，以每轉不大于0.05?0. 1mm的進刀量進行車削，車削后表面粗糙度Ra不低于0.8μm。

5.電抗移相式相復勵交流發電機的電抗器嗓聲大

(1)故障現象。電抗器一般都設有可調氣隙，電抗器在運行過程中有時發出異常響聲， 特別是發電機起勵建立電壓時響聲更大。電抗器氣隙小、響聲大.氣隙大、響聲小，電抗器上軛鐵登壓越松，響聲越大。

(2)原因分析。由于電抗器鐵心疊壓不結實，特別是可調部分的上軛鐵松動時，在交變磁通激勵下，上軛鐵沿橫向及縱向振動而發出響聲。電抗器氣隙大、漏磁多，上軛鐵磁通密度低，電磁振動減弱，噪聲減小。在同樣電壓下電抗器鐵心中磁通密度不變，若上軛鐵松動 則電磁振動加劇，響聲加大，甚至達到剌耳的程度。

(3)處理方法。鎖緊各穿心螺捍兩端的螺母，特別是鎖緊上軛鐵各穿心螺桿兩端的螺 母，使上軛鐵不能自由滑動，可立即消除響聲。但發電機的電壓和無功功率又依靠電抗器氣 隙調節來實現，對此，上軛鐵螺母鎖緊程度務必適當，既不讓上軛鐵自由滑動，又不能鎖得 太緊而無法調節氣隙，還要使電抗器兩端氣隙大小均勻，以維持電抗器三相繞組輸出端電壓 平衡。

6.滾動軸承噪聲大

(1)故障現象。滾動軸承由于其可靠性 高、維護方便和承載能力大，而被廣泛應用 于小型發電機，但軸承運轉噪聲常成為小型 發電機的主要哚聲源。軸承噪聲從軸承室傳 出，呈金屬滾動摩擦聲。用金屬棒一端接觸 發電機軸承蓋，耳朵緊貼金屬棒另一端聽診 (見圖3-256)，可清晰地辨認出軸承噪聲。

(2)原因分析

①軸承本身質量問題。滾動軸承有內、外圈，其間有滾珠或滾柱等滾動件及保持架等零件。發電機旋轉時，軸承圈有相對運動，便發出人們常聽到的軸承聲——“沙沙”聲，隨著轉速上升“軸承聲”增大。若軸承質量不 良，這些相對運動件間發生不規則撞擊而發出噪聲。

②軸承與發電機裝配不當，引起軸承徑向游隙減小。軸承在制造時有一個符合國家標準 的原始徑向游隙，軸承裝入發電機后，運行中存在一個工作游隙，當工作游隙為0.01mm左右時，軸承噪聲最小。如果配合過緊，加工精度又低，必然導致工作游隙偏小甚至無游隙，造成噪聲大。

③軸承裝配到發電機上的工藝是否良好，影響甚大，噪聲相差達10dB (A)。

(3)處理方法

①必須選用質量合格的軸承。對于噪聲要求較高的發電機，應選用精密級軸承。

②提高轉軸軸承擋直徑加工精度，其等級由K6提高到K5,可基本消除軸承的無游隙 運行狀態，可明降低噪聲。

③改進裝配工藝

a.軸承屬精密件，裝配前后都要保持清潔，潤滑油脂不僅牌號要合適，而且還要注意其純潔度，不得混入鐵末、細砂、灰塵等雜物，填充量要合適（軸承室裝填1/2?2/3容積， 滾珠腔要填滿）。

b.軸承裝機過程要注意一平二正。放入轉軸軸承擋時應能用手輕輕推入，切忌錘擊， 否則滾子表面精度被破壞（軸承行業規定，錘擊后軸承就算報廢）。

c.關系到發電機同軸度的各配合止口的加工精度及裝配必須正確，若轉子歪斜，必影響軸承工作游隙，使噪聲增大。

④對于正在運行中的發電機的各種異常噪聲的辨別及采取的相應措施：

a.軸承架（外圈）聲。系由滾珠（柱）與軸承架旋轉而產生“咝咝”聲，此為與轉速無關的不規則金屬聲，這種聲音不是故障，只要補充潤滑脂聲音即可變小。

b.滾柱碰擊聲。發電機在低速時，特別是停機前，能十分明顯地聽到“喀通、喀通” 聲，這也不是故障。

c.滾擦聲。這種聲音與負荷無關，與軸承的徑向間隙和潤滑狀態有關，特別在冬季容易出現這種聲音，補充潤滑脂即可消除。

d.傷痕聲。這是滾柱或滾珠表面產生傷痕時發出的“咕嚕”聲，轉速越高噪聲越大。 傷痕聲發生時軸承會過熱，應及時更換軸承。當聽到不連續的“咯咯”聲時，說明軸承的 內、外圈破裂，應立即更換軸承。

e.雜質聲。這是在轉動面和滾柱或滾珠之間進入灰塵等雜質時產生的，聲音小、不規 則且與轉速無關。當聽到這種持續的摩擦聲時，應清洗軸承，并注意消除再次發生潤滑脂供 油孔或油槍的污染。