环火

电力工程名词

直流和脉流牵引电动机在某些恶劣条件下运行时，正、负电刷之间可能形成一股强烈的环形电弧，同时伴有闪光与巨响，这种现象称为环火（俗称“放炮”）。电动机环火原因：转子有一组或几组线圈断线。（不会超过2组，因为断多了就无法转动，继而不会有环火现象）

环火简介

环火是一种恶性事故。在直流电动机的运行中，由于换向器片间累积击穿，换向器严重恶化，或者电动机频繁起动和连续过载，均会产生正负极性刷架之间电弧飞越，环绕换向器表面出现一圈强烈的电弧，并伴随强烈的弧光和巨响，这种现象称为环火。在环火发生的很短时间内，电弧的高温和巨大能量，不仅严重损伤换向器和电刷装置，而且对其他绕组也会造成不同程度的损害；同时，由于环火接地而产生轴电流，轴颈和轴瓦也会出现麻点和蚀痕。此外，环火的巨响和弧光，还会使机旁维护人员受到伤害。

产生原因

1、片间击穿

(1)当换向器片间电压较高，电动机运行中又产生过电压时，由于换向器片间累积击穿而产生环火；

(2)由于对换向器维护不良，清扫不认真，换向器云母沟中积存炭粉和铜粉，或由于电桥挤铜，换向片铜毛刺延长导致相邻换向片短路，这些导电物质都构成云母沟中的导电桥。当这种导电桥随电枢旋转而进入主极区时，换向器表面电位梯度增大，通过的电流逐渐增加。当电流产生的电动力超过维持导电粉末定位的电动力时，这些导电粉末所构成的导电桥就会错位，导电桥产生片间闪络。如果导电桥断裂点的有效电压超过电弧最低电压，就产生电弧。当导电桥断裂部位的宽度增大到云母沟宽度时，维持电弧的电压也需增加。如果片问电压和起弧时的感应电压大于维持电弧的电压，则电弧将继续存在。在一定条件下，片间电弧将扩展到正负极性刷架之间，造成环火。

2、严重的电刷火花

电刷火花是换向器产生环火的另一个主要原因。当直流电动机在恶劣的负载条件下运行，换向器表面滑动，接触受到严重破坏时，电刷与换向器之间就会产生严重火花。当换向器的火花增大到一定程度时，火花形成的电弧将引起电刷和换向片燃烧和气化，并在燃烧区形成一个等离子区域，而这个电弧又被旋转的换向器沿电刷磨道拉长。

当电弧被拉长到一定长度的某一换向片时，电弧能否继续燃烧，就取决于换向器表面的电位分布和电弧特性。如果该换向片的电位小于电弧的维持电压，则电弧熄灭；如果该换向片的电位大于电弧的维持电压，则电弧持续燃烧，并将继续延伸。而电刷磨道上的空气的电离则为电弧的延伸创造了条件。当换向火花能量增大到某一量级时，电弧将伸展到异极性电刷上，从而造成环火。

防护措施

空气断路器或速断空气断路器来保护，通常只能从设计和运行维护方面采取措施来预防环火，主要的措施有：

(1)采用补偿绕组。直流电动机加设补偿绕组，有以下作用：①解决换向极饱和问题，改善过电流换向；②抵消横轴电枢反应，消除主磁场畸变现象，使换向器电位分布曲线较为平滑；③有利于抑制电刷火花和片问电弧的扩展。对于无法采用补偿绕组的小型电动机，采用不同心气隙，也可削弱气隙磁场的畸变。

(2)改善换向器表面处理质量，特别是改善换向片的倒角和片间云母下刻质量，以及消除换向片上的端部尖棱、夹角。

(3)限制换向器圆周上单位长度的电位差，并适当降低片间电压。对于大型电动机，片间电压最好不高于16V，小型电动机不高于18V。对于片间电压较高，经常出现环火的电动机，应适当降低过电压保护值。

(4)在刷架之间的空间，用耐弧隔板进行档隔，可以抑制电弧扩展和减轻环火造成的损害。

(5)在线路上装设保护装置，主要采用以下几种保护：①对并联工作的电动机分别进行保护，其中某台电动机一旦产生环火，不至于对其他电动机造成危害；②在线路上装设速断保护装置，即电动机一且产生环火，保护装置就迅速将电动机从电网断开；③采用火花放电器来限制整流子片间电压，一旦出现过电压，整流子片间电压也不会过高，从而降低了产生环火的几率。

(6)加强换向器的维护，如经常清理，擦拭和吹扫，以防止片面积尘和产生铜毛刺。特别是换向不良而又出现过环火的电动机，更应加强换向器的运行和维护。

事故检查处理

事故后检查

(1)检查绝缘电阻。发生环火事故后，首先打磨毁损烧黑的换向器和吹扫绕组，然后用兆欧表测量各绕组的绝缘电阻是否符合规定，以确定绝缘是否需要处理。

(2)测量片间电阻，以检查升高片和电枢并头套有无开焊和片间短路现象。

(3)检查换向器表面是否氧化，是否由于电弧烧伤而出现点状凹陷，换向器端部是否局部烧损，有无较深的烧蚀痕迹。

(4)检查电刷和刷握的受损程度，刷握和电刷烧损数量。

(5)检查刷架和导电环是否出现缺陷，确定需要修补或更换的零部件。

(6)检查主极绕组、电枢绕组、换向极绕组和补偿绕组是否受到损伤。

(7)由于出现环火后有强大的轴电流通过轴承，因此应检查轴颈和轴瓦的接触面上是否出现严重的麻点，轴瓦的巴氏合金是否熔化。

(8)检查轴承和定子的固定螺钉是否因环火产生巨大短路力矩而松动。

事故后处理