换向火花等级划分及原则解析

答：换向火花划分原则：保持电刷与换向器良好的工作状态，保持优良的换向性能是保证直流电动机安全运行的重要条件。通常情况下，电动机无火花运行（或微弱的无害火花下运行）。换向器表面氧化膜均匀而有光泽，电刷与换向器之间滑动接触稳定，电刷与换向器磨损轻微等均可认为是良好的换向性能的表征。相反，强烈的换向火花，换向器表面氧化膜破坏或异常，电刷与换向器之间滑动接触不稳定，电刷与换向器的异常磨损等都是换向不良的症状，将直接威胁电机运行。

火花是电刷与换向器之间的电弧放电现象，是直流电动机换向不良的最明显标志。由于轻微的电刷火花释放能量微弱，不会构成对电动机运行的危害，故称无害火花。较强的电刷火花其能量将会破坏电刷与换向器之间的滑动接触，灼伤电刷镜面和换向器表面氧化膜，使两者磨损增加，并造成恶性循环，这种火花属有害火花。更有甚者，由于强烈的电刷火花使电刷磨道上空气游离，因电弧飞越而导致环火事故对电动机造成巨大的损坏，构成对直流电动机运行的威胁。

不同的换向火花对直流电动机运行的影响和危害不同，为了确定换向火花对直流电动机运行的影响和危害，必须要划分火花等级。

换向火花是电刷和换向片脱离接触时换向元件中释放电磁能量，以电弧放电形式表现出来。根据对换向火花研究表明，它是一种频谱广阔的电磁波，其频谱主要范围是30kHz至1MHz。换向火花的危害性应根据火花的能量来确定，而火花的亮度和电压则是火花能量的标志，可以作为评价换向火花的标准。但由于火花测量十分复杂和困难，因而通常都是以火花亮度、密集程度和大小作为划分火花等级的依据。

世界各国对于火花划分标准各不相同，但是所有这些标准都是根据换向火花的亮度、密集程度、大小，以及对电刷和换向器的损害表现，来划分换向火花等级的。由于至今尚未有某种仪器可精确测定换向火花等级，都是由观察者目视决定的，因而不可避免的带有火花观察者的某些主观因素。

火花等级：电动机国家标准GB 755—1987规定的火花等级如表4-5（GB755—2008中此表已取消）。(www.xing528.com)

表4-5 换向火花等级标准

可以看出，标准规定的火花等级，一是电刷下火花特征，即火花大小，亮度和密集程度；二是火花对换向器表面和电刷的损害程度。即1级和级火花是无害火花；级火花虽然在换向器和电刷表面产生轻微灼痕，但仍允许长期运行，不致造成对电动机的威胁；2级火花的电弧能量较大，会造成对换向器和电刷的灼伤，是有害火花，只允许在过载时短时出现；3级火花是危险火花，它能导致环火事故，不允许经常出现。

关于换向火花允许等级，通常认为：从空载至额定负载，换向火花不应大于级；在最大工作过载时，换向火花不应大于2级。即认为级以下的火花为无害火花，因此允许电动机长期连续运行；2级火花是有害火花，只允许在过载时短时出现；3级火花则是十分危险的，有可能导致环火，不允许经常出现。

当直流电动机采用晶闸管供电时，换向火花通常会比电池或机组供电大些，但其允许火花亦比机组供电大一些，原因是晶闸管供电电动机火花中含有交流分量，用眼睛观察到的火花亮度虽然大一些，但是实际上其电弧能量较小。