直流电动机环火产生的原因是什么？

答：环火是恶性事故。直流电动机在运行中由于片间累积击穿，换向严重恶化，或特别恶劣的负载条件，均会出现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，并伴随着强烈的弧光和巨响，这种事故称为环火。在环火发生极短时间内，电弧的高温和巨大能量，不仅对换向器和电刷装置造成严重破坏，而且对其他绕组也会造成不同程度损害，由于环火接地而产生轴电流还会使轴颈和轴瓦出现麻点和蚀痕。环火的巨响和强光还会使机旁维护人员受到伤害。因而在运行维护中必须要尽一切可能消除环火发生的隐患。

环火产生原因：

（1）片间击穿 当换向器片间电压较高，而运行中又产生过电压，由于片间累积击穿，会产生环火。而更多的情况是由于换向器维护不良，清扫不认真，在换向器云母沟中积存了碳粉、铜粉和油污，或由于电刷挤铜，换向片铜毛刺延长导致相邻换向片的短路，这些导电物都构成了换向器片间云母沟中的导电桥，当这一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，通过电流逐渐加大。当电流产生电动力超过维持粉末定位的力时，粉末构成的导电桥就会错位，导电桥由于熔化灼热而产生片间闪络。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。当断裂部分宽度增加到云母沟宽度时，维持电弧的电压也需增加，否则电弧将熄灭。当片间电压和起弧时感应电压大于维持电弧电压时，电弧将继续燃烧。电流随着换向片击穿而增大，磁场区域也增加，片间电弧沿换向器表面扩展过程，如图4-14所示。

图4-14 片间电弧的扩展

a）起动电弧 b）电离区的形成 c）电弧扩展 1—换向片 2—片间云母 3—片间电弧 4—等离子区 5—空气电离区

当换向器相邻的换向片K和L因存在电位差，而片间存在导电物质时，导电桥断裂而产生电弧，如图4-14a。在电弧作用下，电于导电物质的气化和电弧的灼热，造成了换向片K和L之间区域的空气局部游离成一个等离子区，如图4-14b。在这个区域内，由于电离气体内压力和电动力的作用，换向器的旋转电弧将沿着换向器表面扩展至M（图4-14c）。(www.xing528.com)

图4-15 电刷火花的延伸

1—电刷 2—换向片 3—起始电刷火花 4—电刷电弧的延伸

如果电弧扩展的两个换向器片K与M之间的电位差，能维持片间电弧而不熄灭，则电弧将继续扩展。在一定条件下，片间电弧可以扩展到正负两个极性刷架之间，而最终造成环火。

（2）严重的电刷火花 电刷火花是导致换向器环火的另一个主要原因。当直流电动机在恶劣的负荷条件下，换向器表面滑动接触受到严重破坏时，就会在电刷与换向器之间产生严重火花。当换向器火花大到一定程度时，火花能量将引起电刷与换向片的燃烧和气化，并在燃烧区造成一个等离子区域、而这个电弧又被旋转的换向器沿电刷磨道所拉长，如图4-15所示。当这电弧被拉长至一定长度的某一换向片M时，电弧是否能继续燃烧，就决定于换向器表面电位分布曲线和电弧特性。当换向片M的电位V_KM小于电弧维持电压U_g时，电弧将熄灭。当V_KM大于电弧维持电压U_g时，电弧将持续燃烧，并将继续延伸。电刷磨道上空气的电离使为电弧延伸创造了条件。当换向火花能量大到某一量级时，电弧将伸展到异级性电刷上，而造成环火。