文档介绍：氧化膜上的污点或穿孔

技术说明■ STA AE 16-47 GB
特异性特征
直流牵引和固定电机尤其是换向机中的换向器上有时
可见约针头大小的清晰污点,这些污点有时可能会在换
向器表面留下与彗星尾部相似的痕迹。
这些小污点在换向器表面出现的位置会不断发生变化,
此外,这些污点沿着换向器片的分布也不是固定的。污

点的数量随电机工作时程的不同会有很大的差异。
换向器氧化膜上出现的这些污点就像是人类的某些皮肤病一样。或许可以借用麻疹或小
痘的名称对换向器的此类缺陷加以描述,这些氧化膜上的“皮疹”由小污点组成,而实际上,
这些小污点是氧化膜上的小穿孔。
换向器表面薄层铜质材料的成分是氧化铜,在某种程度上来说,氧化铜应该是该氧化膜
的“主色调”。
由于所具有的半导体以及电介质性质,这一铜质材料层会在持续的“压力”下发生开裂,
铜质材料层的抗压能力不仅取决于该材料层的厚度以及硬度,另外还与材料层本身的温度、
电刷接触压力以及电场梯度…以及决定铜质材料层间的电负荷流动方式的参数有关,电负荷
的流动是通过电刷的碳层与换向器的氧化铜之间的“真正接触点”实现的。需要说明的是,
该负荷能够通过所形成的液态铜质材料的桥联作用,进而在氧化层表面形成瞬间存在的微型
凹陷而渗透穿过电介质,这些瞬间存在的微型凹槽实际是一种微型气孔,在熔融过程中可在
金属表面产生裂隙。
随后,铜质材料层很快在表面形成氧化层,如果负荷以不连续性的形式传导,则会在氧
化膜表面出现肉眼可见的持续时间或长或短的印记-即为污点,换句话说,出现污点的需要
同时具备如下两个条件:
•与电刷中电流快速变化有关的明显的残留换向电压;
•电刷中电压过低或采用的电压不当,且在一定时间内电压会在较大的幅度内发生变化。
某些换向机通常会同时具备以上所述的两个条件-这类型的换向电机通常用于轧钢机、
机床、破冰机等,由于这些机器所采用的功率会在短时间内发生极大的变化(以及快速或紧
急制动时,此时电刷中所对应di/dt的数值为1,000 ln/s或更大),同时,这些机器也会经受
不断的震动,该震动对于轨道中电刷的物理稳定性极为不利。
由于同时出现上述电学和机械学条件的持续时间总是较短,因此,发生上述故障的频率
也较为有限。
污点的影响
这些污点仅出现在表面,对换向器的影响仅限于氧化膜。当产生这些污点的条件得到改
进后,氧化膜可正常快速的矫正,无任何残留疤痕。
与整流过程中燃烧所导致的明显电火花(火花产生的范围有限,但会持久存在)相反,
这些污点不会在铜材质表面留下任何程度的印记,且由于污点分布的位置会时常变化,因此,
不会对换向器造成严重的危害。
但是,另一方面,这些污点有时会对电刷造成相当高的磨损率。更为准确来说