在具有交流電感線圈的電氣設備發(fā)生火災時,人們習慣從直接通電的線圈部分找原因,看是短路或是超負荷引起的等等,而忽略從鐵芯產生渦流方面找原因。我們遇到這樣一個案例:河南某紙廠一位有經(jīng)驗的電工修理電機時,要把漆包線從定槽里拿出來,由于取出來困難,于是他用火燒電機的方法取漆包線。而修復的電機投入使用時,很快就發(fā)熱起火,引起了火災。這是為什么呢?
因為線圈通過變化的電流時,變化的電流產生變化的磁場,變化的磁場切割磁芯,產生感應電動勢。如果鐵芯是塊狀金屬,便自成回路,相當于變壓器的次極線圈短路。于是,在鐵芯中就形成了沿一定方向的環(huán)流。這種在鐵芯中產生的感應電流就叫渦流。實驗和數(shù)學分析證明:渦流的損失與電源頻率的平方以及磁感應強度最大值的平方成正比。由于塊狀的金屬鐵芯電阻較小,鐵芯產生的感應電動勢能產生很大的電流,使鐵芯很快發(fā)熱。它不僅會引起額外的功率損失,消耗電能,而且還會燒毀線圈和電氣設備,引起火災。
為了消滅渦流所造成的火災隱患,可采用以下幾種方法:
一、把鐵芯變薄、變小。交流電氣設備的鐵芯可用0.35毫米或0.5毫米厚的硅鋼片或矽鋼片疊加而成。片與片之間互相絕緣,并與其橫截面與磁場垂直,把渦流限制在許多狹長截面之中。在高頻電訊工程中,可將鐵磁性材料粉碎,表面用絕緣漆包裹加壓成型,做成鐵粉芯。這樣作用有二:一是把產生的渦流區(qū)域分割劃小,使各渦流強度減少;二是增加路徑,產生較大的電阻,兩者都會使渦流減小。上述用火燒的方法,使硅鋼片之間的漆皮破壞,就會增大渦流,造成局部過熱,嚴重時會熔傷,這就是所謂“鐵芯起火”。
二、改變鐵芯的成分。在鋼里加入0.8—4.8%的硅做成硅鋼片,目的是增加其電阻率;有的鐵芯是采用電阻率較大的坡莫合金;還可采用非金屬材料一鐵氧體,其電阻率更高,能有效地減少渦流。
三、修理工藝要講究。例如油開關的角縫處最好用銅,因為銅不導磁,分割鐵片減少渦流。
四、穿管敷設要注意。照明線路的火線、零線要同設一鋼管;動力線路A、B、C三相要同設一鋼管。這樣其合成磁場為零,就不會切割鋼管形成渦流。如果單相電路鋼管只穿一根線,三相電路穿一根或兩根火線,也會造成渦流損傷。
五、接地保護要正確。變壓器的鐵芯要可靠接地,但不能數(shù)點接地,那樣也可能形成環(huán)流引起火災。