在具有交流电感线圈的电气设备发生火灾时,人们习惯从直接通电的线圈部分找原因,看是短路或是超负荷引起的等等,而忽略从铁芯产生涡流方面找原因。我们遇到这样一个案例:河南某纸厂一位有经验的电工修理电机时,要把漆包线从定槽里拿出来,由于取出来困难,于是他用火烧电机的方法取漆包线。而修复的电机投入使用时,很快就发热起火,引起了火灾。这是为什么呢?
因为线圈通过变化的电流时,变化的电流产生变化的磁场,变化的磁场切割磁芯,产生感应电动势。如果铁芯是块状金属,便自成回路,相当于变压器的次极线圈短路。于是,在铁芯中就形成了沿一定方向的环流。这种在铁芯中产生的感应电流就叫涡流。实验和数学分析证明:涡流的损失与电源频率的平方以及磁感应强度最大值的平方成正比。由于块状的金属铁芯电阻较小,铁芯产生的感应电动势能产生很大的电流,使铁芯很快发热。它不仅会引起额外的功率损失,消耗电能,而且还会烧毁线圈和电气设备,引起火灾。
为了消灭涡流所造成的火灾隐患,可采用以下几种方法:
一、把铁芯变薄、变小。交流电气设备的铁芯可用0.35毫米或0.5毫米厚的硅钢片或矽钢片叠加而成。片与片之间互相绝缘,并与其横截面与磁场垂直,把涡流限制在许多狭长截面之中。在高频电讯工程中,可将铁磁性材料粉碎,表面用绝缘漆包裹加压成型,做成铁粉芯。这样作用有二:一是把产生的涡流区域分割划小,使各涡流强度减少;二是增加路径,产生较大的电阻,两者都会使涡流减小。上述用火烧的方法,使硅钢片之间的漆皮破坏,就会增大涡流,造成局部过热,严重时会熔伤,这就是所谓“铁芯起火”。
二、改变铁芯的成分。在钢里加入0.8—4.8%的硅做成硅钢片,目的是增加其电阻率;有的铁芯是采用电阻率较大的坡莫合金;还可采用非金属材料一铁氧体,其电阻率更高,能有效地减少涡流。
三、修理工艺要讲究。例如油开关的角缝处最好用铜,因为铜不导磁,分割铁片减少涡流。
四、穿管敷设要注意。照明线路的火线、零线要同设一钢管;动力线路A、B、C三相要同设一钢管。这样其合成磁场为零,就不会切割钢管形成涡流。如果单相电路钢管只穿一根线,三相电路穿一根或两根火线,也会造成涡流损伤。
五、接地保护要正确。变压器的铁芯要可靠接地,但不能数点接地,那样也可能形成环流引起火灾。