滑环电刷(滑环电刷)

绕线型异步机虽然在起动和调速方面具有显著的优点,但是存在滑环、电刷的致命缺陷,这是自异步机有史以来一直困扰绕线型异步机的老大难问题,如果不能妥善解决,影响的不仅仅是电动机的起动、调速控制,而是电动机根本就不能运行,对生产的危害是可想而知的。绕线型异步机就是由于存在这一致命缺陷,导致应用受到极大的局限,使其优势贬值,在很多应该采用的场合却没有得到应用,使用率远远低于鼠笼型异步机。

概述

电刷和滑环是发电机励磁系统的重要组成部分,电刷是用于滑环上作为导入导出电流的滑动接触体,是发电机能量交换的设备。在运行过程中由于电刷质量、选型及维护不到位等原因,将会出现电刷发热、打火等现象,严重危及发电机的安全运行。

故障及原因

1、刷辫着火。

主要由于各电刷的负荷持久分配不均。其原因 有:各电刷的压力不等;有的电刷卡滞在刷盒里;一个滑环上 装设不 同类型的电刷.螺钉松了,线端脏污或有毛刺;刷辫太短或太僵硬,以致使电刷产生离开滑环的倾向。

2、滑环弧面上出现小平面。

滑环表面出现烧伤和磨损的斑点。其原因可能是:重载启动(当电刷压力过小时,尤为严重):各电刷之 间电流分配不均匀;转子不平衡;由于外界存在振源而引起共振。

3、滑环表面出现沟纹或锯齿。

原因是:空气中有灰尘或研磨 电刷后未将粉末清理干净;电刷压力大小不当或不均;电刷研磨不 良:电刷规格不适合。

4、火花。

滑环上的火花通常是由于以下机械原因造成的:电 刷压力太小或不等;电刷研磨不良;由于间隙太小或有灰尘,使电刷 卡滞在刷盒里;电刷下面有灰尘;刷辫太短或僵硬;滑环变形;转子 不平衡:外界振源引起振动(这常引起斑点增加)。

传统滑环存在的问题

1、传统绕线型异步机的滑环为“机载”滑环,即滑环装置安装在电机转子轴的尾端,滑环实际是单端支撑的悬臂梁结构,故电机在运行过程中,由于离心力和径向不平衡力矩的作用,滑环将不可避免地产生径向抖动,尤其是在启动和调速运行时,现象更为明显。

滑环的抖动振幅、频率很高,电刷的压力弹簧根本无法响应,因此造成电刷和滑环的接触不良,于是造成严重的打火,致使滑环表面烧蚀,电刷也随之损坏。

2、滑环的线速度高造成电刷磨损大,寿命短

“机载”滑环结构的滑环必然要安装在电机转子的轴上,由于转子绕组的电缆要通过轴心引出,因此须要采用大直径、空心型的轴结构,滑环的直径受转子轴的限制必然增大。电刷的磨损和滑环相对运动的线速度密切相关,具有关资料介绍,电刷的寿命和滑环的线速度的平方成反比,故机载滑环的传统结构电刷的寿命较低,标准规定只有3500-4500小时,实际的寿命还远低于标准值。

3、传统机载结构的滑环、电刷结构在散热方面也存在困难,通常,滑环表面的温升多超过80C,加剧了磨损,使滑环电刷可靠性进一步降低。同时,电刷磨损产生很多的碳粉,散落在绝缘的各相滑环之间,极容易产生滑环相间短路和造成接地,滑环系统将彻底损坏。

电刷发热

原因

电刷与滑环运行中产生的热量由自然通风散走。但是如果出现滑环被油漆等化学物质所污秽,长期出现电刷微火而导致的花环表面光洁度不合格,接触电阻变大、刷握弹簧压力变小、电刷运行工况变差,当随无功调节增大时励磁电流将增加,个别电刷温度将升高,从而会致使整个系统温度升高。有时甚至达到无法控制状态。此时电刷运行工况越来越差且发展较快,一些电刷出现频率较高的跳动或卡涩,并出电刷火花等级加大,电刷辫烧断或脱辫,电刷与滑环摩擦声音也随之增大。

处理方法

(1)更换磨损较短的及工作电流很小的电刷;调整或更换部分弹性较小刷握的弹簧;处理电刷卡涩等措施,将电刷电流调整均匀,减少发热量。

(2)适当降低发电机的无功负荷,减少励磁电流,从而降低电刷的工作电流,减轻发热。

(3)清理通风口,保持风道畅通或大功率风扇通风,增加散热量。

(1)首先要降低发电机的无功负荷,减少励磁电流,从而降低电刷的工作电流。

(2)找出严重过热的电刷,立即更换急备件电刷;严重过热的电刷接触面处基本损坏且有掉块现象,这时这类电刷跳震明显,观察电刷小辫抖动明显(紧急备件电刷为:在正常运行已磨好的电刷)。

(3)当发现个别电刷断辫或脱辫,或是刷辩严重变色时,出现环火,则大量减小励磁电流,逐块更换发热电刷并进行调整压力,不可强行更换大量新电刷。

(4)当处理完异常电刷后,由于滑环的氧化膜基本已被破坏,由于摩擦系数较大仍会出现温度高现象并且声音异常,这时可采用涂抹凡士林的方法进行润滑降温。

电刷打火

原因

(1)发电机组安装或检修过程中,由于转静子间隙、轴瓦及转子动平衡不合格等原因,造成机组运行时振 动超标,从而使发电机转子垂直振动、水平振动超标或因为转子滑环椭圆度不合格,致使电刷在滑环运动轨迹不是一个规则的圆,形成电刷跳震,是由于机械原因而导致电刷出现电刷跳火。

(2)转子滑环因外界因素造成的光洁度在▽1–▽7 时,如果光洁度太差会增大电刷接触电阻,导致电刷打火并且火花拖长。

(3)因弹簧疲劳或是过热而引起的电刷压簧压力太小而产生间断性的微弱火花,在长时间未及时处理而造成的电腐蚀,从而造成滑环表面氧化膜损坏,致使电刷严重打火。

(4)在安装或检修过程中出现刷握与滑环之间距离超标或电刷与刷握之间的间隙过大,电刷则会在架内产生摆动,不仅出现噪音,更重要的是出现火花。

(5)电刷压簧由于压力不垂直或附焊而造成的电刷卡阻,致使电刷分流不均,从而造成的电刷打火。

(6)电刷在正常运行中的压力调整不当,致使电刷分流不均,从而造成的电刷打火。

处理方法

(1)因机械振动引起的跳火在机组运行时,应及时采用提高压簧压力并测量电刷分流及温度情况是否在正常范围之内,先做到温度、火花在可控范围,待有机会停机处理振动大问题,同时也要检查电刷架支撑是否牢固并测量正负极之间绝缘和对地绝缘。

(2)针对于滑环表面氧化膜在运行中由于各种原因而被损坏,光洁度差而产生的打火现象,一般可选用一只摩擦系数较大的电刷,将弹簧压力调整至最大进行磨合,摩擦系数较大的电刷位置应选择在顺时针尾部,也就是滑出边采用摩擦系数较大的电刷,这样可以使滑环的运行得到改。同时也要密切关注摩擦系数较大这只电刷的温度、电流是否在允许值范围。

(3)若电刷压紧弹黄的压力过大或过小,电刷分流不均时,就必须作出对压簧压力进行适当的调整,电刷压簧材质的要求是使电刷受到均匀稳定压力主要因素,各电刷之间的压力差不应超过其平均值+10%,电刷在运行过程中随着不间断的磨损,电刷弹簧也要随之进行调整,尽量使电刷压力维持基本不变。经常检查电刷的工作状态和活动情况是保证电刷正常工作的有效措施。

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