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電機集電環運行過程中打火問題分析

2020-1-13

電機集電環也叫導電環、滑環、集流環、匯流環等。它可以用在任何要求連續旋轉的同時,又需要從固定位置到旋轉位置傳輸電源和信號的機電系統中。如,繞線轉子三相異步電動機的集電環,通過碳刷和電機的轉子引線構成一個相對獨立的集電環系統。對于該系統,集電環表面粗糙度以及與碳刷的配合程度都是質量控制的關鍵。

在電機運行過程中,緣于碳刷材質的特殊性,碳刷會因為磨損衍生出碳粉,這些碳粉會不同程度地堆積在集電環表面,特別是在濕熱環境中,可能會影響電機的正常運行;對于電機運行環境不好的情況,可能還會有一些外界的粉塵異物污染集電環,同樣會造成環體打火問題。因而,除集電環加工過程的粗糙度控制外,還必須定期進行環面的清潔處理,對于大型的集電環,會在環面加工螺旋狀的溝槽,保證電機運行過程中碳刷磨損粉塵的合理走向。

  集電環的材質要求機械強度大,并且是良好的導電體,還要具有耐腐蝕性,在與電刷滑動接觸時,必須具備耐磨性和穩定的滑動接觸特性。一般,鋼質集電環的耐磨性好,機械強度大,因此大多用于因極性引起集電環磨損差較大的同步電機上。

鋼可以加工成復雜的結構,它是一種容易得到而又價廉物美的材料,所以,廣泛用于包括圓周速度較低的水輪發電機在內的同步電機。對于像汽輪發電機那樣,主要強調高圓周速度下機械強度和耐磨性的集電環,有時也使用鍛鋼。另外,要求耐腐蝕性時,可使用不銹鋼,但不銹鋼的滑動特性不穩定,與電刷組合不合適往往使電刷產生跳動,容易造成電刷溫升過高或異常磨損,所以使用時必須倍加注意。

青銅鑄件等銅質集電環與鋼質集電環相比,它的滑動特性好,所以用途很廣,但當含有大量低熔點鉛時,因通電點的發熱而產生脫鉛現象,容易造成集電環磨損或電刷異常磨損。
    
集電環與電刷的配合上,當電刷的研磨性過強而集電環的材質過軟時,往往在集電環上發生相當于電刷寬度的階梯磨損。尤其是高溫低濕的全封閉式電機,更容易引起電刷或集電環的過大磨損。重象傷痕是這樣形成的,一開始只有非常小的傷痕,電刷在這些部位集電不良而產生火花。一旦產生火花,傷痕就逐漸惡化擴大起來,最后形成與電刷滑動接觸面的尺寸同樣大小的傷痕。因而,集電環用電刷即使產生非常小的火花,也必須予以注意。

集電環環火主要因素:

1、碳刷質量不良,過熱時碳刷容易碎裂,大量碎屑導致碳刷與集電環之間拉弧;

2、靠近集電環的發電機密封瓦處漏氫;

3、集電環冷卻風進風口濾網堵塞,抽風量減小,影響集電環表面冷卻效果;

4、電機密封油泄漏,以及碳粉排出不暢,油氣與碳粉混合物污染集電環室;

5、碳刷與集電環表面接觸不良,集電環表面及碳刷組件過熱等。其中,碳刷與集電環接觸不良是導致集電環環火燒損事故的主要原因。碳刷與集電環接觸不良引發局部打火,造成集電環溫度升高,碳刷接觸惡化,勵磁電流在碳刷間分配不均,導致環火。碳刷與集電環表面接觸不良通常難以發現,引起集電環環火事故經歷時間相對較短,因此難于及時處理。

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