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1、1 发电机集电环原理和结构集电环主要包括集电环及其转轴、2 集电环运行维护的预防措施（1（ 对集电环的检查和维护，由专人负责。现场规程应规定检查时间和次数（每周不低于 2 次）。工作人员进入现场应采取安全防护措施。（2（ 定期巡视检查集电环时，应检查一下各项：a 集电环碳刷的火花情况；当发现较大的火花时，应密切监视，并迅速减小励磁电流，如不见好转，应尽快查清原因，甚至解列停机，以免酿成恶性事故。b 集电环表面的温度和温升；温升不超过 80K,温度不超过120。c 集电环表面 颜色是否光亮，有无 变色；d 刷架、刷握上、集 电环 表面有无积尘和油污，如有必要可用吸尘器吸除或用干布擦拭电刷（拔出刷
2、握）接触面的油污。e 电刷有无跳 动，刷辨与碳刷 连接是否完好。f 抽 检电刷刷辨上电流，如有电流偏小几安培，应全面检查电刷分布电流，并对电流偏小的电刷查找原因，并采取处理措施，使之电流恢复。（3） 更换电刷， 应采用正品电刷。 检查电刷时，可顺序将其有刷盒拔出。一般情况下更换电刷时，一般只能更换 2 个电刷。电刷在更换前后应事先与集电环直径相等的磨具上研磨好。更环新碳刷时，应在更换 3-5 天内加强检查巡视次数。（4） 发电机大修期间，做好集 电环的检查和维护工作。检查集电环表面的光洁度，沟槽是否有毛刺，刷架部件是否松动；采取措施，防止集电环受潮。（5） 如果机组运行较长， 应加强集电环碳刷
3、处的碳粉和灰尘的清理，防止“太脏”影响绝缘电 阻。3 发电机集电环检修要求和工艺标准4 发电机转子集电环故障介绍分析和危害防治发电机集电环温度过高主要是电刷接触不良引起的，因此应想法测量各个电刷的电流（用直流钳形电流表） ，看电刷电流是否均衡，如果不均衡，就首先应对电流小的进行处理，使之接触良好。如果电流均衡，则查找其它方面的原因。1 是否电刷质量有问题，应更换电刷进行检查。2、由于通风不良导致的发热：通风不良主要是因为冷却风道堵塞，集电环表面通风沟、通风孔堵塞、循环风扇风量下降等原因，尤其是当运行中集电环表面温度过高时，导致电刷磨损加剧，碳粉积聚增加，有可能会堵塞上述集电环表面的散热通道。因
4、此在大小修时，应对集电环表面通风沟、孔以及冷却风道滤网进行清理，保持通畅。对于经过多次车削的集电环，如果集电环表面的通风沟高度不到 5mm，已经车削到径向限制孔时，就应当按照说明书根据最小使用外径进行更换，以保证集电环的机械及散热可靠性。3、由于接触电阻过大或分布不均匀而产生的发热：集电环和电刷是通过相互滑动接触导通励磁电流的，根据容量及型号的不同，每个集电环上大约分布着数十只电刷，由于接触电阻的不同，电流分配的差异，会导致发热不均匀，有以下几个原因：（1）电刷与滑环表面接触电阻、电刷与刷辫接触电阻、刷辫与刷架引线接触电阻过大。可通过测量单个电刷总压降、电刷接触压降、刷体压降、联结压降、刷辫压
5、降进行相互间对比来检查。同时检查回路中各螺丝是否紧固。检查电刷接触面的清洁程度，是否存在油污污染。 （2）电刷压力不均匀或不符合要求，可能有电刷过短、弹簧由于过热变软老化失去弹性等原因。应使用弹簧秤检查电刷压力。恒压弹簧应完整无机械损伤，压力应符合其产品的规定，同一极上的弹簧压力偏差不宜超过 5；非恒压的电刷弹簧，有规定时压力应符合其产品的规定，当无规定时，应调整到不使电刷冒火的最低压力，一般为140250g/cm2，同一刷架上每个电刷的压力应均匀。 （3）集电环与转子引线接触电阻过大，这种情况应对集电环与转子引线间的紧固螺丝进行加固。 （4）电刷材质不良、导电性能差、使用的型号不符合要求或者
6、使用了不同型号的电刷。同一电机上应使用同一型号、同一制造厂的电刷，对于外观检查有明显差异的电刷应更换。发电机碳刷发热主要由接触面积的大小、集电环材质的硬度、加工精度、偏摆度、电刷的材质、电刷上的压力大小等因素来决定。碳刷接触面积不均匀导致电流分布不均匀，会出现个别碳刷发热，集电环通风不好，增加强迫通风。单个电刷温度高，应调整其他的碳刷，检查一下弹簧得到压力是否均匀。电刷温度普遍都高的话，有可能是滑环有氧化层了。钢质集电环的耐磨性好，机械强度大，因此大多用于因极性引起集电环磨损差较大的同步电机上。钢可以加工成复杂的结构，它是一种容易得到而又价廉物美的材料，所以，广泛用于包括圆周速度较低的水轮发电
7、机在内的同步电机。对于像汽轮发电机那样，主要强调高圆周速度下机械强度和耐磨性的集电环，有时也使用锻钢。另外，要求耐腐蚀性时，可使用不锈钢，但不锈钢的滑动特性不稳定，与电刷组合不合适往往使电刷产生跳动，容易造成电刷温升过高或异常磨损，所以使用时必须倍加注意。青铜铸件等铜质集电环与钢质集电环相比，它的滑动特性好，所以用途很广，但当含有大量低熔点铅时，因通电点的发热而产生脱铅现象，容易造成集电环磨损或电刷异常磨损。集电环与电刷的配合上，当电刷的研磨性过强而集电环的材质过软时，往往在集电环上发生相当于电刷宽度的阶梯磨损。尤其是高温低湿的全封闭式电机，更容易引起电刷或集电环的过大磨损。重象伤痕是这样形成
8、的，一开始只有非常小的伤痕，电刷在这些部位集电不良而产生火花。一旦产生火花，伤痕就逐渐恶化扩大起来，最后形成与电刷滑动接触面的尺寸同样大小的伤痕。因而，集电环用电刷即使产生非常小的火花，也必须予以注意。为了预防在钢质集电环上发生严重的重象伤痕，在电机长期停转时应将电刷提起。为了改善并联电刷的电流分布，可移动集电环滑动接触面的通电点。为了获得良好的滑动特性，在集电环上开螺旋状的斜槽是有效的。发电机转子正极集电环比负极集电环容易磨损.对比同一台发电机两集电环就可以看出正极集电环磨损较多，负极集电环还比较光滑，为什么会有这种现象？正极是碳刷磨损的厉害一些负极是滑环磨损的厉害一些碳刷和滑环间工作面的磨
9、损有两种：一是纯机械磨损；一是在电流作用下的电气磨损和机械磨损。 （1）纯机械磨损 碳刷和滑环表面相接触，由于弹簧压力作用和材料弹性变形的缘故，使直接接触部分互相嵌入。当相对滑动时，当然有摩擦作用而形成磨损。如果碳刷颗粒细软，则碳粉易被沾在滑环表面，使滑环成为具有亮滑的石磨镜面，碳刷的磨面也很光滑，两者的机械磨损都较小。但如果碳刷质量不佳，颗粒粗硬，或甚至含有少数如金刚砂之类的硬质颗粒，则必然会对滑环表面进行刮割，使后者出现金属光泽或纹路，碳刷本身磨面也会出现硬粒脱落后而划出的纹道，这就使机械磨损大大增加。 （2）在电流作用下的电气磨损和机械磨损 在电流作用下，不仅有机械磨损，还有电气磨损。所
10、谓电气磨损，指的是由于电弧高温和放电等因素的作用，使极面材料受到损坏的情况。而由于电气磨损影响极面，所以也会对机械磨损的程度产生影响。 由于电流通过碳刷和滑环的接触面，且其直接传导的部位不断变动，电流密度又很大，使一些点温度很高；又由于电弧的高温作用，会使两侧极面局部熔化、脱落，金属会变成金属蒸汽，碳刷则结构松化，受氧化腐蚀而脱落，此即电气磨损的表现。但是，极性不同，磨损情况是不一样的。在电弧作用下，阳极（正极）表面局部灼热而蒸发出“金属蒸汽” ，使阳极表面损蚀，这叫“阳极蒸发”；阴极（负极）因受正离子撞击和高温作用发射电子，使阴极表面也遭受破坏，这叫“阴极粉化 ”。由于阳极蒸发和阴极粉化的作
11、用，碳刷和滑环由于电流方向不同会出现极性差别。 当电流由碳刷流向滑环时，此时碳刷为正极，滑环为负极，则结果是：碳刷面上发生微小程度的阳极蒸发，碳粒、石墨离子迁移到滑环表面，碳刷有电气磨损。滑环表面有轻微的阴极粉化，并附着碳粒、石墨，成润滑、光泽的镜面。由于滑环表面平滑，机械磨损较小。 当电流由滑环流向碳刷时，此时碳刷为负极，滑环为正极，则结果是：碳刷面上发生阴极粉化，电气磨损小。滑环表面发生阳极蒸发。大量金属蒸发，使其表面损蚀严重，同时，这些金属粒子也易附于碳刷磨损面上，反过来会使换向器表面严重磨损，出现条痕。这种情况下，滑环表面粗糙，呈金属光亮，面间机械磨损大。 总的来说，当碳刷为正极时：碳
12、刷电气磨损大，机械磨损轻微，滑环的电气磨损和机械磨损都很小；当碳刷为负极时，碳刷电气磨损小，机械磨损大，滑环的电气磨损、机械磨损都很大。 为了使磨损均匀一些，对于滑环，因为正环电流由碳刷流向滑环，碳刷正极性，滑环负极性，故正环磨损小；同理，负环磨损大，故两环极性应经常调换。各电厂大修时常倒换正、负环的连接电缆，就是这个道理。 当没有电流时，碳刷磨面上的粗硬粒子易嵌入滑环表面，引起较大的机械磨损，甚至引起摩擦振动。当流过电流时，碳刷磨面上的粗硬粒子被炸裂、粉化，沾在表面，减小摩擦，使机械磨损减小，并使碳刷运行十分平静。所以，在正常电流情况下，电流对减小机械磨损还有好处。但是，如果电流密度过大，则阳极蒸发严重，会使电气磨损加剧。而电气磨损加剧后，使滑环表面粗糙化，碳刷表面附着金属粉，机械损耗又会增加，所以通过碳刷的电流密度应有一个限度。 至于弹簧压力，对磨损也有影响。压力过小，碳刷和滑环表面接触不稳定，容易引起电弧，使电气磨损增大。压力过大，刷面的硬粒对滑环表面刮割严重，又会使机械磨损增加。因此，弹簧压力要适中。碳粉收集
