白忠遠(yuǎn)

摘要：電刷是發(fā)電機(jī)中動靜接觸和交換能量的零件。實(shí)際運(yùn)行中，電刷與集電環(huán)發(fā)熱現(xiàn)象極為普遍，如不及時(shí)有效處理，將導(dǎo)致發(fā)電機(jī)停機(jī)，造成不必要的損失，甚至?xí)鸶蟮氖鹿??；诖?，下面就發(fā)電機(jī)集電環(huán)發(fā)熱現(xiàn)象及其處理展開了討論。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)；集電環(huán)；發(fā)熱現(xiàn)象；其處理

1集電環(huán)概述

集電環(huán)是一種具有導(dǎo)電性質(zhì)的金屬環(huán)，它和發(fā)電機(jī)的電刷相連，作為一個(gè)中間環(huán)節(jié)，其作用主要是實(shí)現(xiàn)將電流從一端流到另一端。如果發(fā)電機(jī)運(yùn)營狀況良好，發(fā)電機(jī)的電刷在與集電環(huán)的接觸運(yùn)行過程中，就會在二者的接觸面上形成一層氧化膜。該氧化膜能夠改變電刷和集電環(huán)接觸時(shí)的特性，減少二者之間的摩擦和磨損，從而達(dá)到減少機(jī)器故障發(fā)生率的效果。集電環(huán)在運(yùn)行過程中常常出現(xiàn)的一個(gè)問題就是會產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象，嚴(yán)重的還會產(chǎn)生火花甚至燒毀線路和機(jī)器，所以，對集電環(huán)發(fā)熱現(xiàn)象進(jìn)行原因分析有很大的必要性。

2發(fā)電機(jī)集電環(huán)發(fā)熱現(xiàn)象原因及其處理

2.1發(fā)電機(jī)通風(fēng)不良導(dǎo)致發(fā)熱及處理

通風(fēng)不良主要是因?yàn)槔鋮s風(fēng)道堵塞，集電環(huán)表面通風(fēng)溝、通風(fēng)孔堵塞、循環(huán)風(fēng)扇風(fēng)量下降等原因，尤其是當(dāng)運(yùn)行集電環(huán)表面溫度過高時(shí)，導(dǎo)致電刷磨損加劇，碳粉集聚增加，有可能會堵塞上述集電環(huán)表面的散熱通道。因此在大小修時(shí)，應(yīng)對集電環(huán)表面通風(fēng)溝、孔以及冷卻風(fēng)道濾網(wǎng)進(jìn)行清理，保持通暢。對于經(jīng)過多次車削的集電環(huán)，假如集電環(huán)表面的通風(fēng)溝高度不到5mm，已經(jīng)車削到頸向限制孔時(shí)，就應(yīng)當(dāng)按照說明書根據(jù)最小使用外徑進(jìn)行更換，以保證集電環(huán)的機(jī)械及散熱可靠性。

2.2接觸電阻過大或分布不均導(dǎo)致發(fā)熱及處理

發(fā)電機(jī)在進(jìn)行電流輸送時(shí)必須經(jīng)過集電環(huán)和電刷這兩個(gè)中間裝置。根據(jù)集電環(huán)和電刷容量和型號的不同，每個(gè)集電環(huán)上都會有數(shù)十個(gè)電刷，在發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中，每個(gè)電刷所接觸和傳遞給集電環(huán)的電阻和電流的大小是不一樣的，這就導(dǎo)致了集電環(huán)發(fā)熱的不均勻。為了保證電刷均勻接受電阻，對電刷的具體要求是，必須防止電刷出現(xiàn)長短不一或老化的現(xiàn)象，必須對電刷的材質(zhì)進(jìn)行測試，要避免出現(xiàn)材質(zhì)不良或?qū)щ娦阅懿畹默F(xiàn)象。這有這樣，才能保證電刷對集電環(huán)傳遞均勻的電流，才能使集電環(huán)各部位受熱均勻，散熱均勻。

2.3機(jī)械及摩擦散發(fā)大量的熱及處理

假如在開機(jī)時(shí)還未加勵(lì)磁，就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)集電環(huán)與電刷溫度高，或者在進(jìn)行中溫度過高，撥出幾只電刷后，溫度反而降低，那就基本可以肯定是由于機(jī)械及摩擦原因?qū)е碌?。機(jī)械及摩擦導(dǎo)致發(fā)熱的情況很復(fù)雜，主要有以下幾個(gè)方面：（1）電刷接觸面研磨不良或運(yùn)行中一次更換過多的電刷。運(yùn)行中更換電刷，在同一時(shí)間內(nèi)，每個(gè)刷架上答應(yīng)更換1～2個(gè)電刷。換上新電刷應(yīng)事先在與集電環(huán)直徑相同的模型上研磨好，且新舊牌號須一致。假如在大修時(shí)一次更換的電刷很多，應(yīng)當(dāng)在投運(yùn)前沖轉(zhuǎn)時(shí)，為電刷表面形成養(yǎng)護(hù)膜留夠充足的時(shí)間。（2）電刷與集電環(huán)接觸面過小，接觸面積一般不應(yīng)小于單個(gè)電刷潔面的75%。（3）電刷在刷握內(nèi)應(yīng)能上下自由移動，其間隙可為0.10～0.20mm。電刷外形要方正，上下端尺寸誤差不得大于0.05mm。（4）刷握與集電環(huán)表面間隙過大。由于電刷材質(zhì)較脆，當(dāng)刷握不能整體接觸集電環(huán)，與集電環(huán)呈斜面接觸，輕易照成電刷崩裂的情況。刷握與集電環(huán)表面的間隙應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)要求，當(dāng)產(chǎn)品無規(guī)定時(shí)，其間隙可調(diào)整為2～3mm厚的橡膠墊附在集電環(huán)表面，降刷握抵到橡膠墊上，然后上緊定為定位螺絲，取出橡膠墊。

3發(fā)電機(jī)集電環(huán)發(fā)熱現(xiàn)象的防范策略

發(fā)電機(jī)之所以能實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換并進(jìn)行發(fā)電，關(guān)鍵就在于有集電環(huán)這個(gè)中間裝置對電流進(jìn)行輸送。但是，集電環(huán)能否實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，與發(fā)電機(jī)所處的運(yùn)作環(huán)境、發(fā)電機(jī)性能及電刷的性能息息相關(guān)。所以，針對集電環(huán)產(chǎn)生的發(fā)熱現(xiàn)象，必須在綜合分析各方面原因的情況下，提出具有針對性的解決措施。

3.1加強(qiáng)對電刷表面氧化膜的認(rèn)識

氧化膜是電刷在集電環(huán)表面運(yùn)行時(shí)，在二者的接觸面上產(chǎn)生的一層均勻、穩(wěn)定的復(fù)合薄膜。該氧化膜能夠改變電刷和集電環(huán)接觸時(shí)的特性，減少二者之間的摩擦和磨損，從而達(dá)到減少機(jī)器故障發(fā)生率的效果。另外，氧化膜還有很好的潤滑性能，這主要?dú)w功于氧化膜中的石墨膜，它能實(shí)現(xiàn)將電刷和集電環(huán)分開的效果，很大程度上降低了摩擦系數(shù)，減少了熱量的產(chǎn)生，也起到了減少機(jī)器故障發(fā)生的作用。集電環(huán)發(fā)熱現(xiàn)象的產(chǎn)生，與電刷表面的氧化層無法形成有關(guān)。氧化膜的形成，必須滿足三個(gè)條件：（1）溫度在70℃左右，過高或過低都不易使電刷和集電環(huán)的接觸面產(chǎn)生復(fù)合薄膜。（2）冷卻空氣必須純凈，不能含有具有污染性的雜質(zhì)，原因就在于污染性雜質(zhì)往往具有腐蝕性，不利于氧化膜的產(chǎn)生和保存。（3）空氣的濕度和含氧量都不能太低，只有二者含量適度，才能形成氧化膜生存所必須的氧氣和水分。所以，重視氧化膜產(chǎn)生和存在的條件，能從很大程度上解決集電環(huán)發(fā)熱的問題。

3.2加大對電刷及刷架產(chǎn)品的質(zhì)量把關(guān)及維護(hù)

（1）電刷及刷架產(chǎn)品在選購過程中應(yīng)嚴(yán)格控制質(zhì)量。由于集電環(huán)所產(chǎn)生的發(fā)熱現(xiàn)象，與電刷也有很大多的關(guān)系。當(dāng)電刷壓力不均勻時(shí)，則會造成電刷阻力不均，相應(yīng)地就會引起集電環(huán)對電流的接受不均，從而造成受熱和散熱不均。因此，必須對電刷的材質(zhì)、導(dǎo)電性能以及型號等進(jìn)行嚴(yán)格地把控。目前同一品牌的電刷，都是在各個(gè)不同的地方、不同的工廠加工的。這就要求在進(jìn)貨過程中對產(chǎn)品質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)，對生產(chǎn)廠家的工藝和質(zhì)量檢測手段及程序進(jìn)行了解。（2）生產(chǎn)運(yùn)行中加強(qiáng)對集電環(huán)及電刷的維護(hù)管理。加強(qiáng)電刷、集電環(huán)系統(tǒng)的專職維護(hù)制度，提高專責(zé)人的技術(shù)水平，嚴(yán)格按照汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行規(guī)程的要求對集電環(huán)、電刷進(jìn)行檢查和運(yùn)行維護(hù)，一次更換電刷的數(shù)量要嚴(yán)格控制。另外要積極運(yùn)用紅外熱成像技術(shù)進(jìn)行集電環(huán)、電刷日常的巡檢檢查以及對故障部位有懷疑時(shí)作為輔助分析的工具。

4結(jié)束語

綜上所述，為避免集電環(huán)與電刷發(fā)熱，還應(yīng)該以預(yù)防為主，選擇質(zhì)量合格的刷握和電刷。并且在發(fā)電機(jī)運(yùn)行中做好維護(hù)管理，經(jīng)常用遠(yuǎn)紅外測溫儀測量，掌握溫度變化，定期測量各個(gè)電刷工作電流，調(diào)整各個(gè)電刷電流基本平衡。

參考文獻(xiàn)：

[1]電機(jī)集電環(huán)故障處理方法[J].白連慶.設(shè)備管理與維修.2012（07）.

[2]集電環(huán)及刷握裝置的使用及故障分析[J].陳有志，王東方，王佳斐.防爆電機(jī).2012（03）.

[3]發(fā)電機(jī)集電環(huán)-碳刷裝置的運(yùn)行維護(hù)[J].范文成.現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化.2017（14）.

（作者單位：中國大唐集團(tuán)有限公司赤峰分公司）