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大型電機維修集電環和電刷的方法
滄州派源機電有限公司    2016-04-07 07:14:54    文字:【】【】【
摘要:大型電機修理時,電刷在集電環上運行時,在其接觸面上形成一層均勻、適度、穩定的氧化膜,這是大型電機維修運行良好的主要標志之一。因為這層氧化膜的存在,改變了電刷與集電環的接觸特性、減少了摩擦、降低磨損、延長使用壽命
大型電機修理時,電刷在集電環上運行時,在其接觸面上形成一層均勻、適度、穩定的氧化膜,這是大型電機維修運行良好的主要標志之一。因為這層氧化膜的存在,改變了電刷與集電環的接觸特性、減少了摩擦、降低磨損、延長使用壽命。氧化膜是一種復合薄膜,其組成成分與電刷型號及集電環的材料成分有關。氧化膜的正常厚度在8-100nm的范圍內,一般為25nm.用電子顯微鏡觀察發現,電刷與集電環接觸面是由無數個點相接觸,一般接觸面只有電刷總面積的千分之幾左右。接觸面積的大小,由大型電機的轉速、集電環材質的硬度、加工精度、偏擺度、電刷的材質、電刷上的壓力大小等因素來決定。有研究發現,外加電壓小時,氧化膜絕緣,當電壓升高到一定值時,氧化膜被擊穿。當擊穿后,不管電流如何增加,由于導電點的增加、導電面積的擴大,則接觸電壓保持恒定。氧化膜具有非常好的潤滑性能,電刷與集電環接觸表面起潤滑作用的潤滑層主要是石墨膜,這層石墨膜,將電刷與集電環分開,使摩擦在石墨潤滑層間進行,降低了摩擦系數,減少了摩擦熱的產生,減少了電刷的磨損。電刷的過熱故障,很多情況是由于氧化膜被破壞且無法重新建立導致的。 
    


1、電刷及集電環等電機常見問題故障的原因及解決辦法
電刷在運行中最常見的故障為發熱、產生火花、嚴重的燒損電刷刷握及集電環。從產生過熱故障的原因看,主要有以下幾個方面:
1.1、由于通風不良導致的發熱通風不良主要是因為冷卻風道堵塞,集電環表面通風溝、通風孔堵塞、循環風扇風量下降等原因,尤其是當運行中集電環表面溫度過高時,導致電刷磨損加劇,碳粉積聚增加,有可能會堵塞上述集電環表面的散熱通道。因此在大小修時,應對集電環表面通風溝、孔以及冷卻風道濾網進行清理,保持通暢。對于經過多次車削的集電環,如果集電環表面的通風溝高度不到5mm,已經車削到徑向限制孔時,就應當按照說明書根據最小使用外徑進行更換,以保證集電環的機械及散熱可靠性。
1.2、由于接觸電阻過大或分布不均勻而產生的發熱,集電環和電刷是通過相互滑動接觸導通勵磁電流的,根據容量及型號的不同,每個集電環上大約分布著數十只電刷,由于接觸電阻的不同,電流分配的差異,會導致發熱不均勻,有以下幾個原因:
(1)電刷與滑環表面接觸電阻、電刷與刷辮接觸電阻、刷辮與刷架引線接觸電阻過大。可通過測量單個電刷總壓降、電刷接觸壓降、刷體壓降、聯結壓降、刷辮壓降進行相互間對比來檢查。同時檢查回路中各螺絲是否緊固。檢查電刷接觸面的清潔程度,是否存在油污污染。
(2)電刷壓力不均勻或不符合要求,可能有電刷過短、彈簧由于過熱變軟老化失去彈性等原因。應使用彈簧秤檢查電刷壓力。恒壓彈簧應完整無機械損傷,壓力應符合其產品的規定,同一極上的彈簧壓力偏差不宜超過5%;非恒壓的電刷彈簧,有規定時壓力應符合其產品的規定,當無規定時,應調整到不使電刷冒火的最低壓力,一般為140-250g/cm2,同一刷架上每個電刷的壓力應均勻。
(3)集電環與轉子引線接觸電阻過大,這種情況應對集電環與轉子引線間的緊固螺絲進行加固。
(4)電刷材質不良、導電性能差、使用的型號不符合要求或者使用了不同型號的電刷。同一大型電機上應使用同一型號、同一制造廠的電刷,對于外觀檢查有明顯差異的電刷應更換。
1.3、由于機械及摩擦等原因造成的過熱集電環與電刷過熱故障中,很大一部分是由于機械及摩擦等原因導致的過熱,如果在開機時還未加勵磁,就已經發現集電環與電刷溫度高,或者在運行中溫度過高,拔出幾只電刷后,溫度反而降低,那就基本可以肯定是由于機械及摩擦原因導致的。
機械及摩擦導致發熱的情況很復雜,主要有以下幾個方面:
(1)電刷接觸面研磨不良或運行中一次更換過多的電刷。運行中更換電刷,在同一時間內,每個刷架上只允許更換1-2個電刷。換上的新電刷應事先在與集電環直徑相同的模型上研磨好,且新舊牌號須一致。如果在大修時一次更換的電刷很多,應當在投運前沖轉時,為電刷表面形成氧化膜留夠充足的時間。
(2)電刷與集電環接觸面過小,接觸面積一般不應小于單個電刷截面的75%。
(3)電刷在刷盒中搖擺或動作卡澀。電刷在刷握內應能上下自由移動,其間隙應符合產品的規定,當無規定時,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)刷握與集電環表面間隙過大。由于電刷材質較脆,當刷握與集電環表面間隙過大時,運行中電刷不能整體接觸集電環,與集電環呈斜面接觸,容易造成電刷崩裂的情況。刷握與集電環表面的間隙應符合產品技術要求,當產品無規定時,其間隙可調整為2-3mm.調整間隙時,可使用一層2-3mm厚的橡膠墊附在集電環表面,將刷握抵到橡膠墊上,然后上緊定位螺絲,取出橡膠墊。

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