<rt id="4aimm"><optgroup id="4aimm"></optgroup></rt>
<acronym id="4aimm"><center id="4aimm"></center></acronym>
<tr id="4aimm"><optgroup id="4aimm"></optgroup></tr>
<acronym id="4aimm"></acronym>
<sup id="4aimm"><center id="4aimm"></center></sup>
網站標志
直流電動機電刷壽命
滄州派源機電有限公司    2016-06-02 06:46:09    文字:【】【】【
摘要:本文論述了電刷壽命、電刷磨損原因以及獲得電刷較長壽命所能采取 的措施。為了能確認和避免這方面的問題和解決存在的問題,就要使人們認識到造 成電刷磨損的因素和條件
 本文論述了電刷壽命、電刷磨損原因以及獲得電刷較長壽命所能采取
的措施。為了能確認和避免這方面的問題和解決存在的問題,就要使人們認識到造
成電刷磨損的因素和條件。。文中內容適用于大、中
型工業直流電動機和發電機。

1 電刷為什么會磨損
電刷磨損是機械摩擦和電蝕的結果。摩擦產生碳粉; 電蝕的結果伴有少量碳的
汽化的殘余物。
1.1 摩擦
電刷與裸銅的摩擦具有相當大的摩擦系數。要得到很小的摩擦系數, 則要求換
向器具有良好的薄膜。有了良好的薄膜,摩擦系數就可減小到原始裸銅值的10%。
摩擦隨換向器溫度變化而變化。摩擦系數會因換向器溫度的上升而有某種程度
的減小, 隨后會因換向器溫度的上升再增大。譬如, 給定電刷在表面溫度140。F
(60~C) 的換向器上運行時其摩擦系數為0.15, 當在220。F (104"C) 表面溫度的
換向器上運行時,摩擦系數就可能是0.08。然而較高溫度可能導致摩擦系數的增
大。標準電刷在溫熱換向器上中速運行時一般會有0.13-0.19的摩擦系數, 這被認
為是小的摩擦系數。很大程度上,摩擦系數是換向器上依賴于換向器表面溫度而產
生薄膜和影響薄膜的其它因數的結果 圖l和表1)。
100
V
f j.一●一20
/ — \
圖1 摩擦是與使一個物體在另一物體上滑動的力相反的阻力。若在換向器上的垂直電刷力為lo0,
換向器在電刷下運動所需的水平力為20,那么摩擦系數即為20個loo或0.20。

一些具有小摩擦系數的電刷沒有像具有大摩擦系數的電刷那么硬。然而. 也有
許多硬的等級的電刷具有小的摩擦系數。具有中或大摩擦系數的硬電刷可以具有很
長的壽命, 但噪聲較大。出于噪聲考慮, 為實現靜音運行,有時就有必要影響些電
刷壽命。如賓館電梯電動機就要求是靜音的。
摩擦也可由諸如外突云母、大的電刷彈簧壓力,銅條(銻排) 毛邊或換向器表
面上的其它缺陷等機械問題造成。在串聯電動機— — 電動機機組中的無電源電動機
上或在電動機— — 發電機機組中的無負載發電機上的電刷磨損都由摩擦引起。摩擦
是大氣、溫度、負載電流和電動機的機械特性的函數。
1.2 電蝕
電蝕可能是由諸如換向器上薄膜生成不當或有諸如紋路那樣的磨損工況的結
果。火花和電蝕也可能是由諸如電刷中性設置, 換向極換向強度, 小的電刷彈簧壓
力. 電刷底座不穩, 外突云母,換向器偏心度, 等等這些電動機裝配狀況或機械問
題所造成。火花隨著電流負載和電動機轉速增加而增加。而電刷壽命隨著火花增加
而減少。
換向器薄膜的生成狀態直接影響到摩擦和電蝕情況以至電刷壽命。為取得長的
電刷壽命,換向器必須要生成優質薄膜。
二優質換向器薄膜
當電流在存在水蒸汽的情況下流經碳刷和銅條時,就形成了銅碳復合的顯微層
豉薄膜。好的薄膜為棕褐色或磨光青銅色至深褐色或黑色,且顏色勻稱。它不是亮
銅或過燒黑銅。要參考換向器顏色和外觀圖表來確定換向器的狀況。有一種叫做虛
假的薄膜形成的狀態, 即電刷石墨沉淀物會熱熔于換向器上, 而形成一種類似于黑
色薄膜的外觀。油也可以留下一種類似于薄膜的涂層。若該薄膜可輕易擦除, 那么
它就不是所希望的優質換向器薄膜。
換向器薄膜形成是一個持續的過程, 即薄膜持續地形成而又持續地剝落。好的
薄膜僅為200毫微英寸厚(0.0000002英寸或0.00000508毫米)。因而, 形成優質薄
膜所需的條件必須始終存在。電流、濕度等等方面的變化會影響換向器薄膜。

3 優質薄膜的要求
優質薄膜取決于以下每個方面的某些要求的滿足程度:
· 電刷電流密度;
· 換向器表面溫度;
· 水蒸汽;
· 電刷壓力;
· 換向器表面線速度;
· 電刷材料或等級;
· 無污染;
· 機械完整性和裝配。
3.1 電刷電流密度
電機大部分運行時間都必須在設計的電刷電流密度范圍之內。對于在溫熱換向
器上的SA45或類似等級的電刷,該范圍一般規定為55-85A/英寸 (8.5—13.2A/
mm‘)。若電流密度長時間超過該范圍, 那么換向器運行時會發熱, 變黑. 目電刷
壽命會縮短。若電流密度太低, 那么薄膜會從換向器上擦除, 而換向器會開始出現
紋路。若這種情況繼續下去, 火花和紋路會增加. 電刷會快速磨損, 而換向器就要
求重修表面。
電動機經常持續地以輕載運行, 而電刷電流密度總是低于最小值。在這種情況
下, 以較低電流密度形成一層薄膜的電刷等級上的變化, 可以解決該類輕載問題。
最佳解決辦法常常是去掉一排或多排電刷而使電流密度返回到可接受的范圍。在卸
去或更換電刷之前, 要確保電刷和電刷連線的新安排都有足夠的應付電動機過載要
求能力。當從具有多組交錯布置的電刷的電機上去除一些電刷時, 每個刷桿上剩下
的電刷都必須如卸去這些電刷之前那樣覆蓋住同樣的換向器表面。這意味著首先拆
除每個刷桿的中央交錯電刷組上的電刷。當使用磨損指示器電刷時, 要確保有些電
刷仍然保留。通常這不是問題,這是因為磨損指示器電刷通常放置在刷桿的內側和
外側以及中間。電動機廠商可以對要去除電刷的訂貨提出建議。如果負載狀況增加
到接近電動機銘牌負載, 那么, 某個系統必須能夠確保將拆下的電刷放回原位蜆
圖2)。
電刷電流密度,A/英寸。=電動機電流,A
÷電刷總數×0.5×電刷表面積,英寸一 (1)
一個具有3個交錯電刷組的刷桿圖像(圖2)。每個刷桿7個電刷。當由于輕載而

拆除電刷時, 從每個刷桿上拆除如下表所表明的數量的電刷:

3.2 換向器表面溫度
一般公認的是, 換向器在電刷面上的溫度不應低于60~C (140。F)。若換向器
低溫運行, 那么就不能形成充足的氧化銅層。換向器表面溫度應在60℃ (140。F)
和I15"C (239。F)之間, 大多數運行時間都為100~C (212。F), 而這正是標準等
級碳刷最佳薄膜構成時間。圖3就是一例摩擦系數如何隨電刷表面溫度變化而變化
的曲線。這僅是一個例子; 數值還隨著電刷等級、換向器薄膜、電刷壓力, 等等不
同而不同。
由高的環境溫度、過載或冷卻損耗而引起的熱換向器不僅導致電刷磨損的增
加, 也縮短絕緣壽命。電動機過熱保護裝置應設計成能防止這種狀況的發生。
3.3 水蒸汽
X~SA45或類似等級電刷來說要構成優質薄膜要求每立方英尺空氣中有2—7格令
水的絕對濕度。當絕對濕度小于每立方英尺2格令(約0.00457英兩) 水時
【75。F,24~C時約20%相對濕度或55。F, 1 3℃時40%相對濕度), 電刷會迅速磨
損。高的濕度會造成薄膜形成過分, 或者更大的問題, 絕緣電阻讀數低下或接地故
障。
現在在市場上有一些可用來迅速測量溫度和相對濕度的數字儀表。測量應在空
氣進入電動機之處和電動機四周的幾個點上進行。讀數大小應在同一范圍內。相隔
一些距離的電動機可能處在給出不同結果的環境中。預期夏季讀數不同于冬季讀
數。在濕度曲線圖(圖4) 中,讀取對角溫度線和垂直相對濕度線的交叉點處水平
線上的絕對濕度。



3.4 電刷壓力
引起我們關注的是運行電刷壓力而不是彈簧壓力。電刷壓力取決于彈簧壓力和
電刷位置。它也受到電刷和刷握之間摩擦的影響。電刷和刷握的摩擦系數受到換向
器速度、電刷等級、刷握光潔度和刷握中電刷間隙的影響。因而在實地測量電刷壓
力變得很困難 因此測量彈簧壓力。若彈簧很弱, 彈簧壓力很輕, 那么碳刷會發出
火花。若壓力太大, 摩擦和磨損就增大。要有良好的電刷壽命和性能通常要達N2—
8磅/英寸 (1.38-5.52N/cm 或0.14-0.56kg/cm‘)的電刷彈簧壓力。該數值隨
著廠家、電動機規格和電動機應用的不同而變化。彈簧壓力應由電動機廠家推薦:
磅/英寸‘=N/cm‘X 1.45 (2)

磅/英寸‘:kg/cm‘×14.21 【3)
最長的實驗室電刷壽命是在碳刷壓力2—4磅/英寸‘、以低于8000英尺/分速度
運行、且已生成薄膜的換向器上取得的。工業電動機的典型電刷壓力在3—6磅/英
寸 范圍之內。當電刷處在與換向器成某個角度時(與徑向相反), 就有一種由電刷
角度引起的彈簧力的損耗。這種損耗在20。角時為6.0%,在25。角時為9.4%。當
今,大多數廠商都供應在整個電刷壽命期間提供恒定壓力的電刷彈簧。
3.5 換向器表面速度
電刷和換向器間的摩擦系數基本上隨轉速增大而增大。電刷磨損與摩擦系數成
正比。在5000或6000英尺/分以上高速運行時, 就可能要求較大的電刷壓力, 而導
致電刷壽命縮短。在磁場減弱的高速運行時,換向也會減弱, 即火花增大。在較高
轉速時, 薄膜從換向器上剝離的速度可能比薄膜形成的速度快。若電動機只短時間
地高速運行, 即么仍可以保持住薄膜。
對于一種給定的電動機轉速,換向器直徑越小, 表面速度就愈低, 電刷壽命就
愈長。一般工業電動機的換向器表面速度以8000英尺/分為限。
換向器表面速度,英尺/分=換向器
直徑, 英寸÷12×3.1416×電動機轉速r/min (4)
3.6 電刷材料或等級
滿足了上述條件,SA45或類似等級電刷就會在大多數直流電動機上產生好的換
向器薄膜。專用電刷等級有助于對某些并不期望的工況進行補償。記住每次電刷調
整都是一種折衷性調整。即調整是為了對現場作業中不同于主要電動機設計使命的
某個方面進行補償。因而,新問題有時可能作為該調整的結果而被引入。
不存在對不同負荷、濕度和換向器工況等都會有長壽命的魔術性電刷。“魔
力”在于控制這些工況,使它們協力提供最長的碳刷壽命。
3.7 無污染物
空氣中存在的其它化學成分將成為薄膜化合物的組成部分或者會影響這種化合
物。因此我們可以說為了生成好的薄膜,要求無外來的化學品, 硅蒸汽、氯、硫、
PVC (聚氯乙烯), 諸如碳黑等臟物以及油都是一些對換向器薄膜特別有害的工業
污染物。
硅基密封劑不得用于電動機風道密封作業、手孔蓋或電動機上或電動機附近的
任何配合面。硅基密封劑的醋酸蒸汽會損壞換向器薄膜, 其它類型密封劑在進行固
化時也可能發出對換向器薄膜有害的蒸汽。可以使用無害的非硅Permatex密封劑。
3.8 機械完整性和裝配
換向器必須是同心的,表面無缺陷觀表2)刷握必須堅固, 對中得當。須檢
· 4l -
查彈簧拉力是否合適。須對刷握和電刷進行檢查以保證電刷在刷握中一側到另一側
的運動不會過度。電刷必須在刷握中能自由滑動, 并與換向器磨合。電刷連線或刷
辮必須緊固在電刷中, 并且其規格要足以應付超過標準150% 時的過載電流要求。
電刷必須處于電氣中性點上。換向極需要予以適當調節, 填隙并且可靠。

測量值超過推薦范圍的彈簧則要更換。若電刷在刷握中比較毛糙, 那么應根據
廠商推薦的尺寸與實測的電刷和刷握尺寸進行比較以確定電刷或刷握是否存在該問
題。按照要求, 更換磨損部件。與電刷磨合不好會導致火花, 并使電刷破裂。要用
砂紙磨合電刷; 而決不要用砂布, 因為這種磨粒是導電的, 它可能停留在換向片之
間。粗略磨合可用60粒或100粒砂紙, 最終磨合應用細砂紙。
新的或剛車削好的換向器表面光潔度應在40-70#英寸(0.000040—0.000070英
寸)范圍內, 在新的換向器上. 云母大約下刻l/l6英寸, 1.59毫米。刷握應調整

到離換向器表面大約有3/32英寸、2.38毫米的間隙。

4 換向和碳刷壽命
前面一段列出了要實現好的換向所必需的機械和裝配參數和措施, 但什么是換
向, 而它又是如何影響碳刷壽命的呢?
在直流電動機中, 換向是為了使電樞線圈在交變碳極下運動時保持單向轉矩,
而定期顛倒電流在各個電樞線圈中流動方向的過程。電刷必須使經過脫離一個磁極
影響而正在趨近另一個磁極影響的電樞線圈的電流倒向。電動機電刷接觸多個換向
片, 相應的電樞繞組元件就瞬時短路。若短路在其兩端有電位差, 那么在電刷和換
向器之間會出現劇烈的火花。換向器而后會燒黑并出現凹坑, 而縮短電刷壽命。因
而必須確保在瞬時短路時在換向器回路中不會感應出電壓。若在電樞回路中的有效
導體在與磁場并行方向上運動時發生了短路, 那么磁力線不會被切割, 在電樞回路
中不會感應出電壓。由短路電樞回路占有的立軸是幾何中性面。理論上,這是火花
或黑色換向發生的地方。然而壽命問題并不那么簡單。由于自我感應的電動勢和負
· 42 ·
載上的變化, 情況就更為復雜而超出了本文論述的范圍。總之為了保證良好的換向
和長的碳刷壽命,必須恰當地設置電氣中性點。
在我們述及電動機換向能力時, 我們也指的是電動機電樞電流處理能力。要求
標準工業直流電動機能在電動機銘牌轉速范圍內的任何轉速上成功地將l50% 的銘
牌滿載電流換向, 為時1分鐘。對于成功換向不存在精確的定義, 即使發生火花,
只要不導致過大的維修工作量,都可認為換向成功。由過載引起的間歇性火花或少
量火花不一定指示換向不好。應確定過大火花的原因, 并解決這個問題。通常將火
花量當作由諸如由l, l l/4,l l/2,2等等基準號表示的火花程度。圖5是火花
程度編號系統的例子。編號系統因電動機制造廠商不同而不同。小編號代表一些少
量的火花。大編號則指示對電刷和換向器產生最大損害的較多、較大火花。黑色換
向是所希望的, 因為不存在看得見的火花。火花程度圖有時會誤導人, 因為小的或
針尖狀火花和大火花比圖中所示的要小。

有時要將磨損速率因數賦予火花程度基準號。對給定應用的給定電動機, 當換
向處于黑色時, 磨損速率因數將為1.o0。譬如若該工況提供了7000小時的電刷壽
命,且火花程度上出現了變化而使得火花程度基準號現在為2, 而磨損速率因數為
1.75, 那么新的預期電刷壽命則為7000,'J',時÷1.75或4000/J',時。可使用表3中的火
花程度指南以及圖5來確定火花程度和提供關于電刷壽命的看法。


5 正常電刷壽命
對于具有好的換向器薄膜以2500—4000英尺/分的換向器表面速度運行的通用
中型直流電動機來說,作為一種估算,7500dx時電刷壽命可以認為是正常的。最短
壽命可能是2000—5000dx時, 而10000dx時大約是最長的。然而, 對于帶有輕的或可
變負載的電動機諸如機床電動機, 其電刷壽命少于2000dx時則是很正常的。在較高
的換向器表面速度時, 甚至會進一步縮短電刷壽命。作為一種經驗規則,3600r/
mint~的電刷壽命是1800r/minl3~的壽命的一半。電刷壽命也受到負荷的影響。換
向器表面速度為2620英尺/分、5O馬力、1 750r/min電動機的電刷壽命可能隨著如
表4所示的負荷變化而變化。

6 何時更換電刷
應在填實的連線或刷辮有可能劃破換向器之前或在碳刷處在彈簧行程終了之前
更換電刷。有些電刷有3條磨損線, 從而可監測電刷壽命。當電刷磨損到第3條線
時,就應更換電刷。在有些電動機上, 也可用一些接觸換向器并提供相當于電樞電
壓的電壓信號的電刷探頭和隨電刷彈簧一起運動并閉合觸點的機械裝置, 來指示現
在該是更換電刷的時候了。


瀏覽 (775) | 評論 (0) | 評分(0) | 支持(0) | 反對(0) | 發布人:管理員
將本文加入收藏夾
相關文章
 
 
腳注信息
版權所有 Copyright(C)2019 滄州派源機電有限公司
QQ客服
  
51客服
成年女人看片免费视频,成年女人看片免费视频视频大全,成年视频女人的天堂