集电环运行维护一些注意事项.doc

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140－250g/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