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电机集电环的应用原理

时间:2014-07-29 作者:明程机电设备 点击:

电机集电环碳粉收集装置的风路是利用集电环装置的旋转产生径向风压,并在隔离腔外加装抽风管道和抽风风机。该透风系统的主风路为集电环、集电环支架和发电机大轴之间的孔洞——集电环、隔离腔、抽风管道和抽风风机,另外,因为隔离腔的密封机能较弱,不可避免地存在漏风风量。
  研究新发现 电刷在集电环上运行时,在其接触面上形成一层均匀、适度、稳定的氧化膜,这是电机运行良好的主要标志之一。因为这层氧化膜的存在,改变了电刷与集电环的接触特性、减少了摩擦、降低磨损、延长使用寿命。氧化膜是一种复合薄膜,其组成成分与电刷型号及集电环的材料成分有关。氧化膜的正常厚度在8-100nm的范围内,接触面积的大小,由电机的转速、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。

电机集电环通常与同步发电机同轴,采用并励或者他励接法.采用他励接法时,电机集电环的励磁电流由另一台被称为副集电环机的同轴的直流发电机供给.
  旋转整流器励磁静止整流器的直流输出须经过电刷和电机集电环才能输送到旋转的励磁绕组,对于大容量的同步发电机,其励磁电流达到数千安培,使得电机集电环严重过热.因此,在大容量的同步发电机中,常采用不需要电刷和电机集电环的旋转整流器励磁系统,主励磁机是旋转电枢式三相同步发电机,旋转电枢的交流电流经与主轴一起旋转的硅整流器整流后,直接送到主发电机的转子励磁绕组.
获得电机集电环电流的方法称为集电环方式.目前采用的电机集电环方式分为两大类:一类是用直流发电机作为集电环电源的直流集电环机集电环系统;另一类是用硅整流装置将交流转化成直流后供给集电环的整流器集电环系统.

集电环正常运行时,三相绕组通过集电环引出的电阻短接。上绕有对称的三相绕组。启动时,在转子绕组中串入一个启动电阻,达到了减小启动电流的目的。由于启动电阻可逐段切除,适当的串入启动电阻,可以使启动转矩达到电动机的*大转矩,缩短了启动过程。
  另外,转子串接电阻后,还可以进行调速.与鼠笼式电动机相比,它的特点是电动机结构复杂,造价高,操作维修不方便,维护工作量大。中继泵的开关型号为DW15-C630型,额定电流为630A瞬时断流6300A,开关的灭弧栅相互绝缘的镀铜钢片组成,灭弧性能较差,中继泵的每次启停都会在开关触头间产生高温电弧,长期的频繁启动使高温电弧产生的热量加重触头的氧化程度,触头间的接触电阻越来越大,将开关的主触头烧粘、损坏、甚至导致开关爆炸,引起事故的扩大。据资料统计,三台中继泵运行至今已烧坏8台开关。


集电环温度过高:电刷的氧化膜一般在70℃左右较易形成,当集电环、电刷出现过热故障时,通常温度都在150℃以上,此时即便换上新的电刷,氧化膜也不易形成,无法起到润滑作用,电刷磨损将加剧,导致温度继续升高,成为恶性循环。此时可采取外部强迫降温的方法,譬如涂抹凡士林、大功率风扇通风等手段,使集电环温度降到正常范围内,持续一段时间,让电刷表面氧化膜逐渐形成,使之进入良性循环状态。
(2)冷却空气中有污染性杂质:空气中的杂质对电刷表面氧化膜的形成将带来不利影响,这些杂质包括:硫化物或卤族元素的腐蚀性气体、空气中油气混合物、粉尘、铁屑、铁锈粉尘、碳粉等其他杂质。电刷磨损时,本身会产生碳粉的粉尘杂质,可采用在刷架罩冷却通风循环通道上安装过滤装置来改善刷架罩内的空气质量。
(3)空气湿度太低或含氧量太低:电刷表面氧化膜的形成需要空气中有一定的水分含量,即空气湿度不能太低,但也不能太高。另外,氧化膜的形成主要与空气中的氧气发生氧化作用而产生,当含氧量过低时也不利于氧化膜的形成。
  氧化膜无法形成或形成不良除与上述因素有关外,还有电刷过度研磨、使用溶剂进行擦拭、集电环表面光洁度不良以及碳刷材质不合格等原因。
2、电刷及刷架产品在选购过程中应严格控制质量:目前同一品牌的电刷,都是在各个不同的地方、不同的工厂加工的。这就要求我们在进货过程中对产品质量严格把关,对生产厂家的工艺和质量检测手段及程序进行了解。
3、生产运行中加强对集电环及电刷的维护管理:加强电刷、集电环系统的专职维护制度,提高专责人的技术水平,严格按照《汽轮发电机运行规程》的要求对集电环、电刷进行检查和运行维护,一次更换电刷的数量要严格控制。另外要积极运用红外热成像技术进行集电环、电刷日常的巡检检查以及对故障部位有怀疑时作为辅助分析的工具。

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