绕线式电机滑环的发热与冷却
大中型绕线式电机滑环故障现象及解决方法-3515-无图表-1审
大中型绕线式电机滑环故障现象及解决方法张治华（山西平朔煤矸石发电有限责任公司，山西朔州 036800）摘要：针对山西平朔煤矸石发电有限责任公司2×300MW机组一次风机、二次风机、引风机配套的绕线式电机滑环与电刷的典型故障情况，通过观察及对不同故障的解决办法，从各个方面分析了绕线式电机滑环和电刷故障的原因，并采取了相应的处理措施，为今后工作及同类设备的维护工作提供借鉴。
关键词：滑环；电刷；典型故障；原因分析；处理措施TM344.20引言山西平朔煤矸石发电有限责任公司2×300MW机组在设计阶段由于充分考虑辅机设备节能降耗、设备工况调整连续性、设备综合造价等因素，一次风机、二次风机、引风机的驱动电机（共12台，分别为4100kW、1600kW、4800kW）选用了液阻调速装置+绕线式电机的配置。
自投入运行5a来，经常发生电刷磨损严重、滑环高温过热及电刷打火等现象，轻则损坏电刷，重则造成滑环相间短路、滑环烧损、转子引出线烧毁等故障，造成相关电机停运检修，严重影响机组的安全运行。
1 典型故障现象及解决办法1.1 电刷磨损严重机组调试初期，电机电刷磨损特别严重，曾经发生电机起动2h就把新换的电刷磨损3/4造成设备被迫停机的情况，机组调试被迫中断。
针对此现象，电机厂家更改了电刷型号，把原配的J201电刷更换为摩根J200电刷，电刷磨损仍很严重；厂家又把电机原配的带冷却环道的类圆盘式滑环更换为圆柱式滑环，初步解决了电刷磨损问题。
电刷运行周期维持在15d左右，严重影响机组的长周期稳定运行。
针对此情况，联系了国内知名电刷供应商——卡朋罗兰。
该公司技术人员针对现场最大功率电机的铭牌数据计算出通过电刷的电流为11.83A/cm2，滑环线速度为18.48m/s；根据滑环电刷选材原则，综合考虑电流密度、温度、摩擦、压力等各种条件以产生足够的电化学反应，从而生成好的氧化膜并维持稳定等因素，推荐采用EG389P作为电刷材料并对该材料进行浸银处理（即M9426），M9426的过流能力为15A/cm2，适用速度为45m/s以下，配合1.76N/cm2的压簧，完美解决了电刷磨损的问题，电刷运行周期维持在200d左右。
关于电机冷却和发热的简析
关于电机冷却和发热的简析班级：电气081姓名：张天宏学号：200880884124关于电机冷却和发热的简析电气081 张天宏【摘要】电机在我们的日常生活中随处可见，扮演着十分重要的角色，作为它们的使用者，我们应该对电机的冷却和发热有最基本的了解，这样我们就会更好的利用电机。
【关键字】电机冷却发热一、电机的冷却(一)概念部分1.冷却：电机在进行能量转换时，总有一小部分损耗转变成热量，它必须通过电机的外壳和周围介质不断将热量散发出去，这个散发热量的过程，我们称为冷却。
2.冷却介质：传递热量的气体或液体介质。
3.初级冷却介质：温度低于初级冷却介质的气体或液体介质，通过电机的该部件相接触，并将其放出的热量带走。
4.次级冷却介质：温度低于初级冷却介质的气体或液体介质，通过电机的外表面或冷却器将初级介质放出的热量带走。
5.最终冷却介质：热量传递到最后的冷却介质。
6.周围冷却介质：电机周围环境的气体或液体介质。
7.远方介质：一种远离电机的介质，通过进、出口管或通道吸入电机热量和排出冷却介质到远方。
8.冷却器：使一种冷却介质的热量传递到另一种冷却介质，并保持两种冷却介质分开的装置。
(二)冷却方式代号的内容规定1、电机冷却方法代号主要由冷却方法标志(IC)、冷却介质回路布置代号、冷却介质代号以及冷却介质运动的推动方法代号所组成。
IC+回路布置代号+冷却介质代号+推动方式代号2、冷却方式标志代号是英文国际冷却（InternationalCooling）的字母缩写，用IC表示。
3、冷却介质的回路布置代号用特征数字表示，主要采用有0、4、6、8等，下面分别说一下它们的含义。
4、冷却介质代号如果冷却介质为空气，则描述冷却介质的字母A可以省略，我们采用的冷却介质基本上都为空气。
5、冷却介质的运动方法，主要介绍四种。
6、冷却方法代号的标记有简化标记和完整标记法两种，我们应优先使用简化标记法，简化标记法的特点，如果冷却介质为空气，则表示冷却介质代号的A，在简化标记中可以省略，如果冷却介质为水，推动是为7，则在简化标记中，数字7可以省略。
电机的发热和冷却课件
用的电机，并明确统一的检查标准，国家标准规定： 冷却空气的温度定为40oC。在此环境温度下，电机绕 组的温升限值：E级绝缘为75oC，B级绝缘为80oC。 （2）电机运行时，输出功率越大，则电流和损耗越大， 温度越就越高，但最高温度不得超过绝缘的最高允许 温度。因此，电机容许的长期最大输出功率（即电机 的容量或额定功率）受绝缘的最高允许温度限制，或 者说容量由绝缘的最高允许温度所决定。电机
止时间都较短，ton<(3~4)T，toff <(3~4)T，且规定工 作周期 。工作时温升增加，但达不到稳定值 ；停止时
温升下降，但降不到零。每个周期结束时的温升都比
开始时的温升高，这样经过若干个周期后，就会出现
一个周期内温升的增长和降落相等的情况，这时温升
就达到一个稳定的波动状态，即在最高温升 与最低温
因此，温度计法测得的温升限度要比其他方法规定得
稍低一些。
《电机的发热和冷却》PPT课件
(2)电阻法 这种方法是利用绕组发热时电阻的变化来 测定其温度。例如，若铜线绕组在冷态温度to(通常为 室温)时的电阻为Ro，当绕组温度升高至热态温度t时， 绕组的热态电阻为R，则根据
R / R o =(234.5十t)/(234.5十to) 即可求得绕组的热态温度。如绕组用的是铝线，式中
《电机的发热和冷却》PPT课件
铭牌上所表明的额定功率就是指在标准的环境温度
（我国规定为40oC）和规定的工作方式下，其温度不
超过绝缘的最高允许温度时的最大输出功率。
3、测量方法
(1)温度计法 这种方法用温度计直接测定温度，最为
简便。但温度计只能触及部件的表面，故测得的温度
仅为部件表面温度，而无法测出内部最热点的温度。
发电机滑环电刷发热的原因分析及处理方法的分析
发电机滑环电刷发热的原因分析及处理方法的分析发电机作为将其他能源转化为电能的机械设备，在国防、工农业生产与日常生活等领域获得了广泛的应用，但在发电机应用中，滑环电刷常存在发热现象，对发电机的正常工作带来影响，本文就滑环电刷发热的原因进行了分析，并提出了相应的处理方法，保证发电机组的运行安全性。
标签：发电机；滑环电刷；发热；原因；处理方法现代发电机组的滑环电刷多采取模块化的组件结构进行设计，并由固定刷架与移动电刷盒所构成，有效方便了发电机组的运行维护，但发电机运行中，时常会出现滑环发热现象，尤其是夏季，一些碳刷会因高温破碎，给发电机组的经济安全运行带来较大影响，对滑环电刷发热的原因进行仔细分析，并找出相应的处理方法，可有效预防发热故障的出现。
1 发电机滑环电刷的发热原因1.1 电刷质量不合格与维护不到位的原因在发电机组运行中，由于管理不到位，滑环电刷为按制造商所规定的应用，多种型号电刷或者刷盒进行混合应用，引发了电流在刷盒及电刷间的不均分布，有些电刷会因过电流而出现发热状况，甚至烧坏引线。
滑环电刷维护不合理，电刷更换时，没有认真抛光与研磨处理，使得电刷盒中的间隙差较大，如间隙太小，电刷卡涩，无法上下自由移动；间隙太大，滑环电刷的晃动度较大，不能与滑环接触面有效吻合。
另外，电刷长短不齐，引发电流分布不均，导致电刷发热；或者对滑环没有定期吹灰及清洗，碳粉及炭灰大量堆积，致使碳刷出现打火发热状况；或者对电刷电流的工作状况没有定期测量，使得过电流、无电流通过的电刷没能得到及时调整。
1.2 滑环冷却风量不够，密闭风道漏缝或者堵塞在发电机组中，对于滑环同轴的风扇叶片应该准确定向，并符合厂商规定，风叶定向若不符合标准，就会引发转子轴承的振动，并使得滑环的冷却风量不够，从而出现滑环电刷的发热状况。
机组转子滑环的冷却风向是由进风口进入同轴的冷却风扇中，再由滑环小孔导入风道，然后进入混风筒，之后由正负极的滑环小孔导入风道，有风口排出。
发电机滑环发热分析处理
5第10卷(2008年第7期)电力安全技术桥头铝电股份有限公司125MW 机组自投产以来，3台机组先后出现了滑环发热问题。
2005年11月至12月间，2号发电机滑环局部最高温度曾达到230℃。
机组长期处于监视运行状态，成为影响机组安全运行的重大隐患问题。
1滑环冷却风道的检查与处理冷却风道存在安装过长转角过多等问题，从而造成风阻过大，热风排流不畅。
针对这些问题，对3号机组的风道进行了改造，在4.5m 层对风道进行解体，缩短风道长度。
采取这些措施后，温度从190℃降到75℃，效果显著。
在改进中由于进出风口相距太近，采取隔离措施以防止进风温度过高。
如果条件允许，可以在进风口采用加强风压的方法(如加装轴流风机)，这样效果会更加理想；还可以在滑环-碳刷装置进出风口处加装温度测量元件，并将信号引入控制室的巡回检测报警装置中，方便运行人员及时监测。
对滑环通风口及进风滤网进行检查处理。
机组长时间运行造成灰尘及碳粉堆积，使得通风口堵塞，通风不畅，导致滑环散热不良。
针对此类长时间运行的机组，应首先利用压缩空气，将风压调至0.4MPa 以上，及时对通风口进行清理。
2滑环的检查与处理(1)对滑环的通风孔进行检查。
滑环的通风孔位于同级滑环的中间，容易积灰堵塞，造成通风冷却不良。
运行状态下可以用风压为0.4MPa 左右的干燥压缩空气进行简单清理；停运状态下要用细木条进行疏通清理，必要时还可以用绝缘清洗剂进行清洗。
(2)对滑环的椭圆度进行检查。
在停机时用百分表检查滑环同心度，其同心度不应超过0.015mm 。
如果超标，滑环高速旋转时会导致碳刷在运行中跳动，造成碳刷边角缺损，引起碳刷与滑环接触不良。
如出现此类情况，可用专用刀架对滑环进行现场车削，但应注意滑环的直径是否在允许车削的范围之内。
车削后用00号以上水砂纸进行表面打磨，更换全部碳刷，投运后先小电流运行10～20h ，以便在滑环表面形成电导率较高的氧化膜。
(3)对滑环表面凸凹度进行检查。
绕线式电机集电环过热原因及解决措施
绕线式电机集电环过热原因及解决措施
绕线式电机集电环过热原因及解决措施
绕线式电机在各种电子设备中广泛应用，如电动机、家用电器以及工
业设备等等。
由于这种电机工作时消耗较大能量，因此，集电环会出
现过热的情况，严重影响了绕线式电机的稳定性及可靠性。
以下就绕
线式电机集电环过热的原因及解决措施进行介绍。
首先，我们来讨论集电环过热的原因。
其中常见的原因有以下几点：
①电机设计不合理，导致集电环风口设计不合理，发动机功率大，发
热量大；②集电环没有及时清洁、检查及更换，造成油膜开裂及污垢
堆积；③集电环外壳及配件材质型号不当，无法承受电机发出的大能量；④电机散热装置材料质量不好，或者不合理使用；⑤电流过大，
加之周围温度过高，都有可能导致集电环过热等。
然后，我们来看看解决过热问题的措施。
总体上，要想解决集电环过
热的问题，就必须采取以下几种方式：①加强维护保养，定期清洁、检查及更换集电环；②正确选择集电环的外壳及配件，使其适应电机
发出的大能量；③改善电机的设计，使发动机功率小，发热量小；④
合理选择散热装置，保证其材料质量；⑤减小电流，降低周围环境温
度等。
最后，我以总结如下：绕线式电机集电环过热是由许多原因引起的，
如电机设计不合理、集电环维护保养不当，外壳及配件材质不当，以
及电流过大等。
要及时有效地解决集电环过热的问题，应采取加强维
护保养、正确选择集电环外壳及配件、改善电机设计、合理使用散热
装置以及减小电流等措施。
电机学电机的发热与冷却课件
液体冷却
总结词
利用液体循环进行散热。
详细描述
液体冷却通过将电机浸没在冷却液中或使用循环冷却液系统进行散热。冷却液将电机产生的热量带走 ，并通过热交换器将热量传递给外部环境。这种散热方式适用于高功率电机和大容量设备。
热管冷却
总结词
利用热管高效导热性能进行散热。
详细描述
利用热管高效导热性能进行散热。
03
电机的热设计
电机的热设计原则
效率优先
在满足电机性能要求的前提下， 应尽可能地提高电机的效率，以 减少不必要的能量损失和发热。
安全可靠
电机的设计应确保其在正常工作 条件下不会过热，同时也要考虑 到可能的异常工作情况，保证电 机在极端情况下也能安全运行。
经济合理
在满足性能和安全性的前提下， 电机的设计应尽可能地降低成本 ，包括材料成本、制造成本等。
机械损耗
电机内部的机械摩擦和轴承摩擦会产生机械 损耗，转化为热能。
电机冷却的必要性
01
02
03
防止过热
电机过热会导致绝缘材料 老化，缩短电机寿命，甚 至引发火灾。
提高效率
电机冷却可以降低内部温 度，减少能量损失，提高 电机效率。
保证正常运行
适当的冷却可以保证电机 在正常温度范围内运行， 确保其性能和稳定性。
详细描述
自然冷却不依赖于外部设备，通常用于小型电机或低功耗电机。通过将电机外 壳设计为散热片或增加散热面积，使电机在运行过程中产生的热量能够有效地 散发到周围环境中。
强制风冷
总结词
利用风扇强制对流进行散热。
详细描述
强制风冷通过在电机外壳上安装风扇来增加散热表面的空气流通。风扇将冷空气吸入，将热空气排出，从而带走 电机产生的热量。这种散热方式适用于中大型电机和需要较高散热能力的场合。
发电机滑环碳刷发热原因分析及处理
发电机滑环碳刷发热原因分析及处理摘要：发电机碳刷和滑环在运行中由于多种原因，时常出现发热现象，严重时甚至危及发电机的安全运行。
本文通过某厂滑环碳刷过热处理过程，分析了滑环碳刷发热的原因，总结出严重发热时的两种应急处理方法，在实用中取得了显著成效。
关键词：滑环；碳刷；发热；振动；处理0 引言山西漳电蒲洲热电有限公司一期安装2台哈尔滨电机有限责任公司制造的QFSN-300-2型静止励磁系统的汽轮发电机。
集电环材料为高硬度锻钢，外圆周表面开有螺旋沟，沿集电环圆周均布斜30°的通风孔，以改善与电刷的接触并强化冷却。
集电环通过绝缘套筒热套于轴上。
两环间装有离心式风扇，此风扇直接热套于轴上，加强集电环部位的通风冷却。
刷架与导电环合二为一，每个导电环由两瓣拼成，其材料为纯铜板,承担着导电作用,整个导电环经绝缘板固定到基础上。
刷盒自成一体，可在运行中即插即拔，每个刷盒并排安装4个电刷，由恒压弹簧保持适当的压力，每极碳刷共40块。
刷架与集电环有独立的通风系统，冷空气由两个集电环的外侧进入，中间排出，由装在转轴上的离心式风扇驱动。
在刷架集电环部位加装隔音罩，兼有密闭通风和隔音功能，进风由正负极母线封母开口加装滤网引入，出风由管道引至厂房6.3米层。
发电机转子额定励磁电压365V，额定励磁电流2642A。
2017年4月，该厂运行中的两台机组相继发生滑环及碳刷发热严重的异常事件，碳刷及滑环表面温度最高点达到了300℃左右，经紧急处理后相继恢复正常。
鉴于碳刷发热的常见性，以及碳刷严重发热时可能造成的滑环烧毁、甚至停机等恶性后果，将处理过程进行总结，对碳刷发热原因进行分析，并总结了两种有效的处理方法。
1 碳刷及滑环发热原因分析1.1 碳刷及滑环发热的发展过程正常情况下，碳刷运行温度一般在50℃～80℃（温升40℃左右），碳刷电流分布整体平衡，每块碳刷工作电流在20A～100A。
碳刷在刷握内活动自如且无振动卡涩现象。
发电机滑环发热原因分析及对策
发电机滑环发热原因分析及对策摘要：发电机滑环发热不仅影响发电机安全运行及带负荷能力，还会因为外加通风设施对装置运行的现场环境造成很大影响。
我厂3号发电机型号为QF-60-2型，采用静止可控硅励磁，于1996年年底投产发电；该发电机额定励磁电流为1643A，滑环每极32只碳刷，其型号为D172-25*32*100，自投产以来，一直存在滑环表面温度偏高情况，温度在100度左右，但近几年温度持续升高，平均升至120度，为了确保安全运行，只有增加临时风机降温，但给后来的运行维护带来极大的不便。
关键词：发电机滑环发热简介：碳刷和滑环是发电机动静接触和交换能量的设备，是发电机励磁系统的重要组成部分。
但在运行中由于诸多原因，时常出现发热现象，严重危及发电机的安全运行。
通过分析滑环发热的产生发展,引起滑环发热的因素,结合实践经验,总结出发热的处理及应急处理方法。
1999年发电机重新安装完毕后，滑环温度一直很高，最高达到130度；碳刷最高温度在195度；刷握外壳最高温度220度；刷辫最高温度120度；碳刷与刷辫连接处最高温度150度；每次检修时更换碳刷，发现大部分碳刷接触面均有不同程度的破碎；运行中多次出现刷辫发热烧红甚至烧断；运行中负极刷架靠滑环侧刷握底部烧熔，造成少两组刷架运行；运行中刷架压簧经常折断；发电机滑环室温度高，强制增加通风设备；运行中更换碳刷后，由于带压簧插入刷握，因此操作很不方便；碳刷更换频繁，而且一但开始更换，一般要持续一到二周，反复更换、调整方可稳定下来，给运行维护增加了很大的工作量；原因分析：2.1滑环冷却风进风口滤网堵塞，使进风量减少，影响冷却效果；2.2碳刷间电流不均匀，部分碳刷电流过大而发热严重，从而引起滑环发热；2.3上海摩根的D172碳刷允许最大圆周速度为70m/s，而发电机滑环表面圆周速度为70.65m/s（0.45*3.14*50=70.65），碳刷在超过允许最高速度下运行，很容易在碳刷接触面产生气膜和跳动，使流过碳刷的电流不稳定；虽然在滑环表面开凹槽和使用磨花碳刷可破坏接触面的气膜，但开凹槽会使碳刷实际的接触面积减少；2.4滑环表面产生氧化膜，使碳刷接触电阻大大增加；2.5碳刷和滑环表面脏污。
关于绕线电机滑环冒火处理方法及分析
关于绕线电机滑环冒火处理方法及分析发表时间：2018-09-04T10:11:41.343Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第10期作者：石忠江[导读] 我公司的烧结机用主抽风机，主抽风机型号SJ6000，配套电机为绕线电机。
吉林吉恩镍业股份有限公司吉林省 132311 我公司的烧结机用主抽风机，主抽风机型号SJ6000，配套电机为绕线电机，电动机启动方式采用转子串水电阻方式启动，电机型号见表1：电机生产厂家为西安泰富西玛电机有限公司，给我公司供货的电机滑环采用钢制滑环；采用含铜较高的J164碳刷，碳刷尺寸为32mm*25mm*64mm（长*宽*高），生产厂家为哈尔滨哈碳电刷制造有限责任公司；刷握材质采用铝合金；压簧采用钢制，倒V型。
事件1：5月20日17时，接到烧结主抽风机现场操作工汇报，电机滑环其中一相出现火花，并且有变大的趋势，设备科联系烧结车间，停机检查，发现外侧滑环出现轻微灼伤，部分碳刷过热断裂。
经检查碳刷及维修记录发现，电气维修人员在更换碳刷时，更换的碳刷外型尺寸虽与原碳刷外型尺寸一致，但不是同一厂家生产，含铜量及柔软度也不一致。
因公司高压绕线电机既有钢制滑环也有铜制滑环，两者使用的碳刷虽外型尺寸一致但材质不同。
更换的碳刷含碳较高，质地软，易磨损，导电系数高于含铜高的碳刷，流经电流大，碳刷发热加剧，产生的高温使碳刷粉末及污秽对滑环产生火花，破坏滑环表面的氧化层，从而导致其它碳刷与滑环也出现冒火现象。
处理方法：用1000目的砂纸对滑环轻微打磨，去掉滑环表面的灼伤凸起斑点及污秽，将冒火的滑环全部更换原含铜较高的碳刷，投入使用，运行正常。
事件2：2014年6月10日21时，现场操作工汇报电机滑环出现冒火现象，并且有扩大迹象，停机检查发现三相滑环均有严重灼伤斑点，碳刷部分出现掉渣，断裂等破损现象。
因厂内没有滑环备件，考虑尽快恢复生产，决定现场对冒火的滑环进行相应处理，待备件到厂后进行更换。
电机学 第10章电机的发热和冷却
电气工程系
第10章 电机的发热和冷却
10.1 电机的温升和温升限值 10.2 电机内部所生热量的传导和散出 10.3 交流定子绕组和铁心的稳态温升 10.4 在不同工作制下运行时电机的发热和冷却 10.5 电机的冷却方式
10.1 电机的温升和温升限值
1、电机中常用的绝缘材料及其容许工作温度
➢绝缘材料：按其耐热能力分为五级
绝缘材料 容许工作温度/℃
A级 E级 B级 F级 H级 105 120 130 155 180
➢耐热能力：可以长期在该温度下使用.
➢A级绝缘材料：经过浸渍或使用时浸于油中的棉纱、丝和 纸等有机材料.
➢E级绝缘材料：聚脂树脂、环氧树脂及三醋酸纤维等制成 的绝缘薄膜.
1、连续工作制下电机的发热和冷却 ➢电机的发热特性
开始（运行）发热时，温度上升较快，随着时间推移， 温升的上升速度逐渐变慢，并最终稳定在某一温度，该 温度由电机发热和散热及环境温度决定. 该曲线为指数曲线
10.4 在不同工作制下运行时电机的发热和冷却
1、连续工作制下电机的发热和冷却 ➢电机的冷却特性
标记方法：S2 60min
➢断续周期工作制
S3 S4，S5，S6，S7，S8工作制 S9工作制 S10工作制10.5 电机的冷却方式
电机的冷却直接影响绝缘材料的使用寿命，即影响 到电机的使用寿命.
对电机冷却的要求 ➢冷却效果好，各部分不产生局部过热 ➢冷却系统结构尽可能简单，消耗功率小
冷却方式 ➢表面冷却 ➢内部冷却
变压器内部，油为冷却介质
➢油浸式变压器冷却方式
自冷 风冷 强迫油循环风冷（强油风冷） 水冷（强油水冷）
➢干式变压器冷却方式
绕线式电机集电环过热原因及解决措施
２０ ０ ７年
刷 在刷 握 内晃 动 ， 响接触 的稳定 。当 电机振 动较 影
大 时甚 至会 产 生 “ 啃过 ” 现象 ； 弹簧 的质 量及 弹 簧 与 电刷安装 尺 寸 的误 差都 将 造成 电刷 受 力不合 理 ， 从
２３ ．
设备安 装不 当
电机 或配套 使用 的设 备安装 不 当。如水 泥地基 不 够深 ， 设备 安装 时未校水 平或未 达到安装 要求 ， 检
故 中首先要 考虑 电刷 的原 因 。
２ １１ 电机刷 握 结构 型式 及 电刷 压力 机构 不合 理 ．． 电刷与 刷握 间隙 配合不 当会产 生卡 死或 附焊 。 目 前 大 部 分都 采 用恒 压 弹簧 与可 调式 压 簧刷 握 ， 常 正
情 况 下 ，随着 电刷 的不 断磨 损 ， 缩 弹簧 可 自动调 压
ｐ ｓ ｓ ｗ ｕ ｏ ｗ ｒ ｈ ｅｅ ａ ｔ ｔ ａ ｎ ｔｏ ｓ ａ ｄ ｐ ｖ ｎ ｉｅ ｍｅ ｓ ｒ ｓ ｗｈｃ ｉ ｅ ｇ ｉ ｎ ｉｎ ｆ ａ ｃ ｎ ｉ ｒ ｅ ， ｅ ｐ ｔｆ ｒ ａ ｄ ｔ ｅ ｒ ｌｖ ｒ ｔ ｇ ｍｅｈ ｄ ｒ ｅ ｔ ａ ｕ ｅ ， ｎ ｅ ｉ ｎ ｅ ｖ ｉｈ ｗ ｔ ｔ ｕ ｄ ｇ ｓｇ ｉ ｃ ｎ ｅ ｏ ｈｈ ｉ ｉ
Ａｂｓｒ ｃ Ｂｙ ｍｅ ｎ ｆｔ ｎ ｌｓｓ ｏ ｈｅ ｒ ａ ｏ ｓ ｏ ｕ ｅ ｈ ａｉ ｇ ｒｎ ｏｌｃｔｒｏ ｎｄｎ ｔ ｒｉ ｔｌｕ ｇｃ ｌｅ ｔｒ ｔａ ｔ ａ ｓ ｏ ｈｅ ａ ａ ｙ ｉ ｎ ｔ ｅ ｓ ｎ ｆｓ ｐ ｒ ｅ ｔｎ ｉ ｇ ｃ ｌｅ ｏ ｆｗｉ ｉ ｇ ｍｏｏ ｎ ｍｅａｌ ｒ ｉａ ｎｅ —
ｍａｎｔｉ ｎ ｔｒ ｉ ａｎｉｇ ｍｏｏ ．
Ｋ ｅ ｗｏ ｄ ｍｏｏ ， ｒｎ ｏ ｅ ｏ ， ｓ ｅｒ ｅ ｔｎ ， ｒａ ｏ ｙ ｒｓ ｔｒ ｉ ｇ ｃ ｌ ｃｔｒ ｕｐ ｈ ａ ｉｇ ｅ ｓ ｎ， ｍｅ ｓ ｅ ａｕ ｒ
发电机滑环发热原因及防范措施
发电机滑环发热原因及防范措施李传纪;关彦华;高智群;林佑祥【摘要】从电磁因素、碳刷电阻值、弹簧压力、通讯、机械及摩擦等方面分析了由于碳刷发热造成发电机滑环受损的原因,并提出了解决措施和注意事项.【期刊名称】《冶金动力》【年(卷),期】2011(001)004【总页数】2页(P58-59)【关键词】碳刷;滑环;原因;措施【作者】李传纪;关彦华;高智群;林佑祥【作者单位】山东钢铁集团莱钢能源动力厂,山东莱芜271104;山东钢铁集团莱钢能源动力厂,山东莱芜271104;山东钢铁集团莱钢能源动力厂,山东莱芜271104;山东钢铁集团莱钢能源动力厂,山东莱芜271104【正文语种】中文【中图分类】TM311 前言莱钢能源动力厂老区1#、2#汽轮发电机原励磁系统采用直流励磁系统，在进行励磁机内的碳刷更换时，由于空间狭小，检修人员容易触碰励磁机外壳而触电，且碳刷打火严重，靠近励磁机侧的大轴碳刷曾经出现打火严重造成滑环表面及刷架烧毁，发电机被迫停机。
2 滑环表面氧化膜简介碳刷在滑环上运行时，在其接触面上形成一层均匀、适度、稳定的氧化膜，氧化膜是一种复合薄膜，其组成成分与碳刷型号及滑环的材料成分有关。
氧化膜的正常厚度在8～100 μm的范围内，一般为25 μm.用电子显微镜观察发现，碳刷与滑环接触面是由无数个点相接触，一般接触面只有碳刷总面积的千分之几左右。
接触面积的大小，由电机的转速、滑环材质的硬度、加工精度、偏摆度、碳刷的材质、碳刷上的压力大小等因素来决定。
氧化膜具有非常好的润滑性能，其润滑层主要是石墨膜，这层石墨膜，将碳刷与滑环分开，使摩擦在石墨润滑层间进行，降低了摩擦系数，减少了摩擦热的产生，减少了碳刷的磨损。
碳刷的过热故障，很多情况是由于氧化膜被破坏且无法重新建立导致的。
3 滑环发热原因分析3.1 电磁因素在进行无功或励磁电流调整时，碳刷的火花有明显变化。
在励磁机换向时，碳刷与换向片接触不良，接触电阻过大；整流子或滑环的氧化膜薄厚不均匀，引起碳刷电流分布不平衡；或者负载突然变化，以及突发的短路导致换向片间的电压分布异常。
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绕线式电机滑环的发热与冷却
目前，在绕线电机中滑环是动静接触和能量交换的设备，是励磁系统的重要组成部分。
但是由于通风冷却结构不合理等多种原因，冷却和散热效果不好，时常出现发热现象。
容易造成电刷粉尘排除困难，集电环和电刷过热，引起滑环击穿和烧坏事故，严重危及电机的安全运行。
文章通过介绍滑环结构原理及发热的产生发展，结合实践经验总结出发热原因类型及处理解决方法，并针对性提出正常运行的维护及注意事项。
标签：绕线式电机；滑环；发热；冷却
1 结构与原理
滑环由导电环、带尾电刷、刷握、导电杆、集电环及滑环罩等部件组成。
绕线式转子的绕组和定子绕组相似，三相绕组连成星形，每相绕组的始端联接在三个铜制的滑环上，滑环固定在转轴上。
环与环，环与转轴都是互相绝缘的，通过一组弹簧压着的碳质电刷与外电路相连接。
2 滑环发热的产生发展过程
在正常运行状态下，碳刷的温度一般在50℃～80℃（温升40℃左右），每块碳刷工作电流在20A～100A。
刷握弹簧压力比较均匀，碳刷活动自如且无振动卡涩现象。
碳刷与滑环运行中产生的热量由通风系统带走。
即发热与散热达到基本平衡。
但当碳刷变短、接触电阻和附加电阻变大、刷握弹簧压力变小，若工作电流增加，温度变化时系统的平衡能力降低，部分碳刷温度将升高，从而整个系统温度升高。
3 滑环发热原因分析
3.1 滑环冷却风量不够。
与滑环同轴安装风扇叶片应准确定向，符合结构设计标准及规定。
风叶定向不符合标准，一方面会引起轴承振动，另一方面会造成滑环冷却风量不够以致滑环与电刷发热。
3.2 滑环密闭风道存在堵塞或漏风。
滑环导向进风小孔需认真清理，避免积灰、堵塞造成的滑环冷却风量不足引起电刷和滑环发热。
检修中应使用压缩空气管对滑环小孔逐个进行清理。
风道漏风也会造成冷却风量不足。
3.3 电刷的质量与维护因素。
电刷或刷盒混合使用引起部分电刷因过电流发热，甚至烧断引线。
电刷维护更换时没有认真进行研磨、抛光处理。
间隙不足，电刷卡涩；间隙过大，与滑环接触面不吻合。
电刷长短不均引起电流分布不均是滑环发热的常见原因。
因此需定期滑环吹灰和清洗，测量电刷电流。
3.4 刷盒导体绝缘及均压弹簧的原因。
刷盒导电部分与固定部分间安装有绝
缘垫片，电流在导电部分和电刷中通过并经滑环引入转子。
在运行中，积灰和碳粉引起绝缘能力降低或导通，各电刷电阻分布不均引起局部发热。
刷盒中的均压弹簧使用一定时间后，会出现压力不均、变形、裂纹、散簧等情况，造成刷盒过电流发热。
3.5 滑环不圆或表面粗糙引起摩擦发热。
检修时车削滑环造成滑环不圆或表面粗糙，易引起摩擦发热。
3.6 轴承振动引起电刷发热。
电刷随着轴承振动，致使电刷接触面摩擦不均、引线及弹簧松动，发生局部冒火花，进一步加剧电刷发热。
4 滑环发热的处理方法
4.1 滑环同轴冷却风量不足的处理方法。
采取增加冷却通风的措施，如外部安装轴流风机冷却。
电刷或滑环温度高时可以启动风机加强表面热交换，冷却效果理想。
定期使用干燥、干净的压缩空气吹滑环的积灰和积粉，清除滑环外罩灰尘，停机后检查和疏通滑环小孔，检查和清理进风口滤网。
4.2 提高电刷维护质量，及时消除发热缺陷尽可能使用厂家原装电刷和刷盒。
碳刷在刷握内应上下活动自如，碳刷与刷握的间隙应为0.1～0.2mm，电刷应无跳动、摇动或卡涩的情况；电刷磨面光亮无杂质，弹簧压紧力应调整为11～12N，压紧力过小时应更换新电刷或调整压力，滑环表面温度应不大于120℃。
另外，当电刷磨去其高度的2/3或接触不良时，应更换。
刷架应无积垢，滑环表面氧化膜过厚或表面粗糙不光滑时，应用最细的砂布或白布打磨，禁止用粗糙砂布打磨。
5 结束语
滑环发热现象运行中时有发生，严重威胁发电机的安全运行。
因此，对集电环和碳刷的监视、维护并及时处理其发生的故障和损伤，是保证发电机长期稳定运行的重要工作之一。
避免發热关键还是预防为主，有效解决滑环发热烧坏等问题，保证电机安全可靠运行，提高绕线电机产品的经济效益和社会效益。