发电机电刷臂

发电机电刷臂的材料大多由石墨制成，为了增加导电性，还有用含铜石墨制成，石墨有良好的导电性，质地软发电机电刷臂而且耐磨。

发电机电刷臂是电机（除鼠笼式电动机外）传导电流的滑动接触体。在直流电机中，它还担负着对电枢绕组中感应的交变电动势，进行换向（整流）的任务。实践证明：电机运行的可靠性，在很大程度上决定于电刷臂的性能。

发电机电刷臂(6)根据电刷臂的生产方法，分为两类。一类是有色电刷臂，即金属石墨电刷臂。一类是黑色电刷臂。有色电刷臂中，含有色金属，主要是铜粉、银粉、其次是铅粉、锡粉、氧化铅粉等，余量为鳞片石墨粉。各种金属粉末含量多少随电刷臂的技术要求而定。可不加粘结剂，将粉末混匀后直接压制成型。否则要加入粘结剂（煤沥青、煤焦油或树脂等）。黑色电刷臂选用石油焦、沥青焦、炭黑、木炭以及天然石墨粉等，加入部分粘结剂（如煤沥青、煤焦油和人造树脂等）制造的。采用树脂粘结剂经固化制造的电刷为高电阻电刷臂，而焙烧后的产品称炭刷和石墨刷（以天然石墨为主要原料）经石墨化后的产品称电化石墨刷。

一是金属粉末；二是炭和石墨粉末；三是粘结剂。

由于电机的使用工况条件不同，所以电刷臂的种类繁多。

不同牌号的电刷，其技术性能上有较大的差异。所以需要在配方和工艺中进行调整。配方组成包括：

1）选用不同的原料和所占比例；

2）干粉的粒度组成；

3）粘结剂的种类、性质和所占比例。

制造电刷臂所使用的原料较多，它们具有不同的物质结构和性能，将这些不同性质的原料按一定比例配合混匀，则得到与单一原始原料性能完全不同的综合效果。干粉粒度组成，影响它的堆积密度，由于颗粒间的相互搭接的差异，产生不同程度的孔隙（气孔）。颗粒越细，表面积也越大，需粘结剂多。颗粒的长宽比不同，成型后电刷具有各向异性。煤沥青、煤焦油粘结剂的组成十分复杂，它的生产方法、技术指标以及加入量的多少，均直接影响产品的最终性能。到目前为止，还不能根据电刷臂性能要求，采用理论计算的方法，设计产品配方。一般是根据理论计算和实际试验相结合的方法确定。当生产工艺和原料质量改变时，原来的配方便不一定适用，此时应修改工艺与配方，才能达到原定的质量标准和使用要求。对于使用信誉较高的产品，应尽量维持配方和工艺的稳定。

目前电机所用电刷臂大部分是碳刷，如银石墨、铜石墨、电化石墨等；也有直接用金属片作电刷的，比如说手机震动电机中的圆柱震动马达的刷片大多用金属材料，是铍镉铜。

为保障电机的正常运行，正确选择电刷臂型号是十分重要的，由于制造电刷臂时所选用的原材料和工艺不同，其技术性能也有差异。因此在选择电刷臂时，应该综合考虑电刷臂的性能和电机对电刷臂的要求。电刷臂使用性能良好标志应该为：

a在换向器或集电环表面能较快形成一层均匀、适度和稳定的氧化薄膜。

b电刷的使用寿命长，并不磨损换向器或集电环。

c电刷具有良好的换向和集流性能，使火花抑制在允许的范围内，并且能量损耗小。

d电刷运行时，不过热，噪音小，装配可靠，不破损。

电刷臂装入刷握内要保证能够上下自由移动，电刷臂与刷握内壁的间隙在0.1-0.3毫米之间，以避免电刷臂和刷握之中因间隙过大产生摆动。刷握下边缘距整流子表面的距离应该保持在2毫米左右。如距离过小，刷握容易触伤换向器，距离过大，电刷易颤动而导致破损。

在同一台电机上，原则上应该使用同一种型号的电刷臂，但对于个别换向特别困难的大中型电机，可采用双子电刷，其滑入边采用润滑性能好，滑出边采用抑止火花能力强的电刷，从而使电刷的运行得到改善。

电刷臂磨损到一定程度要更换新的电刷臂，电刷臂最好一次全部更换，如果新旧混用，可能会出现电流分布不均匀的现象。对于大型机组，停机更换电刷臂，势必影响生产，可以选择不停机，我们通常建议客户的做法是每次更换20%的电刷（即每台电机的每个刷杆的20%），每次间隔时间为1-2周，待磨合再逐步更换其余电刷臂，以保证机组的正常连续运行。

为了使电刷臂与换向器接触良好，新电刷臂应该进行磨弧度，磨弧度一般在电机上进行。在电刷臂与换向器之间放置一件细玻璃砂纸，在正常的弹簧压力下，沿电机旋转方向研磨电刷臂，砂纸应该尽量粘紧换向器，直至电刷弧面吻合，然后取下砂纸，用压缩空气吹净粉尘，再用软布擦拭干净。研磨电刷不宜采用金刚砂纸，以防金刚砂颗粒嵌入换向器槽内，在电机运行时，擦伤电刷和换向器表面。磨弧后，电机先20-30%以负荷运转数小时，使电刷臂和换向器磨合，并建立均匀的氧化薄膜。再逐步提高电流至额定负荷。

施于同一台电机各电刷臂的单位压力应力求均匀，以免电流分配不均，导致个别电刷产生过热和火花。电刷臂的单位压力应按“电刷技术性能表”来选择，对于转速较高的电机或在振动条件下工作的电机，应适当提高单位压力，一保证正常工作。打个比方：牵引机电机的电刷单位压力为0.4-0.6kgf/cm2。

发电机电刷及励磁机电刷电阻系数较小、性能比较稳定，但因受其通流的大小、电刷的压力、周围的环境温度、湿度、清洁度、电刷与滑环表面的磨损以及本身制造工艺等因素影响，在长期运行运行中，若没有在第一时间发现隐患并果断作出判断处理，发生电刷冒火花、环火甚至因电刷原因被迫停机的事件是在所难免的。

发生电刷冒火花的原因很多，相关资料、规程都对其作了详细的叙述，但在实际生产中真正造成电刷冒火花的原因大概有以下几种：

　1、轴承振动大。一二期大轴都带励磁机，由于轴承长、带的附加设备多了，振动自然就很难控制到最低，。机组长时间运行，疲劳、老化等等复杂因素引起轴承振动加大，电刷随着震动，将使刷柱摩擦不均、引线及弹簧松动，发生局部冒火花慢慢进一步影响全局。

2、电刷表面不洁。这一点最让人忽略的，正常运行的发电机电刷密封在密闭的柜子内，两极电刷中间有套在轴上齿轮状轴流风扇，靠转子转动把磨下的石墨碳粉、电刷的发热及时抽走，达到清洁冷却的作用。如果柜门关不严，或巡检时忘记关门，外面的粉尘伴随着热空气吸进电刷，附着在刷柱上，一方面影响电刷散热。另一方面电刷发生火花时因刷柱表面不洁，刷柱之间绝缘强度不够很容易环火。此外滑环上车有螺旋状一道道沟槽，这是为了增加电刷散热面积，改善同电刷接触，使电刷更充分冷却，同时更容易让碳粉抽走。柜门若关不严，风扇抽力不足外面粉尘也很轻易附着在螺旋状沟里，后果是可想而知的。励磁机电刷考虑其电压等级比较低裸露在外面，在此也建议一下检修定期清洁。前几天我厂发生过励磁电刷冒火花被迫停机事件，原因多方面的，往往小事酿成大祸。我们应该引起足够重视。

3、电刷压力不均匀或不符合要求。电刷出厂时厂家都有相关：电刷压力调整到不发生火花的最低压力，经过科学论证和实践总结，最低压力一般为200～300ɡ/c㎡，即0.02～0.03MPa,要求各个电刷之间的压力也要均匀，其差别不超过10。发电机在长期运行中如果某个电刷摩擦过短，或电刷在刷框内滞卡的情况下，压力将出现不均匀。此外受机械、弹簧本身受热变软等因素影响造成压力达不到电刷不发生火花的最低理论要求。还有我们在压紧、提拉碳电刷时，有时靠感觉，没有经验积累，操作误差是很大的。

　4、电刷电流密度过大。实际运行中，若果一两个电刷因机械原因卡涩，弹簧压力不足等原因不出力，为维持正常负荷，通过其他电刷的电流就将增大，在增大通流的电刷中如果有被摩偏的电刷，因跟滑环接触面积减小，接触面通流密度增大。根据Q=I*IRT，发热量跟电流的平方成正比，积聚的热量无法散发出去时，温度急剧升高，电刷与滑环接触面就会产生火花。另外火花的产生后，使电刷工作环境更加恶劣，从而恶性循环，使电刷冒火花更严重，几个都有这种情况严重时就会发生环火。

　其他如电刷制造工艺差、研磨不良、电刷位置不对、其隙不均匀、接触电阻过大、负荷高、短路等原因，在实际中可能有，但几年来的生产实践看上述4点的原因居多。

　　励磁机电刷冒火花时，没见过、没处理过的同志见到带电体冒火花，一定非常恐惧，无所适从，其实枉然。励磁机转子额定电压是27V，一般满负荷都是18-20V左右，远远低于人体的安全电压36V，也就是说人体电阻对于36V以下电压是绝缘的。这已经是科学实验、论证得出权威结论，不容置疑的。我几次因找不到线手套赶时间赤手上阵。尽管是安全的，但有点违背安全规定，领导也不提倡，但我们的绝缘手套又太笨重，大家应有同感，最好找个线手套戴上操作，保护人身安全永远是对的！另外大家压电刷时不要太用力，我在前面叙述过电刷压力有相关规定，压到不冒火花时的最低压力，这要靠自己经验和感觉，当你压2-3格火花没有了，稍等下适当松回1-2个格，这样防止因压力高第二天电刷会死灰复燃。如果两到三个电刷同时冒火花已渐成环火，压不起作用时，就索性松开中间一两个，弧光电阻增大了，环火的机会减少了，然后把其他压完后，再把松开的压回。这里提一下，虽然设计上电刷的容量够两倍以上的额定电流，够励磁系统调节器高起始响应强励动作，但我查了相关资料只建议最多拉下单极20的电刷，即发电机电刷10*20=2，励磁机8*20=1.6(以上说的都是单极)也就要求拉掉单极最多不超过2个，可能怕原来若已有一两个不出力的再拉掉两个，相当一半不出力了，防止调节器在手动方式时失磁，自动方式时到达强励条件时强励动作，使极少数工作的电刷通流急剧增加，以致于使事件进一步恶化。我在这方面也求证了电机班的同志，他们说可以少量拉掉电刷，他们平时更换时也要拉掉再更换的，但也建议不要同时拉掉多个电刷。

　　发电机电刷冒火花时，发电机电刷每组有四个并列刷柱，每个刷柱都有一个刷辫(铜阻丝)连接，我们要戴好绝缘手套，因发电机励磁电压额定是365V，正常时也有180-200V，超过人体的安全电压。反复提拉对应冒火花的刷辫，调整电刷电流分配均匀，让弹簧压力最大的释放，也防止刷柱滞卡、磨偏。另外提拉时不能用力过猛，防止拉断刷辫。这里顺便提一下，发电机电刷冒火花发生的少，有些小同志没见过也不知道咋处理冒火花的电刷，以为压电刷的手柄就行了，其实不是这样，手柄是固定、装、取电刷用的。你是压或拉不动的，如果想取下电刷时，手握把柄左转90度，轻轻一拉整个一组电刷就都下取下了。

　　发生电刷冒火花严重或已经几个电刷环火，适当降无功达到降励磁电流的目的，减小局部不良电刷工作压力。但要防止发电机励磁调节器手动方式下失磁，自动方式下强励。这时通知机炉降有功(无功会跟着下降)是非常必要的。诚然，发电机电刷冒火花严重时我们采取的一系列措施无非为检修赢取时间。