水輪發(fā)電機(jī)集電環(huán)

《電力名詞》第三版2100433B

勵磁電流從靜止的電刷裝置傳到旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子勵磁繞組的部件,為兩導(dǎo)電金屬環(huán)。通過絕緣件和支架(或套筒)固定在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上,有引線接到勵磁繞組,與固定在頂罩或機(jī)架的電刷滑動接觸。

集電環(huán)系列同步電機(jī)和異步電動機(jī)等采用集電環(huán)的電機(jī)，比較廣泛地用于產(chǎn)業(yè)部門，而且，多數(shù)是在各種苛刻條件下運(yùn)行的。這些電機(jī)雖然沒有直流電機(jī)那樣的換向作用，但與換向器一樣，也出現(xiàn)集電環(huán)或電刷的異常磨損，電刷振動以及產(chǎn)生火花等弊病。特別從電刷材質(zhì)來看，集電環(huán)用電刷不僅使用石墨電刷，而且為了提高電刷的電流密度，有時也使用金屬石墨電刷，所以，還必須考慮異常殘余膨脹等因素。即使對于汽輪發(fā)電機(jī)那樣的高速電機(jī)或在全封閉氣體介質(zhì)和氫氣介質(zhì)中運(yùn)行的電機(jī)，問題也不少。

集電環(huán)的材質(zhì)要求機(jī)械強(qiáng)度大，并是電的良導(dǎo)體，還要具有耐腐蝕性，在與電刷滑動接觸時，必須具備耐磨性和穩(wěn)定的滑動接觸特性。一般，鋼質(zhì)集電環(huán)的耐磨性好，機(jī)械強(qiáng)度大，因此大多用于因極性引起集電環(huán)磨損差較大的同步電機(jī)上。

一般，鋼質(zhì)集電環(huán)的耐磨性好，機(jī)械強(qiáng)度大，因此大多用于因極性引起集電環(huán)磨損差較大的同步電機(jī)上。鋼可以加工成復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，它是一種容易得到而又價廉物美的材料，所以，廣泛用于包括圓周速度較低的水輪發(fā)電機(jī)在內(nèi)的同步電機(jī)。對于像汽輪發(fā)電機(jī)那樣，主要強(qiáng)調(diào)高圓周速度下機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性的集電環(huán)，有時也使用鍛鋼。另外，要求耐腐蝕性時，可使用不銹鋼，但不銹鋼的滑動特性不穩(wěn)定，與電刷組合不合適往往使電刷產(chǎn)生跳動，容易造成電刷溫升過高或異常磨損，所以使用時必須倍加注意。青銅鑄件等銅質(zhì)集電環(huán)與鋼質(zhì)集電環(huán)相比，它的滑動特性好，所以用途很廣，但當(dāng)含有大量低熔點(diǎn)鉛時，因通電點(diǎn)的發(fā)熱而產(chǎn)生脫鉛現(xiàn)象，容易造成集電環(huán)磨損或電刷異常磨損。

集電環(huán)與電刷的配合上，當(dāng)電刷的研磨性過強(qiáng)而集電環(huán)的材質(zhì)過軟時，往往在集電環(huán)上發(fā)生相當(dāng)于電刷寬度的階梯磨損。尤其是高溫低濕的全封閉式電機(jī)，更容易引起電刷或集電環(huán)的過大磨損。重象傷痕是這樣形成的，一開始只有非常小的傷痕，電刷在這些部位集電不良而產(chǎn)生火花。一旦產(chǎn)生火花，傷痕就逐漸惡化擴(kuò)大起來，最后形成與電刷滑動接觸面的尺寸同樣大小的傷痕。因而，集電環(huán)用電刷即使產(chǎn)生非常小的火花，也必須予以注意。

引發(fā)發(fā)電機(jī)集電環(huán)環(huán)火事故的因素有:

(1)碳刷質(zhì)量不良,過熱時碳刷容易碎裂,大量碎屑導(dǎo)致碳刷與集電環(huán)之間拉弧;

(2)靠近集電環(huán)的發(fā)電機(jī)密封瓦處漏氫;

(3)集電環(huán)冷卻風(fēng)進(jìn)風(fēng)口濾網(wǎng)堵塞,抽風(fēng)量減小,影響集電環(huán)表面冷卻效果;

(4)發(fā)電機(jī)密封油泄漏,以及碳粉排出不暢,油氣與碳粉混合物污染集電環(huán)室;

(5)碳刷與集電環(huán)表面接觸不良,集電環(huán)表面及碳刷組件過熱等。其中,碳刷與集電環(huán)接觸不良是導(dǎo)致集電環(huán)環(huán)火燒損事故的主要原因。碳刷與集電環(huán)接觸不良引發(fā)局部打火,造成集電環(huán)溫度升高,碳刷接觸惡化,勵磁電流在碳刷間分配不均,導(dǎo)致環(huán)火。碳刷與集電環(huán)表面接觸不良通常難以發(fā)現(xiàn),引起集電環(huán)環(huán)火事故經(jīng)歷時間相對較短,因此難于及時處理。