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電刷在集電環上運行時,在其接觸麵上形成一層均勻、適度、穩定的氧化膜,這是電機運行良好的主要標志之一。因為這層氧化膜的存在,改變瞭電刷與集電環的接觸特性、減少瞭摩擦、降低磨損、延長使用壽命。氧化膜是一種復合薄膜,其組成成分與電刷型號及集電環的材料成分有關。氧化膜的正常厚度在8-100nm的范圍內,一般為25nm.用電子顯微鏡觀察發現,電刷與集電環接觸麵是由無數個點相接觸,一般接觸麵隻有電刷總麵積的千分之幾左右。
在電流作用下的電氣磨損和機械磨損在電流作用下的電氣磨損,電弧高溫和放電等因素的作用,使極麵材料受到損壞的情況.由於電氣磨損影響極麵,所以也會對機械磨損的程度產生影響.由於電流通過碳刷和滑環的接觸麵,且其直接傳導的部位不斷變動,電流密度又很大,使一些點溫度很高;又由於電弧的高溫作用,會使兩側極麵局部熔化、脫落,金屬會變成金屬蒸氣,碳刷則結構松化,受氧化腐蝕而脫落,此即電氣磨損的表現.但是,極性不同,磨損情況是不一樣的.在電弧作用下,陽極(正極)表麵局部灼熱而蒸發出“金屬蒸氣”,使陽極表麵損蝕,這叫“陽極蒸發”;陰極(負極)因受正離子撞擊和高溫作用發射電子,使陰極表麵也遭受破壞,這叫“陰極粉化”.由於陽極蒸發和陰極粉化的作用,碳刷和滑環由於電流方向不同會出現極性差別.當電流由碳刷流向滑環時,此時碳刷為正極,滑環為負極,則結果是,碳刷麵上發生微小程度的陽極蒸發,碳粒、石墨離子遷移到滑環表麵,碳刷有電氣磨損.滑環表麵有輕微的陰極粉化,並附著碳粒、石墨,成潤滑、光澤的鏡麵.由於滑環表麵平滑,機械磨損較小. 集電環系統位於上導軸承和受油器之間的集電環室內,二者在運行過程中會產生大量的油霧,集電環室內空間相對比較密閉,油霧對因電刷磨損而產生的碳粉的吸附作用較大,容易產生油性碳粉污垢。有實驗表明,在松散乾燥的狀態下,石墨碳粉的絕緣電阻可達到100 MΩ以上,但是在油霧作用下絕緣電阻迅速減小為零。由此可見,油性碳粉污垢也是造成滑環室內各絕緣件絕緣性能下降的主要原因之一。機組運行時,若油性碳粉污垢較多,則容易造成缺陷甚至導致事故,需要停機處理或帶電清掃,影響發電機的安全穩定運行。所以對由集電環系統所產生的碳粉應采取收集措施,保持滑環室內清潔無碳粉堆積。因此,有必要對集電環系統安裝碳粉收集系統。
n個導電環之間以及和接地滑環之間均設有由混合樹脂制成的間隔欄,第n個導電桿穿過n-1個導電環以及n-1個導電環之間的n-1個間隔欄,並與對應的第n個導電環相連,套筒位於集電環的中心且貫穿整個集電環,所述的導電環上有若乾個呈環狀等距分佈的圓孔。
該集電環整體性好,在高轉速下它的風阻小,噪聲小;每隻導電環包括接地環都有軸向通風孔,在總體設計時可以通過內風扇將磨損下的電刷灰直接往外排出,減少內部積灰;還增加瞭爬電距離。
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