如何防止碳刷打火(2)

2019-05-18 17:14

和工艺的稳定。

1 具我所知,目前电机所用电刷大部分是碳刷,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,好像是铍镉铜。

2 碳刷型号、技术性能、及试验条件符合JB4003-85标准规定 型号电阻率μΩm洛氏硬度体积密度 短路换向器试验推荐工作条件基本值载荷Vg/cm3一般电刷的接触电压降。 碳刷的分类

制造碳刷所使用的原料分三类,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:!)选用不同的原料和所占比例;\)干粉的粒度组成;#)粘结剂的种类、性质和所占比例。制造电刷所使用的原料较多,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。 电刷使用注意事项

1、为保障电机的正常运行,正确选择电刷型号是十分重要的,由于制造电刷时所选用的原材料和工艺不同,其技术性能也有差异。因此在选择电刷时,应综合考虑电刷的性能和电机对电刷的技术要求。电刷使用性能良好标志应为:

(1)在换向器或集电环表面能较快地形成一层均匀。适度和稳定的氧化薄膜。 (2)电刷的使用寿命长并不磨损换向器或集电环。

(3)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。 (4)电刷运行时,不过热,噪音小,装配可靠,不破损。 2、电刷装入刷握内要保证能够上下自由移动,电刷与刷握内壁的间隙应在0.1-0.3毫米之间,以免电刷卡在刷握之中或因间隙过大产生摆动。刷握下边缘距整流子表面的距离应保持在2毫米左右。如距离过小,刷握易触伤换向器,距离过大,电刷易颤动而导致破损。

3、在同一台电机上,原则上应使用同一种型号的电刷,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,滑出边采用抑制火花能力强的电刷。从而使电机的运行得到改善。

4、电刷磨损到一定程度则需要更换新电刷,电刷宜一次全部更新,如果新旧电刷混用,可能会出现电流分布不均匀现象。对于大型机组,停机更换电刷,势必影响生产,因此可以采用不停机,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,以保证机组的正常连续运行。

5、为了使电刷与换向器(或集电环)接触良好,新电刷应进行磨弧度,磨弧度一般在电机上进行。在电刷与换向器(或集电环)之间放置一件细玻璃砂纸,在正常的弹簧压力下,沿电枢旋转方向研磨电刷,砂纸应尽量贴紧换向器(或集电环),直至电刷弧面吻合,然后,提起电刷,取下砂纸,用压缩空气吹净研磨粉尘,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%以的负荷运转数小时,使电刷与换向器(或集电环)磨合,并建立均匀

的氧化薄膜。再逐步提高电流至额定负荷。

6、施于同一台电机各个电刷的单位压力应力求均匀,以免电流分配不匀,导致个别电刷产生过热或火花。电刷的单位压力应按“电刷技术性能表”中的“工作条件”栏所推荐的压力选择。对于转速较高的电机或在振动条件下工作的电机,应适当提高其单位压力,以保证电刷的正常工作。例如:牵引电机电刷的单位压力为0.4-0.6kgf/cm2。通常,电刷单位压力过高,使电刷的磨损加剧,单位压力过小,接触不稳定,容易出现机械性火花。 谈谈对电刷与碳刷的认识

一般来说电刷与碳刷是一样的,但是咬文嚼字的话还是不一样。电刷的范围比碳刷要广。 碳刷只能是由碳粒组成或含有碳的成份。而电刷就不一样了,电刷可能根本不含有碳的成分。比如小型的剃须刀就有用两片铜片当电刷的。而大部分电刷是由碳或含有碳的成分。 国家正规文件的叫法也是叫电刷,而不是叫碳刷。叫碳刷比较多的行业是电动工具行业。电动工具用电刷基本上都是碳刷。因为电动工具的功率都比较小,所以都是选碳刷。

我国行业推荐标准《JB/T4003-2001电机用电刷》中把电刷分为四大类:1.石墨电刷;2.电化石墨电刷;3.树脂粘合石墨电刷;4.金属石墨电刷。

现在我们先弄清什么是电刷?它的作用是什么?电刷是用于换向器或滑环上,作为导入导出电流的滑动接触体。它的导电,导热以及润滑性能良好, 并具有一定的机械强度和换向性火花的本能。几乎所有的直流电机以及换向式电机都使用电刷,它是电机的重要组成部件。广泛适用于各种交直流发电机,同步电动机,电瓶直流电动机,吊车电机集电环,各型电焊机等等。随着科学技术的发展,电机的种类和使用的工况条件越来越多样化,因而需要有各种不同品级的电刷来满足这些要求,故电刷的种类也随着电机工业的发展而越来越多。人们为了使用和管理上的方便,对众多的电刷进行了分类。目前国内外流行的主要分类方法有: 1,按材质的软硬可分为软质电刷,中硬质电刷和硬质电刷。

2,按电刷的使用对象可分为汽轮发电机用电刷,轧钢电机用电刷,牵引电机用电刷,汽车拖拉机用电刷,电动工具用电刷,飞机电机用电等。

3,按 电刷的颜色分为黑色电刷(用纯碳石墨材料制成)和有 色电刷(用铜等金属材料和石墨制成 ) 。

下面说一下电刷的选用:

1、从直观来看,电刷应当倒角得体、规格适当、结构规范、导线的截面和长度符合要求,没有松动、脱落、破损、掉边、掉角、卡箍等现象。

2、从使用来看,电刷使用性能良好的标志主要有以下几种情况:

(1)使用寿命长并且不磨损换向器或集电环,不使换向器出现划痕、不平、烧蚀、拉丝等。

(2)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。 (3)电刷运行时,不过热,噪音小,不破损,刷辫不变色,不烧蚀。

(4)运行过程中,能够在换向器或集电环表面较快地形成一层均匀、适度和稳定的氧化薄膜。

3、通过仪器对电刷进行检测。从技术层面看,电刷应当符合国家部颁标准。通过仪器可对电刷按照《电刷技术性能表》所要求的性能进行检测。如电刷的电阻率、洛氏硬度、体积密度、电流密度、接触电压降、摩擦系数、50小时磨损、允许圆周速度、单位压力,甚至金属含量的大小等等。现在我唯一弄不清的就是这儿。不知这些参数都是怎么测得的。有会的专家给指点一下。并且这些参数是否为一般电机的测量数据,而对于电动工具电机电刷来说,又是怎么测呢?

4、在同一电机上,应选择使用同一型号、同一制造厂的电刷。由于不同制造厂生产的电刷性能差别很大,甚至同一制造厂在不同时间生产的电刷性能也有所差别。因而,针对同一

电机来说,应尽量选择同一型号同一制造厂,最好是同一时间生产的电刷,以防止由于电刷性能上的差异造成并联电刷电流分布的不平衡,影响电机的正常运行。

5、对于个别换向特别困难的大中型电机,可选择采用分辫电刷。目的是以增加电刷内短路电流的方式来改善换向性能。对于单向旋转换向困难的电机,可选择采用组合电刷。即滑入边选择使用润滑性能好、成膜能力强的低电阻值石墨基电化石墨电刷,滑出边选择使用换向性能好的高电阻率的炭黑基电化石墨电刷。这样既易形成氧化膜,又对换向性能起到极大的改善作用。在滑出边也可采用碳纤维复合电刷,突出利用其灭弧能力强的特点,从而使电机的运行取得最佳效果。

现在说说小功率电机电刷在设计时的选用:

电刷的选择对电动机换向时抑制火花有重要的作用,应按功率、电压、负载特性及换向器圆周速度等条件选用。一般常用电化石墨电刷,因其电阻系数和接触电压较高,对抑制火花有利。但对于低压电动机而言,过大的接触电压使它在总电压降落中所占比例太大,因此采用金属石墨电刷。 1.电刷的宽度。

电刷所覆盖的换向片数至少应保证能与m重绕组的支路相联,即电刷宽度bb应满足下式: bb>mt 0 m----绕组的重数。 2.电刷的长度

电刷的电流密度可查相应的电刷规范。电刷长度lb. Lb=2I/pbbJb

式中Jb----电刷电流密度,一般取12A/cm2. 如果电流很大,且lb. >>bb,则应增加刷杆上的电刷并联数,使每只电刷的面积不致太大,使接触更为可靠。

3.电刷与刷架的配合。

电刷装入刷架后,应以电刷能够上下自由移动为宜,只有这样,才能确保电刷在弹簧的压力下随着不断的磨损,而与整流子或集电环持续保持紧密接触。因此,电刷的四个侧面与刷架内壁之间必须留有一定的间隙。实践证明,这个间隙一般在0.1~0.3毫米之间。既不宜过大,也不宜过小。间隙过小,可能造成电刷卡在刷架中,弹簧无法压紧电刷,电机工作失去意义;间隙过大,电刷则会在架内产生摆动,不仅出现噪音,更重要的是出现火花,对整流子或集电环产生破坏性影响。

4.刷架的下端边缘距整流子或集电环表面的距离应保持在2~4毫米范围内。其距离过小,刷架易擦损整流子或集电环;过大,电刷易颠动而造成损坏。 微碳刷的相关技术文件

碳石墨制品具有良好的导电和导热性能,且具有在电弧作用下的不熔性,良好的自润滑性能,耐高温且热膨胀系数不等特点,这对某些电工产品是难能可贵的。因此,目前已广泛采用碳石墨材料制造某些在特殊条件下的导电材料。 碳刷用于电机的换向器或集电环上,作为导出或导入电流的滑动接触体。随着科学技术的发展,电机的种类和使用的工况条件越来越多样化,因而需要有各种不同品极的碳刷来满足这些要求,故碳刷的种类也随着电机工业的发展而越来越多。如金属石墨碳刷是以金属粉末和石墨粉为原料经混合,压制,烧结而成。碳刷坯料一般系模压成型,在模压成型时,石墨粉料因受到压力的作用而成层状排列,因而形成明显的各向异性。以天然石墨为基体的碳刷尤为明显,垂直于压力面方向的电阻率大于平行于压力面方向的电阻率。例如,D104碳刷的电阻率为5.7.其他如热膨胀系数,硬度和强度等性能,也具有各向异性。随着基体中石墨粉含量的增加,其各向异性程度也越明显。为了有效利用坯料各向异性的特点,更好地满足电机运行的需要,在将坯料切割成碳刷刷体时,应注意毛坯的压力面和非压力面方向。一般希

望碳刷跨盖换向片方向(沿换向器旋转的方向)的电阻要大,这样有利于限制换向片之间的短路电流,以便于改善碳刷的换向性能。所以,切割碳刷毛坯时,要按有效原则进行。无论是用于换向器还是用于集电环的碳刷,其高度r都不能取自毛坯的厚度c,用在换向器上的碳刷,其厚度t必须是用毛坯的厚度c加工的,用于集电环上的碳刷,其t与a可以互换。

为了满足各种电机不同特点的需要,电机上采用了几种不同形式的刷握。主要有直刷握,单斜刷握和双斜刷握。直刷握通常用于中型可逆转或单向旋转的电机,有时也用于低速大型电机。单斜刷握一般用于单向旋转的直流电机。双斜刷握一般用于大型电机和换向困难的电机,根据其倾斜角度的不同,可用于可逆转或单向旋转的

电机。为了与刷握相适应,各碳刷制造厂家生产了多达七,八十种外观形状不同的碳刷。按其大类分为1)径向式碳刷,又称为辐射式碳刷,平顶辐射式碳刷与径向式刷握配合使用,适用于单向运转的电机,但要求刷握必须精确加工,刷体本身不宜过长,与刷握的配合间隙也必须适中。这样可避免由于碳刷工作时的摩擦力将碳刷推向刷握壁,使碳刷产生卡

塞现象;又可防止在变换运转方向的过程中,引起碳刷跷起,与换向器面的接触减少,造成电流密度增大,以致产生过热,火花现象。径向式碳刷适用于单向运转的电机,由于碳刷与刷握前壁紧靠,可保证碳刷在换向器面上稳定运行。2)前倾式及后倾式碳刷:这类碳刷安置在刷握中,碳刷对换向器倾斜一定的角度。在平顶的碳刷也可采用刷顶倾斜的形式。3)扩铆;4)模压法;5)焊接法:在刷体上按规定位置钻好焊接孔,并在其上部或焊接孔内镀铜,将导线穿入刷体焊接孔内,用焊锡焊牢。

耐磨碳和石墨制品经常作为结构材料大量使用于机械工业及化工生产中,已经成为碳和石墨制品工业的一个重要分支,不论在国内或国外,耐磨碳和石墨制品的品种和数量都在迅速发展中。

与很多金属或非金属材料相比较,碳和石墨材料的热稳定性很高,具有较高的导热系数,热膨胀系数又比较低,特别是碳和石墨材料对大多数酸碱及盐类溶液都不起

化学反应。石墨材料还有自润滑性能,在没有润滑剂的条件下与许多金属部件磨擦时,石墨部件的磨擦系数只有0.04-0.05,也就是说,其磨擦系数较低。 由于大多数润滑油在较高的温度下会分解甚至着火,所以很多在高速,高压及高温下运转的设备往往不能用普通的润滑油来改善运动部件的耐磨性能。因此,目前在

某些机械设备中采用由碳和石墨材料加工的轴承,活塞,活塞环及密封圈等。这些由碳和石墨材料制成的零件可以在-200摄氏度到+200摄氏度温度范围内的腐蚀性介质中,并且在很高的运动速度下(如100米/秒)不用润滑油而

正常运转。当然,碳和石墨材料也有自己的缺点,如质脆和不抗冲击等,因而其实际用途也受到一定的限制。

如何更换和调整发电机碳刷

目的:如何更换和调整发电机碳刷? 过程:电机碳刷更换与调整 内容:

碳刷属于消耗配件,在使用及维护过程中,必须严格遵守使用及更换规则,才可确保生产安全及使用

一、 更换和调整发电机碳刷应注意的事项: (1) 严禁两人同时工作; (2) 工作时必须将衣服和袖口扣好,以免被转动部分绞伤; (3) 工作时站在绝缘垫上;(4) 严禁同时触摸两极或一极对地; (5) 同一机组应使用同一型号碳刷;来源困难,可使用不同型号的碳刷(同一级仍然保证同一型号),但是必须事先征的领导同意;(6) 在碳刷上部低于刷

握或与刷握一样平时应立即更换。 二、选购碳刷注意事项:(1)刷体须打磨至碳刷在刷握内能上下自如(一般经验碳刷在刷握内与四周 间隙均在0.2mm即可):如打磨过多,碳刷在刷握内晃动,易破损, 还可造成接触面过小而发热,打磨过少时又容易造成碳刷膨胀后卡 涩;(2) 打磨碳刷底部弧形与中压自动主汽门圆柱弧形差不多,(3)打磨好的碳刷放入相应的刷极握内用手顶紧,检验接触面是否合适——直至接触面大于70%即认为合格。

三、 如何更换碳刷? (1)先取下需更换碳刷的弹簧夹,,然后将碳刷从刷握中取出放在手中,再用工具将接头螺栓拧松后取下;(2)将打磨好的碳刷放在刷握内活动自如,且接触面大于70%时,取回手中将其软线与碳刷铝排上紧后,才能将碳刷放入刷握中,再上紧簧夹,以免更换碳刷时造成冒火; 四、 碳刷冒火时的调整碳刷冒火的原因——主要有两种:一是因流过碳刷的电流过大引起,二是因碳刷卡涩间断与滑环接触引起,所以针对不同原因进行调整:(1) 因电流过大引起冒火处理——先视情况:若有温度低、不冒火、不卡涩的碳刷,在其间换上新的弹簧夹,增大压力,强迫冒火碳刷的电流转移,这样冒火现象基本消失;若有温度低、不冒火但有卡涩的碳刷,则先逐个取下打磨至其在刷握内能活动自如,碳刷冒火也基本消失;(2) 碳刷卡涩、间断与滑环接触面冒火的处理:先检查其他碳刷接带负荷正常(主要用手触摸软线温度正常即可),取下卡涩碳刷进行打磨至在刷握内活动自如,又不要在刷握中晃动过大,或碳刷重新换方向放入刷握内,这样冒火也基本能消除。

五、 发电机碳刷温度高和破损的处理 1、 发电机碳刷温度高的原因: (1) 冷却装置故障,使碳刷与滑环产生的热量不能及时散出温度高; (2) 励磁系统过负荷使碳刷温度高;(3) 碳刷与滑环接触面过小造成温度高; (4) 滑环风孔堵塞造成温度高;(5) 碳刷本身质量问题引起温度高。 2、 处理方法: (1) 因冷却装置原因引起如励磁风机故障停运、吸风口外破或风道堵塞,可先采用外部冷却方式强制冷却后,尽快修理好风机或疏通风道,进行封堵时不能让风短路或漏风现象;(2) 励磁系统过负荷时应立即联系调整励磁系统电流; (3) 因碳刷与滑环接触面过小时,先将碳刷仔细调整和打磨,使接触面增大;(4) 若因滑环风孔堵,先采用压缩空气进行吹扫或用外部其他冷却方式进行降温,待停机后再组织疏通;或采用四氯化碳清洗滑环;(5) 因碳刷质量原因引起因尽快将新碳刷换上,并严格把好质量关。 3、碳刷破损处理,针对引起原因分别进行处理: (1) 碳刷温度高发生破损——立即查找温度高的原因并消除,将破损碳刷换下后,必须精心进行调整;(2) 碳刷未打磨好发生破损——如打磨时碳刷弧度小,应重新打磨,使碳刷在刷握内活动自如,无振动现象;(3) 因机组振动大,碳刷有卡涩现象导致碳刷破损,应尽快重新打磨和调整碳刷,使碳刷在刷握内活动自如,机组冲转达临近界转速时应尽快仔细检查碳刷情况,保证不能有跳动现象;(4) 碳刷质量差发生的破损——应尽快进行更换,保证碳刷质量。

六、 对于碳刷跳动时的处理——针对不同原因分别进行不同处理 (1)因碳刷有破裂细块掉在刷握中——立即将破损的细碳刷块清除,若破损严重,及时更换碳刷; (2) 弹簧压力不够——应更换新的弹簧夹; (3) 刷握变形——将碳刷上下方向调换,若还有跳动现象应更换刷握。 如何维护电机碳刷? 过程:电机碳刷维护工作 内容:

发电机碳刷更换维护工作应按规程规定时间进行,当运行中发现碳刷磨损到极限线时也应及时更换。为了保证碳刷更换维护工作的正确性,特做如下要求:

一、 当碳刷磨损到极限线时(根据碳刷结构定论,通用距离约短边为15mm时)应予更换。 二 、发电机碳刷更换维护前应准备以下工器具:绝缘手套、螺丝刀、专用扳手、酒精、砂


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