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QF 系列发电机碳刷打火的预防与日常维护 1.碳刷的概念 碳刷也叫电刷，作为一种滑动接触件，在许多电气设备中得到广泛的 应用。碳刷是电动机或发电机或其他旋转机械的固定部分和转动部分之间 传递能量或信号的装置，它一般是纯碳加凝固剂制成，外型一般是方块， 卡在金属支架上，里面有弹簧把它紧压在转轴上，发电机转动的时候，将 电能通过换相器输送给线圈，由于其主要成分是碳，称为碳刷，它是易磨 损的。随着工业发展，很多单位都依托企业建设自备电厂，而发电机的日 常维护与检修也让很多企业在技术、理论、工艺方面无法跟上时代，因此 探讨发电机日常维护常出现的碳刷打火问题是十分必要。 2 碳刷的作用和类型 发电机碳刷主要分为两种类型。一种是励磁碳刷，能够将励磁电流通 过碳刷传递到发电机转子上；另一种是大轴接地碳刷，它能够将转子大轴 上的静电荷引入大地 3 碳刷的打火原因分析 碳刷的打火花故障是一种频发性故障，也不是一种很难分析判断的故 障，根据现场实际情况与多年的工作经验分析有如下几种原因： （1）碳刷与集电环表面接触电阻、碳刷与刷辫接触电阻、刷辫与刷 架引线接触电阻过大。同时检查回路中各螺丝是否紧固。检查碳刷接触面 的清洁程度，是否存在油污污染。 （2 ）碳刷压力不均匀或不符合要求。一般非恒压弹簧碳刷新换上和 压紧弹簧，碳刷与滑环接触面的接触紧力较大，即接触压降小，所有碳刷 工况相近，每条碳刷的电流接近相等，刷体的平均温度较低，碳刷间电流 相对稳定平衡（称作强平衡）。运行一段时间后，碳刷的磨损量相近，但 出现了氧化膜、气膜、卡阻等因素，碳刷磨短了或弹簧压力降低了，碳刷 接触面的接触紧力减小，碳刷间电流二次再分配，每条碳刷的电流差别增 大，处于不稳定平衡（称作弱平衡）。这个阶段时间长，逐渐变化，不容 易引起警觉。当环境温度升高或励磁电流增加时，随时可造成弱平衡破 坏。另外，非恒压碳刷随着碳刷的磨损，弹簧压力也会明显减小，压力小 到一定程度，接触不稳定，接触压降增大，发热增加。 （3 ）集电环与转子引线接触电阻过大，这种情况应對集电环与转子 引线间的紧固螺丝进行加固。 （4 ）碳刷材质不良、导电性能差、使用的型号不符合要求或者使用 了不同型号的碳刷。同一发电机上应使用同一型号、同一制造厂的碳刷， 对于外观检查有明显差异的碳刷应更换。 （5）碳刷使用过程中电阻值逐渐增大。将购买的新碳刷用电桥法测 量：上海摩根碳刷其直阻值为0.018～0.020Ω，法国罗兰碳刷其直阻值为 0.0017～0.0019Ω，电阻分散性不大（不同牌号的碳刷其阻值相差很大， 所以严禁不同牌号的碳刷混用）；另外测量在机组使用一段时间后更换下 来的碳刷，测得上海摩根碳刷直阻值为0.018～0.02Ω，法国罗兰碳刷其直 阻值为0.002～0.009Ω ，电阻分散性不大，即部分碳刷的电阻增大了；将 曾经严重过热的碳刷拆下测得电阻值为0.02～0.3Ω，电阻分散性很大，电 阻也大了许多，电阻值的增大使碳刷的电阻发热增加，同时也造成了碳刷 电流分配的不均匀。 4. 碳刷打火的预防措施 4.1 创建碳刷表面氧化膜的形成 氧化膜的形成需要一些条件，当条件不满足时，氧化膜无法形成或形 成不良，主要有以下几个原因： 4.1.1 温度过高：碳刷的氧化膜一般在70℃左右较易形成，当集电 环、碳刷出现过热故障时，通常温度都在150℃以上，此时即便换上新的 碳刷，氧化膜也不易形成，无法起到润滑作用，碳刷磨损将加剧，导致温 度继续升高，成为恶性循环。此时可采取外部强迫降温的方法，譬如涂抹 凡士林、大功率风扇通风等手段，使集电环温度降到正常范围内，持续一 段时间，让碳刷表面氧化膜逐渐形成，使之进入良性循环状态。 4.1.2 冷却空气中有污染性杂质：空气中的杂质对碳刷表面氧化膜的 形成将带来不利影响，这些杂质包括：硫化物或卤族元素的腐蚀性气体、 空气中油气混合物、粉尘、铁屑、铁锈粉尘、碳粉等其他杂质。 4.1.3 空气湿度太低或含氧量太低：碳刷表面氧化膜的形成需要空气 中有一定的水分含量，即空气湿度不能太低，但也不能太高。另外，氧化 膜的形成主要与空气中的氧气发生氧化作用而产生，当含氧量过低时也不 利于氧化膜的形成。 氧化膜无法形成或形成不良除与上述因素有关外，表面光洁度还有碳 刷过度研磨、使用溶剂（清洗剂）进行擦拭、集电环不良以及碳刷材质不 合格等原因。 4.2 严格控制碳刷