繞線式電機(jī)滑環(huán)的發(fā)熱與冷卻

摘 要：目前，在繞線電機(jī)中滑環(huán)是動(dòng)靜接觸和能量交換的設(shè)備，是勵(lì)磁系統(tǒng)的重要組成部分。但是由于通風(fēng)冷卻結(jié)構(gòu)不合理等多種原因，冷卻和散熱效果不好，時(shí)常出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象。容易造成電刷粉塵排除困難，集電環(huán)和電刷過(guò)熱，引起滑環(huán)擊穿和燒壞事故，嚴(yán)重危及電機(jī)的安全運(yùn)行。文章通過(guò)介紹滑環(huán)結(jié)構(gòu)原理及發(fā)熱的產(chǎn)生發(fā)展，結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出發(fā)熱原因類型及處理解決方法，并針對(duì)性提出正常運(yùn)行的維護(hù)及注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：繞線式電機(jī)；滑環(huán)；發(fā)熱；冷卻

1 結(jié)構(gòu)與原理

滑環(huán)由導(dǎo)電環(huán)、帶尾電刷、刷握、導(dǎo)電桿、集電環(huán)及滑環(huán)罩等部件組成。繞線式轉(zhuǎn)子的繞組和定子繞組相似，三相繞組連成星形，每相繞組的始端聯(lián)接在三個(gè)銅制的滑環(huán)上，滑環(huán)固定在轉(zhuǎn)軸上。環(huán)與環(huán)，環(huán)與轉(zhuǎn)軸都是互相絕緣的，通過(guò)一組彈簧壓著的碳質(zhì)電刷與外電路相連接。

2 滑環(huán)發(fā)熱的產(chǎn)生發(fā)展過(guò)程

在正常運(yùn)行狀態(tài)下，碳刷的溫度一般在50℃～80℃（溫升40℃左右），每塊碳刷工作電流在20A～100A。刷握彈簧壓力比較均勻，碳刷活動(dòng)自如且無(wú)振動(dòng)卡澀現(xiàn)象。碳刷與滑環(huán)運(yùn)行中產(chǎn)生的熱量由通風(fēng)系統(tǒng)帶走。即發(fā)熱與散熱達(dá)到基本平衡。但當(dāng)碳刷變短、接觸電阻和附加電阻變大、刷握彈簧壓力變小，若工作電流增加，溫度變化時(shí)系統(tǒng)的平衡能力降低，部分碳刷溫度將升高，從而整個(gè)系統(tǒng)溫度升高。

3 滑環(huán)發(fā)熱原因分析

3.1 滑環(huán)冷卻風(fēng)量不夠。與滑環(huán)同軸安裝風(fēng)扇葉片應(yīng)準(zhǔn)確定向，符合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)定。風(fēng)葉定向不符合標(biāo)準(zhǔn)，一方面會(huì)引起軸承振動(dòng)，另一方面會(huì)造成滑環(huán)冷卻風(fēng)量不夠以致滑環(huán)與電刷發(fā)熱。

3.2 滑環(huán)密閉風(fēng)道存在堵塞或漏風(fēng)?；h(huán)導(dǎo)向進(jìn)風(fēng)小孔需認(rèn)真清理，避免積灰、堵塞造成的滑環(huán)冷卻風(fēng)量不足引起電刷和滑環(huán)發(fā)熱。檢修中應(yīng)使用壓縮空氣管對(duì)滑環(huán)小孔逐個(gè)進(jìn)行清理。風(fēng)道漏風(fēng)也會(huì)造成冷卻風(fēng)量不足。

3.3 電刷的質(zhì)量與維護(hù)因素。電刷或刷盒混合使用引起部分電刷因過(guò)電流發(fā)熱，甚至燒斷引線。電刷維護(hù)更換時(shí)沒有認(rèn)真進(jìn)行研磨、拋光處理。間隙不足，電刷卡澀；間隙過(guò)大，與滑環(huán)接觸面不吻合。電刷長(zhǎng)短不均引起電流分布不均是滑環(huán)發(fā)熱的常見原因。因此需定期滑環(huán)吹灰和清洗，測(cè)量電刷電流。

3.4 刷盒導(dǎo)體絕緣及均壓彈簧的原因。刷盒導(dǎo)電部分與固定部分間安裝有絕緣墊片，電流在導(dǎo)電部分和電刷中通過(guò)并經(jīng)滑環(huán)引入轉(zhuǎn)子。在運(yùn)行中，積灰和碳粉引起絕緣能力降低或?qū)?，各電刷電阻分布不均引起局部發(fā)熱。刷盒中的均壓彈簧使用一定時(shí)間后，會(huì)出現(xiàn)壓力不均、變形、裂紋、散簧等情況，造成刷盒過(guò)電流發(fā)熱。

3.5 滑環(huán)不圓或表面粗糙引起摩擦發(fā)熱。檢修時(shí)車削滑環(huán)造成滑環(huán)不圓或表面粗糙，易引起摩擦發(fā)熱。

3.6 軸承振動(dòng)引起電刷發(fā)熱。電刷隨著軸承振動(dòng)，致使電刷接觸面摩擦不均、引線及彈簧松動(dòng)，發(fā)生局部冒火花，進(jìn)一步加劇電刷發(fā)熱。

4 滑環(huán)發(fā)熱的處理方法

4.1 滑環(huán)同軸冷卻風(fēng)量不足的處理方法。采取增加冷卻通風(fēng)的措施，如外部安裝軸流風(fēng)機(jī)冷卻。電刷或滑環(huán)溫度高時(shí)可以啟動(dòng)風(fēng)機(jī)加強(qiáng)表面熱交換，冷卻效果理想。定期使用干燥、干凈的壓縮空氣吹滑環(huán)的積灰和積粉，清除滑環(huán)外罩灰塵，停機(jī)后檢查和疏通滑環(huán)小孔，檢查和清理進(jìn)風(fēng)口濾網(wǎng)。

4.2 提高電刷維護(hù)質(zhì)量，及時(shí)消除發(fā)熱缺陷盡可能使用廠家原裝電刷和刷盒。碳刷在刷握內(nèi)應(yīng)上下活動(dòng)自如，碳刷與刷握的間隙應(yīng)為0.1～0.2mm，電刷應(yīng)無(wú)跳動(dòng)、搖動(dòng)或卡澀的情況；電刷磨面光亮無(wú)雜質(zhì)，彈簧壓緊力應(yīng)調(diào)整為11～12N，壓緊力過(guò)小時(shí)應(yīng)更換新電刷或調(diào)整壓力，滑環(huán)表面溫度應(yīng)不大于120℃。另外，當(dāng)電刷磨去其高度的2/3或接觸不良時(shí)，應(yīng)更換。刷架應(yīng)無(wú)積垢，滑環(huán)表面氧化膜過(guò)厚或表面粗糙不光滑時(shí)，應(yīng)用最細(xì)的砂布或白布打磨，禁止用粗糙砂布打磨。

5 結(jié)束語(yǔ)

滑環(huán)發(fā)熱現(xiàn)象運(yùn)行中時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重威脅發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行。因此，對(duì)集電環(huán)和碳刷的監(jiān)視、維護(hù)并及時(shí)處理其發(fā)生的故障和損傷，是保證發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的重要工作之一。避免發(fā)熱關(guān)鍵還是預(yù)防為主，有效解決滑環(huán)發(fā)熱燒壞等問(wèn)題，保證電機(jī)安全可靠運(yùn)行，提高繞線電機(jī)產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。