碳刷运行中发热及处理方法
碳刷运行中发热的起因分析
1. 碳刷电阻值增大
碳刷使用过程中电阻值(包括自身电阻、刷辫与碳刷接触电阻和散流电阻)逐渐增大;滑环氧化膜太厚,使碳刷接触电阻大大增加,一方面使碳刷本身发热;另一方面使励磁电流分流到其它回路电阻小的碳刷上。同时使其他碳刷的电阻发热增加。
2. 碳刷卡阻
碳刷通过电流后发热,刷体膨胀,易卡在刷握,这时拉动刷辫感觉很紧;部分碳刷由于振动、刷握不垂直等原因,会在刷握一侧的上沿和另一侧下沿产生明显卡阻,这几种形式卡阻,用钳表仍可测得电流,容易被误导,但碳刷却已经失效,致使其它碳刷分配的电流增加,发热增加。
3. 碳刷压力减小
虽然为恒压刷握,但各个弹簧压力存在差异。用手拉动刷握弹簧,可明显感觉不同弹簧的压力差异;而且在碳刷磨短过程中,弹簧压力也会不同程度减少。压力小到一定程度,接触不稳定,接触压降增大,接触压降发热明显增加。同时由于弹簧压力不足,刷握和碳刷加长增加了碳刷侧面磨擦阻力,碳刷被阻在握内。
4.碳刷接触面形成气膜
碳刷在允许最大速度下运行,很容易在碳刷接触面产生气膜和跳动,使流过碳刷的电流不稳定。在滑环表面开凹槽和磨花碳刷接触面虽然可以破坏气膜。但却使碳刷实际的接触面积减小。
5. 电流平衡的破坏
一般情况下,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,每条碳刷的电流大小接近,刷体的平均温度较低,碳刷间电流相对稳定平衡。运行一段时间后,碳刷的磨损量相近,但出现了氧化膜(氧化膜应均匀并有光泽)、气膜、卡阻等因素,碳刷磨短或弹簧压力降低,碳刷接触面的接触紧力减小,碳刷间电流重新分配,每条碳刷的电流差别增大。这个阶段时间长,且逐渐变化,不容易引起警觉。当环境温度升高或励磁电流增加时,随时可引起发热,造成平衡破坏。
发热的处理
(1)当发热处于初期,发热温度不高,如100℃以内,此时可以采用调整部分工作不良的碳刷的方法。
如更换磨损较短的以及工作电流很小的碳刷;调整或更换部分弹性较小刷握的弹簧;处理碳刷卡涩等措施,优化电流分配,减少发热量。
(2)适当降低发电机的无功负荷,减少励磁电流,从而降低碳刷的工作电流,减轻发热。
(3)出现个别碳刷断辫或脱辫,可先减小励磁电流;出现环火,则大量减小励磁电流,调整碳刷电流平衡后再更换碳刷。不可强行更换大量碳刷。
(4)清理通风口,保持风道畅通,增加散热量。
发热严重时应急处理
(1)当温度升高达到120℃以上,采取更换碳刷或调整刷握的措施已经不能降低整体温度,因为新换碳刷与滑环接触面积较少且不光滑,加上在这种恶劣工作环境下,无论分配的电流多少,热传导使其温度短时间很高,因此不能良好工作。另外由于整体温度较高,所有碳刷、刷握的工作条件很差,温度短时不但不能降低,而且将可能继续升高。此时最重要的措施是找出故障起因,降低工作温度,改善碳刷、刷握的工作条件。
(2)采用拔除故障碳刷的方法
①如果正常运行中,工作电流和环境温度变化不大,而碳刷温度严重升高,部分碳刷出现振动,这种情况主要可能是因为少量碳刷故障引起(如电阻增大、弹簧压力减小、,碳刷卡涩、碳刷断辨等)。此时应准确判断出引起发热的碳刷,将其拔除,消除“害群之马”。使其他运行正常的碳刷重新正常工作,进入正常平衡状态。这种做法的关键是做出准确判断,故障碳刷一般表现为振动较大,电流较大,其温度高于整体温度。如果不能判断或判断不准确,可以用试验的方法每隔一段时间依次取出一把碳刷,直至整体温度出现明显降低。待系统温度恢复正常后,再将所取出碳刷处理良好重新装上。
②效果分析
碳刷设计上有很大余度,故拔除少量碳刷不影响正常运行,拔除故障碳刷一方面去除了发热严重的碳刷,抵制了温度进一步升高,另一方面消除或降低了产生振动的因素。
(3)采用涂抹凡士林的方法
①用洁净的软毛刷蘸取少量的干净的凡士林,轻轻地涂于滑环表面;或者取下刷握将凡士林涂于碳刷顶部。涂抹凡士林时切记注意安全,要做到少量多次均匀。在很多次出现严重发热时,碳刷与滑环温度升到300℃以上,整体温度很高,电流分布很不平衡。碳刷有轻微抖动现象。我们在碳刷和滑环涂抹少量凡士林,经过几分钟后温度由300多度迅速降低到80℃左右;又过了几分钟降到了60℃左右,恢复了正常。由此可见,此种方法是卓有成效值得一试的,尤其是振动为引起发热主导因素的机组,可以有效减轻振动效应。通过处理,避免了不必要的停机事故。
②功能分析
凡士林为油壮物质,常用作润滑剂。具有良好的粘附性、抗水性、拉丝性、低温性和化学安定性,用于金属零件、机器的防锈和橡胗软化剂。外观为淡褐色至深褐色均质无块软膏,滴熔点为45℃-80℃,运动粘度(100℃)10~30mm2/s。闪点(开口)不低于190℃。由其性能特点可见,涂抹凡士林,使碳刷得到很好 润滑,大大降低振动,使接触部位得到良好接触,同时滴熔时也吸收了少量热量;清除了滑环上部分碳粉和灰尘。改善了碳刷的工作条件。所以可以很快降低整体温度。