VAHLE 集电器0142880/00

碳刷它的作用主要是对金属磨擦的同时导电，它不象金属对金属磨擦导电时一样;金属对金属磨擦导电时，磨擦力可能会增大，同时交接的地方可能会烧结在一起;而碳刷则不会，因为碳和金属是两种不同的元素。它的用途多半都用在电动机上，型状是多种多样的，有方的有圆的等等。

碳刷适用于各种电动机、发电机、轮轴机。具有较好的换向性能，使用寿命长。碳刷是用于电机的换向器或滑环上，作为导出导入电流的滑动接触体，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。几乎所有的电机都使用碳刷，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

具体作用

1.将外部电流(励磁电流)通过碳刷而加到转动的转子上(输入电流);

2.将大轴上的静电荷经过碳刷引入大地(接地碳刷)(输出电流);

3.将大轴(地)引至保护装置供转子接地保护及测量转子正负对地电压;

4.改变电流方向(在整流子电机中，电刷还起着换向作用)

除了感应式交流异步电动机没有外。其他的电机都有，只要转子有换向环的都有。

发电的原理，是磁场切割导线后，在导线产生电流。发电机是采用让磁场旋转的方法切割导线的。旋转磁场是转子，被切割的导线是定子。

为保障电机的正常运行，碳刷使用性能良好标志应该为:电刷在电机里面

a 在换向器或集电环表面能较快形成一层均匀、适度和稳定的氧化薄膜。

b 碳刷的使用寿命长，并不磨损换向器或集电环

c 碳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。

d 碳刷运行时，不过热，噪音小，装配可靠，不破损。

1.碳刷装入刷握内要保证能够上下自由移动，碳刷与刷握内壁的间隙在0.1-0.3毫米之间，以避免碳刷和刷握之中因间隙过大产生摆动。刷握下边缘距整流子表面的距离应该保持在2毫米左右。

2.在同一台电机上，原则上应该使用同一种型号的碳刷，但对于个别换向特别困难的大中型电机，可采用双子碳刷，其滑入边采用润滑性能好，滑出边采用抑止火花能力强的碳刷，从而使碳刷的运行得到改善。

3. 施于同一台电机各碳刷的单位压力应力求均匀，以免电流分配不均，导致个别碳刷产生过热和火花。碳刷的单位压力应按"碳刷技术性能表"来选择，对于转速较高的电机或在振动条件下工作的电机，应适当提高单位压力，一保证正常工作。打个比方:牵引机电机的碳刷单位压力为0.4-0.6kgf/cm2。国民经济持续的快速发展，扩大了本已严峻的供电需求缺口，新建机组、各行业的自备电源系统和自备发动机系统的置备和安装应用，如"雨后春笋"随处可见。而发电机励磁系统的碳刷运行与维护技术是传统技术，多年来工艺和技术水平无实质性突破。所以，各方对发电机励磁系统关注不够，投入有限，进而导致励磁系统碳刷事故。近一个时期的多期安全通报，连续通报了数起大型发电机组，因碳刷或转子集电环故障引发的停机事故，给企业造成较大经济损失。当导入导出电流的碳刷运行中发生故障时，如何判别故障类型与性质，以便尽快消除故障，保证设备稳定运行，是大家需要认真思考的。笔者结合多年的工作实践，谈谈电机碳刷的应用体会供读者参考，以期共同避免碳刷事故的发生。 [1]

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)使用寿命长并不磨损换向器或集电环。

(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。

(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。

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。

碳刷它的作用主要是对金属磨擦的同时导电，它不象金属对金属磨擦导电时一样;金属对金属磨擦导电时，磨擦力可能会增大，同时交接的地方可能会烧结在一起;而碳刷则不会，因为碳和金属是两种不同的元素。它的用途多半都用在电动机上，型状是多种多样的，有方的有圆的等等。

碳刷适用于各种电动机、发电机、轮轴机。具有较好的换向性能，使用寿命长。碳刷是用于电机的换向器或滑环上，作为导出导入电流的滑动接触体，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。几乎所有的电机都使用碳刷，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

具体作用

1.将外部电流(励磁电流)通过碳刷而加到转动的转子上(输入电流);

2.将大轴上的静电荷经过碳刷引入大地(接地碳刷)(输出电流);

3.将大轴(地)引至保护装置供转子接地保护及测量转子正负对地电压;

4.改变电流方向(在整流子电机中，电刷还起着换向作用)

除了感应式交流异步电动机没有外。其他的电机都有，只要转子有换向环的都有。

发电的原理，是磁场切割导线后，在导线产生电流。发电机是采用让磁场旋转的方法切割导线的。旋转磁场是转子，被切割的导线是定子。

为保障电机的正常运行，碳刷使用性能良好标志应该为:电刷在电机里面

a 在换向器或集电环表面能较快形成一层均匀、适度和稳定的氧化薄膜。

b 碳刷的使用寿命长，并不磨损换向器或集电环

c 碳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。

d 碳刷运行时，不过热，噪音小，装配可靠，不破损。

1.碳刷装入刷握内要保证能够上下自由移动，碳刷与刷握内壁的间隙在0.1-0.3毫米之间，以避免碳刷和刷握之中因间隙过大产生摆动。刷握下边缘距整流子表面的距离应该保持在2毫米左右。

2.在同一台电机上，原则上应该使用同一种型号的碳刷，但对于个别换向特别困难的大中型电机，可采用双子碳刷，其滑入边采用润滑性能好，滑出边采用抑止火花能力强的碳刷，从而使碳刷的运行得到改善。

3. 施于同一台电机各碳刷的单位压力应力求均匀，以免电流分配不均，导致个别碳刷产生过热和火花。碳刷的单位压力应按"碳刷技术性能表"来选择，对于转速较高的电机或在振动条件下工作的电机，应适当提高单位压力，一保证正常工作。打个比方:牵引机电机的碳刷单位压力为0.4-0.6kgf/cm2。国民经济持续的快速发展，扩大了本已严峻的供电需求缺口，新建机组、各行业的自备电源系统和自备发动机系统的置备和安装应用，如"雨后春笋"随处可见。而发电机励磁系统的碳刷运行与维护技术是传统技术，多年来工艺和技术水平无实质性突破。所以，各方对发电机励磁系统关注不够，投入有限，进而导致励磁系统碳刷事故。近一个时期的多期安全通报，连续通报了数起大型发电机组，因碳刷或转子集电环故障引发的停机事故，给企业造成较大经济损失。当导入导出电流的碳刷运行中发生故障时，如何判别故障类型与性质，以便尽快消除故障，保证设备稳定运行，是大家需要认真思考的。笔者结合多年的工作实践，谈谈电机碳刷的应用体会供读者参考，以期共同避免碳刷事故的发生。 [1]

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)使用寿命长并不磨损换向器或集电环。

(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。

(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。

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。

该类碳刷的主要材料是电解铜和石墨。根据使用需要有时也采用银粉(精密仪器上用的，非常贵)、铝粉、铅粉等其他金属，这些碳刷里面又有含黏结剂和不含黏结剂之分。这类碳刷既有石墨的摩擦特性又有金属的高导电性，因此，适用于高负荷和换向要求不高的低电压电机(如汽车启动马达等)。其圆周速度不超过30米/秒。

天然石墨是该类碳刷的主要原材料黏结剂采用沥青或树脂，经过烘焙或1000度烧结而成。这类电机有良好的润滑性能和集流性能。多数用于运行平稳的中小型直流电机和高速汽轮发电机集电环。

主要成分是碳黑、焦碳和石墨等各种碳素粉末材料组成，经2500度高温处理，使转化为微晶型人造石墨。这类碳刷具有优异的换向性和自润滑性能，广泛用于各类交直流电机不但寿命长，而且对换向器的磨损小。

一般启动时电流偏大，有火花，正常运行时没有火花。可从以下几点排除:

1.检查电刷长度是否太短，到达生命线,导致压力过小电刷接触不上滑环;

2.检查弹簧压指压力是否合适，如果偏小会导致跳刷放电;

3.检查滑环表面光洁度，如果太毛会增大电刷接触电阻导致火花大;

4.检查转子电气，保证电阻正常，匝间没有短路;

5.检查轴承是否游隙过大，导致转子转动时滑环上电刷跳动量大，检查滑环表面径向跳动量是否过大。电刷弹刷引发产生火花;

6.另外电刷是否和以前使用的一致，电刷对导电电流和摩擦速度有要求的。

防范措施:

1、每天都应对碳刷和滑环进行检查，主要检查项目有:

(1)碳刷的磨损长度不超过2/3。当碳刷的磨损长度超过2/3(即碳刷的顶部与刷握的顶部在同一平面)时，必须将其更换。

(2)碳刷无冒火花情况。碳刷刚开始打火花时，就要查找原因，及时消除。

(3)碳刷无偏移滑环外侧现象，碳刷的边缘无崩裂情况。

(4)碳刷刷辫与刷架和碳刷的连接良好，无发热及碰触刷握的情况。

(5)碳刷在刷握内无跳动、摇动或卡涩的情况。

(6)定期用直流钳型表测量各碳刷的电流分担均匀，用红外线测温仪测量碳刷有无过热现象，如有异常应及时更换。

(7)弹簧压力正常，无变形和断裂现象。正常时各碳刷所受压力应均匀稳定，其单位压力通常在1.1kg~2.5kg之间，各碳刷之间的不均压力差应在5%以内。

(8)刷握与滑环的距离符合规定值。发电机刷握与滑环的距离:2.5~3 mm，主励刷握与滑环的距离:2~4 mm。

火花产生的原因和排除的方法

1.导致原因 处理方法

a 附加极调整不良----------用分流或调整附加极气隙，或改换碳刷型号。

b 云母突出-------------下刻云母或使用磨蚀性较大的碳刷

c 换向器升高片连接处断开------ 重新焊接

d 碳刷位置不正确---------- 调整刷握至正确位置

e 刷握的间距或排列不匀------- 纠正刷握的间距和排列

f 换向器或集电环偏心---------最好在额定转速下车削或重新研磨

g 换向器松动，换向片有高低------ 紧固一下，车削或重新研磨

h 换向片有油污------------ 清扫换向片和密封轴承

i 碳刷粘附或滞留在刷握里--------检查碳刷尺寸是否正确，清扫碳刷和刷握除去任何毛刺

j 碳刷磨合不佳-------------磨合碳刷

k 碳刷型号不适合电机

2.关于碳刷的颤震原因 处理方法

a 换向片或云母突出-----------紧固换向器，下刻云母

b 刷握离开换向器或离集电环太远-----调整刷握至换向器的距离为2毫米

c 换向器或集电环椭圆----------车削或重新研磨换向器或集电环

d 刷握安装松动-------------安装紧固片

e 碳刷在刷握内太松-----------如果刷握磨耗，需更换新的

f 碳刷型号不合适

3.关于碳刷磨损不均匀的问题故障 处理方法

a. 电机过载--------------- 降低和限制电机负荷

b. 换向器或集电环上有油污--------清扫换向器或集电环

c. 碳刷和刷杆间的电阻不均等-------清扫和紧固连接处

该类碳刷的主要材料是电解铜和石墨。根据使用需要有时也采用银粉(精密仪器上用的，非常贵)、铝粉、铅粉等其他金属，这些碳刷里面又有含黏结剂和不含黏结剂之分。这类碳刷既有石墨的摩擦特性又有金属的高导电性，因此，适用于高负荷和换向要求不高的低电压电机(如汽车启动马达等)。其圆周速度不超过30米/秒。

天然石墨是该类碳刷的主要原材料黏结剂采用沥青或树脂，经过烘焙或1000度烧结而成。这类电机有良好的润滑性能和集流性能。多数用于运行平稳的中小型直流电机和高速汽轮发电机集电环。

主要成分是碳黑、焦碳和石墨等各种碳素粉末材料组成，经2500度高温处理，使转化为微晶型人造石墨。这类碳刷具有优异的换向性和自润滑性能，广泛用于各类交直流电机不但寿命长，而且对换向器的磨损小。

一般启动时电流偏大，有火花，正常运行时没有火花。可从以下几点排除:

1.检查电刷长度是否太短，到达生命线,导致压力过小电刷接触不上滑环;

2.检查弹簧压指压力是否合适，如果偏小会导致跳刷放电;

3.检查滑环表面光洁度，如果太毛会增大电刷接触电阻导致火花大;

4.检查转子电气，保证电阻正常，匝间没有短路;

5.检查轴承是否游隙过大，导致转子转动时滑环上电刷跳动量大，检查滑环表面径向跳动量是否过大。电刷弹刷引发产生火花;

6.另外电刷是否和以前使用的一致，电刷对导电电流和摩擦速度有要求的。

防范措施:

1、每天都应对碳刷和滑环进行检查，主要检查项目有:

(1)碳刷的磨损长度不超过2/3。当碳刷的磨损长度超过2/3(即碳刷的顶部与刷握的顶部在同一平面)时，必须将其更换。

(2)碳刷无冒火花情况。碳刷刚开始打火花时，就要查找原因，及时消除。

(3)碳刷无偏移滑环外侧现象，碳刷的边缘无崩裂情况。

(4)碳刷刷辫与刷架和碳刷的连接良好，无发热及碰触刷握的情况。

(5)碳刷在刷握内无跳动、摇动或卡涩的情况。

(6)定期用直流钳型表测量各碳刷的电流分担均匀，用红外线测温仪测量碳刷有无过热现象，如有异常应及时更换。

(7)弹簧压力正常，无变形和断裂现象。正常时各碳刷所受压力应均匀稳定，其单位压力通常在1.1kg~2.5kg之间，各碳刷之间的不均压力差应在5%以内。

(8)刷握与滑环的距离符合规定值。发电机刷握与滑环的距离:2.5~3 mm，主励刷握与滑环的距离:2~4 mm。

火花产生的原因和排除的方法

1.导致原因 处理方法

a 附加极调整不良----------用分流或调整附加极气隙，或改换碳刷型号。

b 云母突出-------------下刻云母或使用磨蚀性较大的碳刷

c 换向器升高片连接处断开------ 重新焊接

d 碳刷位置不正确---------- 调整刷握至正确位置

e 刷握的间距或排列不匀------- 纠正刷握的间距和排列

f 换向器或集电环偏心---------最好在额定转速下车削或重新研磨

g 换向器松动，换向片有高低------ 紧固一下，车削或重新研磨

h 换向片有油污------------ 清扫换向片和密封轴承

i 碳刷粘附或滞留在刷握里--------检查碳刷尺寸是否正确，清扫碳刷和刷握除去任何毛刺

j 碳刷磨合不佳-------------磨合碳刷

k 碳刷型号不适合电机

2.关于碳刷的颤震原因 处理方法

a 换向片或云母突出-----------紧固换向器，下刻云母

b 刷握离开换向器或离集电环太远-----调整刷握至换向器的距离为2毫米

c 换向器或集电环椭圆----------车削或重新研磨换向器或集电环

d 刷握安装松动-------------安装紧固片

e 碳刷在刷握内太松-----------如果刷握磨耗，需更换新的

f 碳刷型号不合适

3.关于碳刷磨损不均匀的问题故障 处理方法

a. 电机过载--------------- 降低和限制电机负荷

b. 换向器或集电环上有油污--------清扫换向器或集电环

c. 碳刷和刷杆间的电阻不均等-------清扫和紧固连接处