電刷裝置

電刷裝置一般有電刷、刷握、刷桿和刷桿座等零件構(gòu)成。如圖1所示。電刷為具有良好的導(dǎo)電性能、又有較好耐磨性的石墨制成，置于刷握中，其上壓一彈簧，使電樞轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電刷與換向器表面保持一定的接觸壓力。刷握固定在刷桿上，刷桿裝在刷桿座上，彼此之間絕緣，刷桿座裝在端蓋上，可是移動(dòng)調(diào)整電刷位置。電刷借銅辮線與刷桿連接，再用導(dǎo)線引出。刷桿座的作用是把電刷裝置(刷架)固定到電動(dòng)機(jī)上的連接件，刷桿是刷握與刷架之間的連接件，刷握是由刷盒、彈簧和壓指等零件組成。

刷握按彈簧結(jié)構(gòu)不同可分以下四種：

1．可調(diào)式壓簧刷握 當(dāng)電刷磨短時(shí)，可將壓板4調(diào)低，恢復(fù)電刷上所需的壓力(圖2中a)。

2．恒壓彈簧刷握在電刷運(yùn)行磨損過(guò)程中，電刷所承受的壓力基本保持恒定(圖2中b)。

3．渦形彈簧刷握(盤(pán)形彈簧)，電刷上的壓力可以自動(dòng)調(diào)整到所需的壓力(圖2中c)。

4．杠桿式拉簧刷握在電刷磨損的范圍內(nèi)，靠杠桿的作用，使拉簧的長(zhǎng)度變化不大，電刷上壓力處于所需范圍內(nèi)(圖2中d)。

電刷固定在有刷電機(jī)的電刷盒內(nèi)，如圖4所示。為通過(guò)大電流，電刷可用低電阻值的銅石墨制成。有刷電機(jī)上的電刷有1對(duì)或2對(duì)，其中1對(duì)的較多。電刷有正極和負(fù)極之分，正極電刷與控制器驅(qū)動(dòng)線正極相連，·般為黃色線；負(fù)極電刷與控制器驅(qū)動(dòng)線負(fù)極相連，一般為綠色線。電刷在電刷彈簧的作用下貼靠在換向器上。

電刷架在電機(jī)上的位置如圖4所示。電刷架上有電刷盒，其外形如圖4所示。其作用是將電刷固定在應(yīng)有位置上，但又要保證電刷在刷盒中能自由活動(dòng)，配合間隙既不能太大又不能太小。若配合間隙太大，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)電刷可能在換向器表面產(chǎn)生傾斜和跳動(dòng)，從而影響換向。若配合間隙太小，當(dāng)電刷在負(fù)載下發(fā)熱膨脹時(shí)可能卡死。

電刷彈簧的作用是施予電刷一定的壓力，以保證電刷與換向器在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)始終有良好的接觸。屯刷彈簧在電機(jī)上的位置如圖4所示。施予電刷的單位面積壓力增大，電刷與換向器的接觸電阻就減小，則電損耗減小，但摩擦損耗增大?？倱p耗呈馬鞍形變化，而在總損耗最小時(shí)的單位壓力下，電刷的磨損率瞧最小。所以，選擇施予電刷的壓力時(shí)，應(yīng)考察電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中總損耗和電刷磨損最小時(shí)相應(yīng)的單位壓力，對(duì)于金屬石墨電刷，這個(gè)壓力一般為1.5～2.5N/cm²。在確定初始?jí)毫r(shí)，應(yīng)考慮電刷在磨損過(guò)程中縮短時(shí)彈簧因伸長(zhǎng)其壓力會(huì)減小的因素。施予電刷的單位壓力減小到低于某一極限時(shí)，電刷與換向器之間的接觸就開(kāi)始不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)機(jī)械性火花，這時(shí)就應(yīng)該更換電刷了。

(1)在使用過(guò)程中，電刷會(huì)逐漸磨損，當(dāng)電刷的長(zhǎng)度小于規(guī)定的磨損極限(新電刷長(zhǎng)度的2/3)時(shí)，應(yīng)更換電刷。

(2)沿電刷的中心線方向，電刷彈簧對(duì)電刷的壓緊力稱為電刷彈簧的彈力。彈力過(guò)小會(huì)影響電刷與換向器的緊密接觸，彈力過(guò)大會(huì)加速電刷與換向器的磨損。電刷彈簧的彈力應(yīng)符合電機(jī)制造廠的規(guī)定(一般為5～10N)。

(3)引起電刷彈簧彈力改變的主要因素是電刷彈簧變形、折斷及電刷磨損等。當(dāng)電刷彈簧變形時(shí)，應(yīng)予以矯正。電刷嚴(yán)重磨損，即長(zhǎng)度小于規(guī)定的磨損極限時(shí)應(yīng)予以更換。

(4)電刷裝在刷盒中應(yīng)能自由滑動(dòng)，無(wú)卡滯現(xiàn)象。新研磨的電刷應(yīng)在電機(jī)輕負(fù)荷下磨合1h后再轉(zhuǎn)人大負(fù)荷工作。

電刷裝置是把電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)電部分。如整流子、滑環(huán)等的電路和固定部分連接起來(lái)的裝置。在直流電機(jī)中，電刷把轉(zhuǎn)動(dòng)的電樞與外電路相連，使電流經(jīng)電刷輸入電樞或從電樞輸出。同步電機(jī)中經(jīng)過(guò)電刷和滑環(huán)向轉(zhuǎn)子線圈輸入勵(lì)磁電流。繞線式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)也利用電刷在轉(zhuǎn)子回路中接入電阻。電刷裝置由電刷、刷握、刷桿、刷桿座、匯流條等組成。電刷放在刷握的刷盒中，用彈簧壓緊在換向器上，保持一定的壓力。電刷常用石墨制品，所以也叫炭刷。

電刷裝置電刷裝置的安裝

(1)安裝上兩個(gè)螺栓后，將定位螺母調(diào)整到預(yù)定位置，依次套入絕緣環(huán)和導(dǎo)電板(電刷架)。調(diào)整定位螺母在螺栓上的位置，使電刷盒中心與集電環(huán)軸向中心重合。旋緊最外面的螺母后，再次檢查所有電刷盒中心與集電環(huán)軸向中心是否重合。若不重合，則重新調(diào)整定位螺母，如圖3所示。

(2)放入電刷，軸線應(yīng)與集電環(huán)外圓工作面垂直(包括徑向和軸向)，同一相的各電刷應(yīng)處在一條圓周線上，若有軸向偏離，則調(diào)整定位螺母在刷架安裝螺桿上的前后位置。

(3)各部分緊固螺釘不應(yīng)有松動(dòng)現(xiàn)象，電刷應(yīng)在電刷盒內(nèi)活動(dòng)自由但不晃動(dòng)，與集電環(huán)接觸良好。

電刷裝置電刷裝置的調(diào)整

(1)電刷在電刷盒內(nèi)不能過(guò)松或過(guò)緊，電刷盒離集電環(huán)表面距離應(yīng)適當(dāng)，所受壓力應(yīng)符合規(guī)定。差距較大時(shí)，在運(yùn)行中會(huì)造成集電環(huán)上火花大、電刷或集電環(huán)過(guò)快磨損等不正?，F(xiàn)象。

常用電機(jī)電刷與電刷盒之間的合理間隙見(jiàn)圖3，過(guò)大則會(huì)造成電刷較大的擺動(dòng)，使其與集電環(huán)表面接觸不穩(wěn)定而產(chǎn)生火花；若過(guò)小，則電刷上下移動(dòng)不靈活，同樣也會(huì)因接觸不穩(wěn)定而產(chǎn)生火花。

(2)單個(gè)電刷電流密度較大。對(duì)一個(gè)集電環(huán)上放置多個(gè)電刷的，若其中某些電刷與集電環(huán)接觸不實(shí)，則其他接觸較好的電刷就會(huì)因分擔(dān)較多的電流而發(fā)熱。

(3)電刷與集電環(huán)接觸面積小于電刷截面的75%。此時(shí)除會(huì)產(chǎn)生火花外，還會(huì)造成電刷過(guò)熱。可用00號(hào)砂布來(lái)回拉動(dòng)，如圖3所示，將電刷磨成需要的接觸面。更好更快的方法是用砂布將集電環(huán)包裹一周(對(duì)頭處有一些重疊)后，用一個(gè)自制的搖把搖動(dòng)轉(zhuǎn)軸，帶動(dòng)集電環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，研磨電刷與集電環(huán)接觸面。

石墨電刷裝置按電刷在換向器或集電環(huán)上的安裝方向分為：徑向式、后傾式和前傾式三種，如圖3中（a）、（b）、（c）所示。

徑向式電刷對(duì)單向和雙向旋轉(zhuǎn)的電機(jī)都適用。對(duì)要求能兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)的電機(jī)，則必須采用徑向安裝結(jié)構(gòu)。單方向旋轉(zhuǎn)的電機(jī)采用徑向電刷時(shí)，還可以采用上端面傾斜式。

電刷對(duì)刷盒前壁有一個(gè)適當(dāng)?shù)目烤o分力，可以提高電刷工作的穩(wěn)定性。

對(duì)只允許一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)的電機(jī)，如電源電機(jī)、電機(jī)擴(kuò)大機(jī)及部分轉(zhuǎn)速較高的直流電動(dòng)機(jī)等，常采用后傾式結(jié)構(gòu)， 如圖3中（b）所示。后傾角度

前傾式電刷在工作中被緊壓在刷盒側(cè)壁上，減振效果好，電刷工作穩(wěn)定性好，有利于減小火花。因壓力

在較大功率的同步發(fā)電機(jī)集電環(huán)上，前傾與后傾式電刷可成對(duì)使用，形成爪式刷握結(jié)構(gòu)。

這種結(jié)構(gòu)在直流力矩電機(jī)中也被采用，只是其彈簧一般采用金屬片。這種結(jié)構(gòu)也適用于要求兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)的情況。

在常用的徑向式結(jié)構(gòu)中，彈簧加壓方式也有不同。如圖4所示，（a）為蝸線彈簧，（b）為螺旋彈簧，（c）為拉簧。這三種彈簧加壓方式都是使彈簧壓力直接作用在電刷上。（d）為杠桿壓板式，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是彈簧壓力不直接壓到電刷上。

直接加壓的電刷裝置中，隨著電刷的磨損，彈簧壓力將隨之減小。而間接作用的電刷裝置中（如圖4中（d）所示），彈簧壓力在電刷上的分量可基本保持不變，因?yàn)閺椈衫?section class="formula-container formula-container__inline"> 與加征電刷上的壓力

式中

電刷磨損后，

如圖5所示為蝸線彈簧電刷裝置結(jié)構(gòu)。（a）為徑向式，（b）為后傾式。用兩個(gè)專用的螺栓，由專用工具定位，把刷盒固定在塑料壓制的電刷架上。蝸線彈簧可以用鈹青銅或彈簧鋼片制成。刷盒可用黃銅、也可用鋁合金精密鑄造。

盒式螺旋彈簧電刷裝置結(jié)構(gòu)如圖6所示，（a）為徑向式，（b）為傾斜式。徑向式結(jié)構(gòu)也可用在端面換向器上，這時(shí)他成為軸向式。

這種電刷裝置結(jié)構(gòu)多用于小功率直流電機(jī)，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，它一般由銅刷盒1和擰在刷盒上的刷蓋8組成。彈簧2通過(guò)刷蓋8給電刷加壓，刷盒材料多為黃銅。端蓋與刷盒之間為塑壓的絕緣襯套7。電刷引線焊在銅刷盒一端。

拉簧式電刷裝置用于小機(jī)座號(hào)直流電機(jī)。特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，便于安裝刷盒。刷盒可用黃銅或紫銅板沖壓而成，彈簧用不銹鋼絲或琴弦鋼絲卷制。

（1）使電刷在換向器或集電環(huán)上的位置和尺寸有足夠的精度，并使電刷與刷盒內(nèi)壁有合適的間隙，這樣，既保證電刷在換向器上位置正確，也使電刷在刷盒內(nèi)活動(dòng)自如，不滯住，不偏斜。為此，刷盒下面與換向器表面間距離不宜過(guò)大。一般情況下距離可取0.8~2.0毫米，距離過(guò)大，將使電刷偏斜。

此外，刷盒也應(yīng)該有一定的剛度、精確的尺寸和光滑的內(nèi)表面，電刷與刷盒內(nèi)壁間隙一般為每邊0.02~0.2毫米。

（2）電刷工作時(shí)，彈簧加在電刷上的壓力應(yīng)變化較小或基本不變，這要求電刷和換向器耐磨損，單位面積電刷壓力合適，通常在150~400克/平方厘米范圍以內(nèi)選取。

（3）刷盒的固定部位時(shí)有足夠的剛度，以免使刷盒和刷架隨電刷產(chǎn)生振動(dòng)。

（4）電刷研磨（磨合）

電刷安裝后，需進(jìn)行電機(jī)通電空載磨合?？梢韵仍趯Ｓ玫纳拜啓C(jī)上預(yù)磨，使電刷與換向器表面之間的磨合面不少于電刷載面積的80%。

（5）電刷裝置的調(diào)整與檢查

電刷裝置安裝后，通過(guò)專用樣板等量具，檢驗(yàn)刷盒間的距離、刷盒內(nèi)圓至端蓋小心線間的距離。用測(cè)力計(jì)檢查電刷壓力并調(diào)整到要求數(shù)值。

發(fā)電機(jī)電刷裝置，是將發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流引入轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組的重要部件。電刷裝置主要由電刷、導(dǎo)電環(huán)、固定架及絕緣件等主要部件組成。電刷固定在導(dǎo)電環(huán)上，與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部件集電環(huán)接觸，將發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流引入發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組中，為發(fā)電機(jī)提供持續(xù)的勵(lì)磁電流。機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電刷與集電環(huán)之間相互摩擦，產(chǎn)生石墨小顆粒，給機(jī)組造成污染。有些水電站出現(xiàn)電刷磨損嚴(yán)重問(wèn)題，有的水電站甚至2-3個(gè)月即需要更換一次電刷。以下主要針對(duì)影響電刷磨損的主要因素和水電站常出現(xiàn)的電刷磨損的具體情況進(jìn)行分析 。