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：張云鶴

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有關電刷故障的幾點分析及建議

    加強對電刷表面氧化膜的認識，創(chuàng)建其形成和正常工作的條件。有些故障的發(fā)生，主要原因是因為電刷表面的氧化膜潤滑層無法形成。氧化膜的形

成需要一些條件，當條件不滿足時，氧化膜無法形成或形成不良。主要有以下幾個原因：

（1） 溫度過高：電刷的氧化膜一般在70℃ 左右較易形成。當集電環(huán)、電刷出現(xiàn)過熱故障時，通常溫度都在15O℃ 以上。此時即使換上新的電刷，氧化膜也不易形成，無法起到潤滑作用，電刷磨損將加劇，導致溫度繼續(xù)升高，成為惡性循環(huán)。此時可采取外部強迫降溫的方法，譬如涂抹凡士林、大功率風扇通風等手段，使集電環(huán)溫度降到正常范圍內，持續(xù)一段時間，讓電刷表面氧化膜逐漸形成，使之進入良陛循環(huán)狀態(tài)。

（2） 冷卻空氣中有污染性雜質：空氣中的雜質對電刷表面氧化膜的形成將帶來不利影響。這些雜質包括：硫化物或鹵族元素的腐蝕性氣體、空氣中油氣混合物、粉塵、鐵屑、鐵銹粉塵、碳粉等其他雜質。電刷磨損時，本身會產生碳粉的粉塵雜質。可采用在刷架罩冷卻通風循環(huán)通道上安裝過濾裝置來改善刷架罩內的空氣質量。

（3） 空氣濕度太低或含氧量太低：電刷表面氧化膜的形成需要空氣中有一定的水分含量，即空氣濕度不能太低，但也不能太高。另外，氧化膜的形成主要與空氣中的氧氣發(fā)生氧化作用而產生，當含氧量過低時也不利于氧化膜的形成。

氧化膜無法形成或形成不良除與上述因素有關外，還有電刷過度研磨、使用溶劑進行擦拭、集電環(huán)表面光潔度不良以及碳刷材質不合格等原因。

1.電刷壓力調整不當

電刷壓力過小時會使電刷與集電環(huán)接觸不良，容易產生火花使集電環(huán)過熱，有時甚至燒蝕集電環(huán)使之出現(xiàn)麻點；電刷壓力過大時會使電刷與集電環(huán)的摩擦力增大，這不僅加劇機械磨損，而且會使集電環(huán)因摩擦發(fā)熱較多產生過熱。

解決的辦法：適當調整電刷與壓緊彈簧間的壓力。具體要求是各電刷所受壓力均勻穩(wěn)定，其單位壓力一般在（15～25）kPa之間，各電刷之間的壓力差在平均值的±5%以內。另外，盡管隨著電刷的磨損壓緊彈簧能自動調整，使電刷壓力基本穩(wěn)定，但仍需經常檢查電刷的工作狀態(tài)，確保電刷在刷握內能自由滑動，無卡刷現(xiàn)象與過熱現(xiàn)象發(fā)生。

2. 電刷與刷握的間隙不符合要求

電刷與刷握之間的間隙過小，會使電刷在刷握內上下自由滑動困難，甚至有可能卡住電刷；電刷與刷握之間的間隙過大，會使電刷在電機運轉時晃動，與集電環(huán)接觸不穩(wěn)定，甚至使電刷“啃邊”。以上兩種情況都能夠使集電環(huán)過熱，還有可能使電刷與劇握側壁產生電流通路，出現(xiàn)電刷附焊。

解決的辦法：選擇恰當結構的電刷型式，清理刷握內表面與電刷外表面，使兩者配合良好。具體要求是：電刷的結構型式與刷握*，清理刷握內表面光滑平整無毛刺，其粗糙度小于3．0～3．2um；電刷外表面研磨光滑，并使電刷與刷握之間的寬度間隙為0.1～ 0.4mm之間，厚度間隙為0.05～0.3Omm之間。

一般使每塊電刷的載流量不超過80A。

校核電機與其拖動的機電設備的水平，調整好間隙。一般要求電機運行時，轉子軸向移動的間隙不超過軸徑的2% 。

對橢圓度超差的集電環(huán)進行削磨．使各環(huán)直徑之差不超過外徑的1%，不圓度小于0．06mm；對徑向偏擺超限的集電環(huán)進行修復，使集電環(huán)工作面的偏擺不超過O．03mm。

3.維護方面

及時清掃

及時清掃集電環(huán)表面與刷握內的碳粉；用干凈的白布蘸汽油擦集電環(huán)表面，使其保持潔凈光亮。防護罩上的灰塵，應及時清掃，可增加防護罩上的散熱孔，或用8號鐵絲另編防護罩取代原來的防護罩，以改善通風散熱的條件。此外，還要注意消除污染源。

及時更換電刷

當電刷磨去整個高度的三分之二時就要及時更換。更換電刷時要注意：① 新電刷要與原來使用的電刷型號相同；

② 每次更換電刷的數目不宜過多．否則困新電刷的有效接觸面積減少，會使電流密度增大過多，一般要求每相上更換的電刷不超過該相電刷總數的1/4；

③ 新電刷要磨合工作面，磨合時可把0號砂布條包繞在集電環(huán)上，再裝上新電刷，然后轉動轉子使集電環(huán)上的砂布條旋轉，摩擦電刷的工作面，使其與集電環(huán)有3/4的接觸面。

及時維修集電環(huán)

及時維修集電環(huán)。在維修時，要視集電環(huán)損蝕的程度采取相應的方法。如果集電環(huán)是灼傷痕深度小于1mm、損傷面積在20%下的輕度損蝕，則可先用細銼與油石打磨，然后用0號拋光砂布清除毛刺與麻點，zui后用白布蘸少許機油對集電環(huán)表面精拋光。如果集電環(huán)的灼傷痕深度超過1mm、損傷面積超過20%，則應對集電環(huán)進行車磨，其中對容量不大的電機，可拆卸轉子上車床進行車削；對于容量較大的電機，轉子拆裝困難，可在軸伸端加裝一小輪盤（或直接利用負載傳動機構），然后用一臺小電動機拖動轉子旋轉，再用銼刀、油石進行較大強度銼磨。無論大小電機，其集電環(huán)在進行車削或銼磨后，再用0號砂布研磨工作面，然后用砂布背面或粗紙緊貼集電環(huán)表面進行拋光，zui后用舊砂布或白布蘸少許機油對集電環(huán)表面進行精拋光．使維修后的集電環(huán)表面粗糙度在1.2um左右。

電刷     電刷的定義：電刷的定義：GB/T2900.7-1996中5.1電刷brush的定義為：與運動件作滑動接觸而形成電連接的一種導電部件。
     我國行業(yè)*標準《JB/T4003-2001電機用電刷》中把電刷分為四大類：1.石墨電刷；2.電化石墨電刷；3.樹脂粘合石墨電刷；4.金屬石墨電刷。
     電刷是用于換向器或滑環(huán)上，作為導入導出電流的滑動接觸體。它的導電，導熱以及潤滑性能良好， 并具有一定的機械強度和換向性火花的本能。幾乎所有的直流電機以及換向式電機都使用電刷，它是電機的重要組成部件。廣泛適用于各種交直流發(fā)電機，同步電動機，電瓶直流電動機，吊車電機集電環(huán)，各型電焊機等等。隨著科學技術的發(fā)展，電機的種類和使用的工況條件越來越多樣化，因而需要有各種不同品級的電刷來滿足這些要求，故電刷的種類也隨著電機工業(yè)的發(fā)展而越來越多。人們?yōu)榱耸褂煤凸芾砩系姆奖悖瑢Ρ姸嗟碾娝⑦M行了分類。目前國內外流行的主要分類方法有： 
     1，按材質的軟硬可分為軟質電刷，中硬質電刷和硬質電刷。 
     2，按電刷的使用對象可分為汽輪發(fā)電機用電刷，軋鋼電機用電刷，牽引電機用電刷，汽車拖拉機用電刷，電動工具用電刷，飛機電機用電等。
     3，按 電刷的顏色分為黑色電刷（用純碳石墨材料制成）和有 色電刷（用銅等金屬材料和石墨制成 ） 。
     下面說一下電刷的選用：
     1、從直觀來看，電刷應當倒角得體、規(guī)格適當、結構規(guī)范、導線的截面和長度符合要求，沒有松動、脫落、破損、掉邊、掉角、卡箍等現(xiàn)象。 
     2、從使用來看，電刷使用性能良好的標志主要有以下幾種情況： 
     （1）使用壽命長并且不磨損換向器或集電環(huán)，不使換向器出現(xiàn)劃痕、不平、燒蝕、拉絲等。 
     （2）具有良好的換向和集流性能，使火花抑制在允許的范圍內，并且能量損耗小。 
     （3）電刷運行時，不過熱，噪音小，不破損，刷辮不變色，不燒蝕。 
     （4）運行過程中，能夠在換向器或集電環(huán)表面較快地形成一層均勻、適度和穩(wěn)定的氧化薄膜。 
     3、通過儀器對電刷進行檢測。從技術層面看，電刷應當符合國家部頒標準。通過儀器可對電刷按照《電刷技術性能表》所要求的性能進行檢測。如電刷的電阻率、洛氏硬度、體積密度、電流密度、接觸電壓降、摩擦系數、50小時磨損、允許圓周速度、單位壓力，甚至金屬含量的大小等等。現(xiàn)在我*弄不清的就是這兒。不知這些參數都是怎么測得的。有會的專家給指點一下。并且這些參數是否為一般電機的測量數據，而對于電動工具電機電刷來說，又是怎么測呢？ 
     4、在同一電機上，應選擇使用同一型號、同一制造廠的電刷。由于不同制造廠生產的電刷性能差別很大，甚至同一制造廠在不同時間生產的電刷性能也有所差別。因而，針對同一電機來說，應盡量選擇同一型號同一制造廠，是同一時間生產的電刷，以防止由于電刷性能上的差異造成并聯(lián)電刷電流分布的不平衡，影響電機的正常運行。 
     5、對于個別換向特別困難的大中型電機，可選擇采用分辮電刷。目的是以增加電刷內短路電流的方式來改善換向性能。對于單向旋轉換向困難的電機，可選擇采用組合電刷。即滑入邊選擇使用潤滑性能好、成膜能力強的低電阻值石墨基電化石墨電刷，滑出邊選擇使用換向性能好的高電阻率的炭黑基電化石墨電刷。這樣既易形成氧化膜，又對換向性能起到*的改善作用。在滑出邊也可采用碳纖維復合電刷，突出利用其滅弧能力強的特點，從而使電機的運行取得*效果。

現(xiàn)在說說小功率電機電刷在設計時的選用：
     電刷的選擇對電動機換向時抑制火花有重要的作用，應按功率、電壓、負載特性及換向器圓周速度等條件選用。一般常用電化石墨電刷，因其電阻系數和接觸電壓較高，對抑制火花有利。但對于低壓電動機而言，過大的接觸電壓使它在總電壓降落中所占比例太大，因此采用金屬石墨電刷。
     1．電刷的寬度。
     電刷所覆蓋的換向片數至少應保證能與m重繞組的支路相聯(lián)，即電刷寬度bb應滿足下式：
     bb＞mt 0 m----繞組的重數。
     2．電刷的長度
     電刷的電流密度可查相應的電刷規(guī)范。電刷長度lb.
     Lb=2I/pbbJb
     式中Jb----電刷電流密度，一般取12A/cm2.
     如果電流很大，且lb. ＞＞bb，則應增加刷桿上的電刷并聯(lián)數，使每只電刷的面積不致太大，使接觸更為可靠。
     3．電刷與刷架的配合。
     電刷裝入刷架后，應以電刷能夠上下自由移動為宜，只有這樣，才能確保電刷在彈簧的壓力下隨著不斷的磨損，而與整流子或集電環(huán)持續(xù)保持緊密接觸。因此，電刷的四個側面與刷架內壁之間必須留有一定的間隙。實踐證明，這個間隙一般在0.1~0.3毫米之間。既不宜過大，也不宜過小。間隙過小，可能造成電刷卡在刷架中，彈簧無法壓緊電刷，電機工作失去意義；間隙過大，電刷則會在架內產生擺動，不僅出現(xiàn)噪音，更重要的是出現(xiàn)火花，對整流子或集電環(huán)產生破壞性影響。
     4．刷架的下端邊緣距整流子或集電環(huán)表面的距離應保持在2~4毫米范圍內。其距離過小，刷架易擦損整流子或集電環(huán)；過大，電刷易顛動而造成損壞。
     電刷是電機（除鼠籠式電動機外）傳導電流的滑動接觸體。在直流電機中，它還擔負著對電樞繞組中感應的交變電動勢，進行換向（整流）的任務。實踐證明：電機運行的可靠性，在很大程度上決定于電刷的性能。
     根據電刷的生產方法，分為兩類。一類是有色電刷，即金屬石墨電刷。一類是黑色電刷。有色電刷中，含有色金屬，主要是銅粉、銀粉、其次是鉛粉、錫粉、氧化鉛粉等，余量為鱗片石墨粉。各種金屬粉末含量多少隨電刷的技術要求而定。當金屬含量達到!"#以上時，可不加粘結劑，將粉末混勻后直接壓制成型。否則要加入粘結劑（煤瀝青、煤焦油或樹脂等）。黑色電刷選用石油焦、瀝青焦、炭黑、木炭以及天然石墨粉等，加入部分粘結劑（如煤瀝青、煤焦油和人造樹脂等）制造的。采用樹脂粘結劑經固化制造的電刷為高電阻電刷，而焙燒后的產品稱炭刷和石墨刷（以天然石墨為主要原料）經石墨化后的產品稱電化石墨刷
     制造電刷所使用的原料分三類，一是金屬粉末；二是炭和石墨粉末；三是粘結劑。由于電機的使用工況條件不同，所以電刷的種類繁多。不同牌號的電刷，其技術性能上有較大的差異。所以需要在配方和工藝中進行調整。配方組成包括：!）選用不同的原料和所占比例；"）干粉的粒度組成；#）粘結劑的種類、性質和所占比例。制造電刷所使用的原料較多，它們具有不同的物質結構和性能，將這些不同性質的原料按一定比例配合混勻，則得到與單一原始原料性能*不同的綜合效果。干粉粒度組成，影響它的堆積密度，由于顆粒間的相互搭接的差異，產生不同程度的孔隙（氣孔）。顆粒越細，表面積也越大，需粘結劑多。顆粒的長寬比不同，成型后電刷具有各向異性。煤瀝青、煤焦油粘結劑的組成十分復雜，它的生產方法、技術指標以及加入量的多少，均直接影響產品的zui終性能。到目前為止，還不能根據電刷性能要求，采用理論計算的方法，設計產品配方。一般是根據理論計算和實際試驗相結合的方法確定。