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電刷
 

電刷(Brush)是電機的一個重要組成元件,負責在旋轉部件與靜止部件之間傳導電流。因較多用石墨製成,故也稱碳刷。

電刷多裝配於換向器或滑環上,是一個滑動型接觸體。需有光滑、耐磨、導電性良好等特性。根據不同的應用,它們要麼是部分金屬部件(銅,銀,鉬),豐富或完全由金屬製成。實際使用中,一個滑環通常配最少兩個電刷,避免因單個電刷接觸不良而變成斷路

中文名: 電刷

外文名: electric brush

概 述 :與運動件作滑動接觸一種導電部件

電刷材料   : 石墨、電化石墨、金屬石墨等 [1]

分類方法 :軟質電刷、中硬質電刷和硬質電刷

分類

 

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(用純碳石墨材料製成)、有色電刷(用銅等金屬材料和石墨製成 ) 。[2]

4、按電刷材料的不同可分為:石墨電刷;電化石墨電刷;金屬石墨電刷。

材料

 

電刷的材料一般用石墨、電化石墨、金屬石墨等。

石墨具有六方晶系的品體結構。它有無數平行的層面疊合而成.每一層面的碳原子分布在正六角平面的頂角上,構成三維空間的有序排列。由於石墨晶體層面之間的距離比層面上碳原子之間的距離大得多.因此.石墨具有明顯的各向異性。當有外力作用時.石墨的層面容易發生滑移因此表現為自潤滑特性。在高純石墨晶體中.價帶與導帶重疊,所以.表現有類金屬的高導電能力

無定形碳的原子排列是雜亂無章的,不如石墨的層面容易發生滑移,其硬度要比石墨高4~5倍。無定形碳如果經過2 200~2 5000C高溫處理.可使雜亂的結構轉變為二維空間的有序排列。[3]

電刷的作用

 

電刷可以用於直流電機或交流換向器電機,比如通用電動工具上,象手電鑽和角磨機上,皆用到它。他是用來和換向器配合來實現電機電流換向的。

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,它還擔負着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,在很大程度上決定於電刷的性能。[4]

電刷廣泛使用於發電機上和電動機,與換向器配套使用。電刷是與電刷架配合使用的,電刷架起固定電刷位置的作用。電刷在發電機中的主要作用如下:

1、輸入電流,將外部電流(勵磁電流)通過電刷加到轉動的轉子上。

2、輸出電流,將大軸上的靜電荷經電刷引入大地。

3、換向作用,在整流電機中,通過電刷來改變電流方向。  [5]

電刷裝置的組成

 

電刷裝置——電刷裝置是電樞電路的引出(或引入)裝置,它由電刷,刷握,刷杆和連線等部分組成。電刷是石墨或金屬石墨組成的導電塊,放在刷握內用彈簧以一定的壓力按放在換向器的表面,旋轉時與換向器表面形成滑動接觸。刷握用螺釘夾緊在刷杆上。每一刷杆上的一排電刷組成一個電刷組,同極性的各刷杆用連線連在一起,再引到出線盒。刷杆裝在可移動的刷杆座上,以便調整電刷的位置。[6]

常見故障及處理方法

 

1.為保障電機的正常運行,正確選擇碳刷,電刷型號是十分重要的,由於製造碳刷時所選用的原材料和工藝不同,其技術性能也有差異。因此在選擇碳刷時,應該綜合考慮碳刷的性能和電機對電刷的要求。電刷使用性能良好標誌應該為:

A、在換向器或集電環表面能較快形成一層均勻、適度和穩定的氧化薄膜。

B、電刷的使用壽命長,並不磨損換向器或集電環

C、電刷具有良好的換向和集流性能,使火花抑制在允許的範圍內,並且能量損耗小。

D、電刷運行時,不過熱,噪音小,裝配可靠,不破損。

2.刷裝入刷握內要保證能夠上下自由移動,碳刷與刷握內壁的間隙在0.1-0.3毫米之間,以避免電刷和刷握之中因間隙過大產生擺動。刷握下邊緣距整流子表面的距離應該保持在2毫米左右。如距離過小,刷握容易觸傷換向器,距離過大,電刷易顫動而導致破損。

 

3.在同一台電機上,原則上應該使用同一種型號的電刷,但對於個別換向特別困難的大中型電機,可採用雙子電刷,其滑入邊採用潤滑性能好,滑出邊採用抑止火花能力強的電刷,從而使電刷的運行得到改善。

4.碳刷磨損到一定程度要更換新的電刷,電刷最好一次全部更換,如果新舊混用,可能會出現電流分布不均勻的現象。對於大型機組,停機更換電刷,勢必影響生產,可以選擇不停機,我們通常建議客戶的做法是每次更換20%的電刷(即每台電機的每個刷杆的20%),每次間隔時間為1-2周,待磨合再逐步更換其餘電刷,以保證機組的正常連續運行。

5.為了使碳刷與換向器接觸良好,新碳刷應該進行磨弧度,磨弧度一般在電機上進行。在碳刷與換向器之間放置一件細玻璃砂紙,在正常的彈簧壓力下,沿電機旋轉方向研磨碳刷,砂紙應該儘量粘緊換向器,直至電刷弧面吻合,然後取下砂紙,用壓縮空氣吹淨粉塵,再用軟布擦拭乾淨。研磨電刷不宜採用金剛砂紙,以防金剛砂顆粒嵌入換向器槽內,在電機運行時,擦傷電刷和換向器表面。磨弧後,電機先20-30%以負荷運轉數小時,使電刷和換向器磨合,並建立均勻的氧化薄膜。再逐步提高電流至額定負荷。

6.施於同一台電機各碳刷的單位壓力應力求均勻,以免碳刷分配不均,導致個別碳刷產生過熱和火花。電刷的單位壓應按「電刷技術性能表」來選擇,對於轉速較高的電機或在振動條件下工作的電機,應適當提高單位壓力,一保證正常工作。打個比方:牽引機電機的碳刷單位壓力為0.4-0.6kgf/cm2。通常碳刷單位壓力過高,是電刷的磨損加劇,單位壓力過小,接觸不穩定,容易出現機械火花。[7]


相關視頻

1、電動機修理常用的電刷

2、電機電刷裝置的類型及技術要求

參考來源

  1. 集電環與碳刷製造材料介紹,滄州電器有限公司網,2019-11-07
  2. 電刷的作用是什麼,個人圖書館網,2012-10-25
  3. 電碳電刷的組成材料是什麼,新睿電碳網
  4. 電刷作用是什麼?,個人圖書館網,2012-10-25
  5. 發電機電刷的結構與作用是什麼,上海東明動力網
  6. 電刷裝置的組成,中科商務網
  7. 碳刷,電刷運行中常見故障及處理方法,南通摩鑫電碳有限公司網,2017-1-21