集电环使用中磨损及烧损分析

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1、关于电机集电环磨损及烧损分析我们通过40年集电环维修与制造经验，以及对现场的把脉诊断，详尽分析不同环境下电机运行中集电环出现各种不同程度、不同情况的磨损及烧损。准确把脉，细心分析、正确确诊，总结提炼，对以后集电环系统使用与维护有非常帮助。减小维护成本，避免不必要的浪费，推动行业进步，是我们大家共同的义务和责任。集电环磨损和集电环烧损是两个完全不同的问题，分别叙述。一、新制集电环磨损新制集电环在新制的电机上发生集电环工作面磨损，有以下相关的原因：①集电环材质与选用碳刷材质不匹配。首先大家要明确一个概念：选择碳

2、刷要以集电环材质为基准去计算摩擦系数，达到理想摩擦副匹配，并同时满足载荷电流密度。匹配不同碳刷（相当于机加工中"基轴制"设计X②弹簧的压力过大。这种情况碳刷磨损相对严重，集电环工作面磨出光亮的凹面或凹槽，不会有电灼伤迹象。③集电环同轴度过大。当集电环同轴度过大，在高速运转的电机上会出现工作面环火电灼伤（増加碳刷压力会抵消电灼伤），随之加速工作面磨损，出现高洼不平沟槽。低速滑动对同轴度精度没有任何关系。④集电环粗糙度太低。当集电环粗糙度太低时，碳刷与集电环工作面易造成相离，导致工作面电蚀伤害。工作面太光滑，工

3、作面失去对碳刷的吸附性，碳刷底面会出现电蚀，导致工作面磨损。二、新制集电环烧损新制集电环烧损有一下几种因素①集电环材质与碳刷材质不匹配，造成摩擦系数増大，导致过度磨损碳粉飞扬并堆积，造成相间放电。②碳刷压力过低，造成集电环工作面电蚀，工作面烧损。①绝缘材料密度不足，电性能欠佳，或表面憎水性不好。低温凝露或潮湿致绝缘阻值降低，造成相间放电，绝缘烧损。②绝缘材料电性能（绝缘耐热强度&电痕指数）满足不了电机设计最低要求。④放电间隙与爬电距离设计有缺陷，满足不了实际运行环境下电强度需要③电刷电流密度或导电连接部件满

4、足不了转子电流特殊情况下瞬间过流，这种情况碳刷（或连接部件）过热，过流部位高温变色，导致滑环烧损。④某连接点接触电阻过大，造成温升増大，绝缘强度降低，集电环烧损。⑤当使用环境特别恶劣，潮气+导电粉尘密度很大时，集电环很容易烧损。在这种环境下使用的集电环，电机制造厂在采购时要明确说明，以便设计时对集电环结构及表面做特殊处理。三、运行一段时间后集电环磨损集电环运行一年以后，已经经过春夏秋冬四个节气不同温度下的环境变化，并很稳定，证明此集电环系统良好，无有设计制造缺陷存在。当更换碳刷后出现集电环磨损其原因是：①选

5、用的碳刷与集电环不匹配，造成滑环工作面磨损。②使用的碳刷已在制坯过程中就出现了问题，造成滑环工作面磨损。碳刷料坯是粉末冶金成型，它按照不同型号要求的碳刷选配不同量的石墨、铜粉、红丹粉等数种粉料通过混合搅拌后压制'烧结'浸溃等工序，每道工序都要非常严格的控制才能制成符合理论要求的坯料。当其中任何一个工序出现状态，批料就会埋下不同程度的隐患。所以，这也是这几年国产碳精料满足不了要求所在。t匕如烧结有8温段烧结或10温段烧结，每个阶段要保温一段时间把相应的有害成分挥发掉，促进结晶。如控制不当，就会造成电流密度的变

6、化或导致使用中其它不良现象出现。烧结炉的密闭性，炉温均匀性控制不好，同一炉坯料软硬不一样，结晶不一样。正因为碳刷坯料烧制过程中诸多控制难度，在电机碳刷的选择与使用技术中明确规定："同一台电机最好选择同一个批次的碳刷"。即便是使用的同一个工厂的产品最好也要遵循这一原则。同型号（所谓同型号是指坯料配比的量相同）的碳刷，使用的效果也不一样。源于这个问题，有一些即生产批料又生产碳刷的厂家，把芯料留给自己，把边聊卖出去的行为体现出来。比如，烧红砖时同一块泥坯打出来的砖，烧结出窑后有恰到正好的、有流缸砖、有黄皮。碳精料

7、的烧结也是这个道理。其它工序像搅拌不均、环境粉尘密度大小等也会出现各种不良，不再一一举例。当更换碳刷后出现集电环工作面磨损或烧损，可以确定是碳刷导致。另外，碳刷不匹配会快速磨损工作面，导致碳粉増多，在碳粉排送不畅时可能会堆积在绝缘体表面上、弹簧簧卷的缝隙中，簧卷缝隙中的碳粉在震动状态下避免不了出现微弱火花，导致弹簧簧卷压力减小。当压力减小后会出现集电环工作面电蚀（麻坑X问题，一般它不是大批量出现，会局部反应出来。运行一段时间后集电环烧损当集电环平稳运行一年以上，它不会再有材料不匹配气候不适应的疑虑存在。之后

8、出现烧损归纳为以下情况：①还没有更换碳刷就出现集电环烧损当这种情况出现时有以下原因：a.碳粉堆积在集电环绝缘体上过多，没有按照要求清理（这是主要存在的问题）b.外部原因（比如变频器等前端电气出现故障后，引起转子过流L②更换碳刷后出现烧损更换碳刷后相对碳刷过度磨损，积碳増多，导致烧损。这种情况如果是批量更换批量事故出现，是碳刷选择的材质与集电环不匹配；如果是批量更换个别事故出现，证明此批碳刷不是一个炉料所烧制，或批