風電滑環(huán)碳刷磨損分析

　　碳刷和滑環(huán)間工作面的磨損有兩種一是純機械磨損;一是在電流作用下的電氣磨損和機械磨損。

　　(1)純機械磨損

　　碳刷和滑環(huán)表面相接觸，由于彈簧壓力作用和材料彈性變形的緣故，使直接接觸部分互相嵌入。當相對滑動時，當然有摩擦作用而形成磨損。如果碳刷顆粒細軟，則碳粉易被沾在滑環(huán)表面，使滑環(huán)成為具有亮滑的石磨鏡面，碳刷的磨面也很光滑，兩者的機械磨損都較小。但如果碳刷質(zhì)量不佳，顆粒粗硬，或甚至含有少數(shù)如金剛砂之類的硬質(zhì)顆粒，則必然會對滑環(huán)表面進行刮割，使后者出現(xiàn)金屬光澤或紋路，碳刷本身磨面也會出現(xiàn)硬粒脫落后而劃出的紋道，這就使機械磨損大大增加。

　　(2)在電流作用下的電氣磨損和機械磨損

　　在電流作用下，不僅有機械磨損，還有電氣磨損。所謂電氣磨損，指的是由于電弧高溫和放電等因素的作用，使極面材料受到損壞的情況。而由于電氣磨損影響極面，所以也會對機械磨損的程度產(chǎn)生影響。

　　由于電流通過碳刷和滑環(huán)的接觸面，且其直接傳導(dǎo)的部位不斷變動，電流密度又很大，使一些點溫度很高;又由于電弧的高溫作用，會使兩側(cè)極面局部熔化、脫落，金屬會變成金屬蒸汽，碳刷則結(jié)構(gòu)松化，受氧化腐蝕而脫落，此即電氣磨損的表現(xiàn)。但是，極性不同，磨損情況是不一樣的。在電弧作用下，陽極(正極)表面局部灼熱而蒸發(fā)出“金屬蒸汽”，使陽極表面損蝕，這叫“陽極蒸發(fā)”;陰極(負極)因受正離子撞擊和高溫作用發(fā)射電子，使陰極表面也遭受破壞，這叫“陰極粉化”。由于陽極蒸發(fā)和陰極粉化的作用，碳刷和滑環(huán)由于電流方向不同會出現(xiàn)極性差別。

　　當電流由碳刷流向滑環(huán)時，此時碳刷為正極，滑環(huán)為負極，則結(jié)果是碳刷面上發(fā)生微小程度的陽極蒸發(fā)，碳粒、石墨離子遷移到滑環(huán)表面，碳刷有電氣磨損?；h(huán)表面有輕微的陰極粉化，并附著碳粒、石墨，成潤滑、光澤的鏡面。由于滑環(huán)表面平滑，機械磨損較小。

　　當電流由滑環(huán)流向碳刷時，此時碳刷為負極，滑環(huán)為正極，則結(jié)果是碳刷面上發(fā)生陰極粉化，電氣磨損小。滑環(huán)表面發(fā)生陽極蒸發(fā)。大量金屬蒸發(fā)，使其表面損蝕嚴重，同時，這些金屬粒子也易附于碳刷磨損面上，反過來會使換向器表面嚴重磨損，出現(xiàn)條痕。這種情況下，滑環(huán)表面粗糙，呈金屬光亮，面間機械磨損大。

　　總的來說，當碳刷為正極時碳刷電氣磨損大，機械磨損輕微，滑環(huán)的電氣磨損和機械磨損都很小;當碳刷為負極時，碳刷電氣磨損小，機械磨損大，滑環(huán)的電氣磨損、機械磨損都很大。

　　為了使磨損均勻一些，對于滑環(huán)，因為正環(huán)電流由碳刷流向滑環(huán)，碳刷正極性，滑環(huán)負極性，故正環(huán)磨損小;同理，負環(huán)磨損大，故兩環(huán)極性應(yīng)經(jīng)常調(diào)換。各電廠大修時常倒換正、負環(huán)的連接電纜，就是這個道理。

　　當沒有電流時，碳刷磨面上的粗硬粒子易嵌入滑環(huán)表面，引起較大的機械磨損，甚至引起摩擦振動。當流過電流時，碳刷磨面上的粗硬粒子被炸裂、粉化，沾在表面，減小摩擦，使機械磨損減小，并使碳刷運行十分平靜。所以，在正常電流情況下，電流對減小機械磨損還有好處。但是，如果電流密度過大，則陽極蒸發(fā)嚴重，會使電氣磨損加劇。而電氣磨損加劇后，使滑環(huán)表面粗糙化，碳刷表面附著金屬粉，機械損耗又會增加，所以通過碳刷的電流密度應(yīng)有一個限度。

　　至于彈簧壓力，對磨損也有影響。壓力過小，碳刷和滑環(huán)表面接觸不穩(wěn)定，容易引起電弧，使電氣磨損增大。壓力過大，刷面的硬粒對滑環(huán)表面刮割嚴重，又會使機械磨損增加。因此，彈簧壓力要適中。