水轮发电机集电环

《电力名词》第三版2100433B

励磁电流从静止的电刷装置传到旋转的转子励磁绕组的部件,为两导电金属环。通过绝缘件和支架(或套筒)固定在发电机转轴上,有引线接到励磁绕组,与固定在顶罩或机架的电刷滑动接触。

集电环系列同步电机和异步电动机等采用集电环的电机，比较广泛地用于产业部门，而且，多数是在各种苛刻条件下运行的。这些电机虽然没有直流电机那样的换向作用，但与换向器一样，也出现集电环或电刷的异常磨损，电刷振动以及产生火花等弊病。特别从电刷材质来看，集电环用电刷不仅使用石墨电刷，而且为了提高电刷的电流密度，有时也使用金属石墨电刷，所以，还必须考虑异常残余膨胀等因素。即使对于汽轮发电机那样的高速电机或在全封闭气体介质和氢气介质中运行的电机，问题也不少。

集电环的材质要求机械强度大，并是电的良导体，还要具有耐腐蚀性，在与电刷滑动接触时，必须具备耐磨性和稳定的滑动接触特性。一般，钢质集电环的耐磨性好，机械强度大，因此大多用于因极性引起集电环磨损差较大的同步电机上。

一般，钢质集电环的耐磨性好，机械强度大，因此大多用于因极性引起集电环磨损差较大的同步电机上。钢可以加工成复杂的结构，它是一种容易得到而又价廉物美的材料，所以，广泛用于包括圆周速度较低的水轮发电机在内的同步电机。对于像汽轮发电机那样，主要强调高圆周速度下机械强度和耐磨性的集电环，有时也使用锻钢。另外，要求耐腐蚀性时，可使用不锈钢，但不锈钢的滑动特性不稳定，与电刷组合不合适往往使电刷产生跳动，容易造成电刷温升过高或异常磨损，所以使用时必须倍加注意。青铜铸件等铜质集电环与钢质集电环相比，它的滑动特性好，所以用途很广，但当含有大量低熔点铅时，因通电点的发热而产生脱铅现象，容易造成集电环磨损或电刷异常磨损。

集电环与电刷的配合上，当电刷的研磨性过强而集电环的材质过软时，往往在集电环上发生相当于电刷宽度的阶梯磨损。尤其是高温低湿的全封闭式电机，更容易引起电刷或集电环的过大磨损。重象伤痕是这样形成的，一开始只有非常小的伤痕，电刷在这些部位集电不良而产生火花。一旦产生火花，伤痕就逐渐恶化扩大起来，最后形成与电刷滑动接触面的尺寸同样大小的伤痕。因而，集电环用电刷即使产生非常小的火花，也必须予以注意。

引发发电机集电环环火事故的因素有:

(1)碳刷质量不良,过热时碳刷容易碎裂,大量碎屑导致碳刷与集电环之间拉弧;

(2)靠近集电环的发电机密封瓦处漏氢;

(3)集电环冷却风进风口滤网堵塞,抽风量减小,影响集电环表面冷却效果;

(4)发电机密封油泄漏,以及碳粉排出不畅,油气与碳粉混合物污染集电环室;

(5)碳刷与集电环表面接触不良,集电环表面及碳刷组件过热等。其中,碳刷与集电环接触不良是导致集电环环火烧损事故的主要原因。碳刷与集电环接触不良引发局部打火,造成集电环温度升高,碳刷接触恶化,励磁电流在碳刷间分配不均,导致环火。碳刷与集电环表面接触不良通常难以发现,引起集电环环火事故经历时间相对较短,因此难于及时处理。