发电机励磁碳刷滑环发热的预防与应急处理

碳刷是发电机中动静接触和交换能量的零件。实际运行中，碳刷与滑环发热现象极为普遍，如不及时有效处理，将导致发电机停机，造成不必要的损失。

一、碳刷和滑环发热的产生

碳刷正常运行温度一般为50~80℃（温升40℃左右），电流分布整体比较平衡，每块碳刷工作电流20~100A。刷握弹簧压力比较均匀，碳刷活动自如且无振动卡涩现象。碳刷与滑环运行中产生的热量由通风系统带走。如果碳刷变短，接触电阻和附加电阻增大，刷握弹簧压力减小，碳刷运行工况变差。当工作电流增加时，系统的平衡能力降低，从而使系统温度升高，达到无法控制状态。 二、引起碳刷发热的因素

1．碳刷电阻分散性增大，使碳刷的电阻发热增加。

2．碳刷卡阻。碳刷通电后，刷体膨胀，易卡在刷握；部分碳刷由于振动、刷握不垂直等原因，会在刷握一侧的上沿和另一侧下沿产生明显卡阻，这几种形式耘阻，用钳表仍可测得电流，易被误导。此时碳刷已失效，致使其它碳刷分配的电流增加，发热增加。

3．碳刷压力减小。虽然为恒压刷握，但各个弹簧压力存在差异。压力小到一定程度，接触不稳定，接触压降增大，发热明显增加。同时由于弹簧压力不足，刷握和碳刷接触面加长增加了碳刷侧面摩擦阻力，碳刷被阻在握内。

4．碳刷接触面形成气膜。碳刷在允许最大速度下运行，很容易在接触面产生气膜和跳动，流过碳刷的电流不稳定。在滑环表面开凹槽和磨花碳刷接触面可破坏气膜。但开凹槽使碳刷实际的接触面积减小。

5．滑环氧化膜的形成滑环氧化膜太厚，碳刷接触电阻增加，励磁电流分流到其它回路电阻小的碳刷上。

6．电流平衡的破坏。一般情况下，碳刷与滑环的接触紧力较大，接触压降小，所有碳刷工况相近，每条碳刷的电流接近相等，刷体的平均温度较低，碳刷间电流相对稳定平衡。运行一段时间后，出现氧化膜、气膜、长阻等因素，碳刷磨短或弹簧压力降低，碳刷接触面的接触紧力减小，碳刷间电流重新分配，每条碳刷的电流差别增大并处于不稳定平衡。这个阶段时间长，逐渐变化，不容易被发现。当环境

温度升高或励磁电流增加时，随时可造成平衡破坏。 三、发热的处理

1．当发热处于初期，发热温度不高于100℃时，可以采用调整部分工作不良的碳刷的方法。如更换磨损、工作电流小的碳刷；调整或更换部分弹性较小刷握弹簧，优化电流分配。

2．适当降低发电机无功负荷，减少励磁电流，降低碳刷的工作电流，减轻发热。

3．个别碳刷断辫时可先减小励磁电流；环火时则大量减小励磁电流，调整碳刷电流平衡后再更换碳刷，不可强行更换大量碳刷。 4．清理通风口，保持风道畅通。 四、发热的应急处理

当温度达到120℃以上时，采取更换碳刷或调整刷握已经不能降低整体温度，因新换碳刷与滑环接触面积较少巨不光滑，无论其分配的电流多少，热传导都将使其温度升高。此时最重要的措施是降低工作温度，改善碳刷、刷握的工作条件。 1．拔除故障碳刷的方法

正常运行中，如工作电流和环境温度变化不大，而碳刷温度严重升高，可能是因少量碳刷故障引起（如电阻增大、弹簧压力减小、碳刷长涩、碳刷断辫等）。此时应准确判断引起发热的碳刷并将其拔除，使其他碳刷正常工作，进入正常平衡状态。这种做法的关键是做出准确判断，故障碳刷一般表现为振动、电流较大、有时其温度高于整体温度。如不能准确判断，可用试验的方法，每隔一段时间依次取出一把刷握，直至整体温度出现明显降低。待系统温度恢复正常后，再将处理好的碳刷重新装上。 2．涂抹凡上林的方法

(1)用洁净的软毛刷蘸取少量干净的凡士林，轻轻地涂于滑环表面或取下刷握将凡士林涂于碳刷顶部。涂抹时切记注意安全并做到少量、多次、均匀。

在一次开机后碳刷与滑环温度升到300℃以上，整体温度很高，电流分布不平衡，碳刷有轻微抖动现象。在碳刷和滑环上涂抹少量凡士林，几分钟后温度由300℃迅速降低到60℃左右，恢复了正常。此种方法对振动引起发热的机组，可以有效减轻振动效应。通过处理，避免了不必要的停机事故。

(2)功能分析。涂抹凡士林使碳刷得到很好润滑，从而降低振动，接

触良好，同时滴熔时也吸收了少量热量；可清除滑环上部分碳粉和灰尘，改善了碳刷的工作条件，所以可很快降低整体温度。 五、正常运行的维护和注意事项

1．检查集电环上的碳刷有无冒火现象，如出现火花，应进行处理。

2．检查碳刷在刷握内应能上下活动，不得有摇摆或卡住的情形。 3．检查刷辫是否完好，接触是否良好，有无过热现象，如出现发黑或烧伤等现象，则应更换碳刷；运行期间，由于发热或振动使刷握、刷辫的螺钉松动时，应立即紧固。

4．检查碳刷的磨损程度，刷块边缘是否有剥落现象，如果碳刷磨损严重或刷块有剥落时必须更换碳刷。

5．检查有无颤振。刷握最低点距离滑环4~5mm，既保证足够间隙又可减小振动。集电环磨损不均、碳刷松弛、机组振动等原因也将会引起碳刷颤振，此时必须将碳刷拔出检查原因并消除。 6．检查刷握和刷架上有无积垢，定期清扫。

7．检查集电环表面有无过热现象，其温度应不高于120℃。

8．控制碳刷电流分配和温度变化，配备直流钳形电流表和远红外测温仪，定期测量和掌握每个碳刷的电流和温度。碳刷电流应控制在20~100A，刷体温度控制在80℃以下，及时消除电流不平衡、气膜、氧化膜、卡阻等隐患，保证碳刷在强平衡状态下工作。 9．碳刷磨损掉1/3时必须更换，消除碳刷太短、电阻值增大、卡阻、阶梯形四面体等现象。 六、碳刷更换

当运行中的碳刷磨损至其顶部仅高出刷握顶部约3mm时，应更换新的碳刷。更换碳刷应在机组启动前，如机组运行中，应视情况适当降低无功；一般情况下，在同一时间内，每个刷架上最多更换1/5的碳刷，且新旧型号必须一致，不同型号的碳刷不能用到同一个集电环上。更换碳刷时工作人员应站在绝缘垫上，不得接触两极或一手接触碳刷一手接地。新更换的碳刷要保证有一定电流，达到良好工作状态。 避免发热，应以预防为主，首先选择质量合格的刷握和碳刷。运行中做好维护，经常用远红外测温仪测量，掌握温度变化。配备直流钳形电流表，定期测量各个碳刷工作电流，调整各个碳刷电流基本平衡。出现发热及时处理，保持碳刷工作状态良好。