Vahle V0168073 碳刷

Vahle V0168073 碳刷

 
濟(jì)南友田機(jī)械設(shè)備有限公司，主營各種進(jìn)口工業(yè)機(jī)械設(shè)備及其配件，儀器儀表，實驗室器材，化學(xué)試劑。公司專注于進(jìn)口歐美工業(yè)產(chǎn)品，各種工業(yè)配件，儀器小到工業(yè)用的螺絲，大到幾百公斤重的電機(jī)。公司現(xiàn)在美國，德國，意大利分別設(shè)有辦事處和庫房，采用就近采購原則，節(jié)省了采購成本，從而讓利于客戶，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量和貨期。

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碳刷（Carbon brush）也叫電刷，作為一種滑動接觸件，在許多電氣設(shè)備中得到廣泛的應(yīng)用。碳刷在產(chǎn)品應(yīng)用材質(zhì)主要有石墨，浸脂石墨，金屬（含銅，銀）石墨。碳刷是電動機(jī)或發(fā)電機(jī)或其他旋轉(zhuǎn)機(jī)械的固定部分和轉(zhuǎn)動部分之間傳遞能量或信號的裝置，它一般是純碳加凝固劑制成，外型一般是方塊，卡在金屬支架上，里面有彈簧把它緊壓在轉(zhuǎn)軸上，電機(jī)轉(zhuǎn)動的時候，將電能通過換相器輸送給線圈，由于其主要成分是碳，稱為碳刷，它是易磨損的。應(yīng)定期維護(hù)更換，并清理積碳。

碳刷的樣子有點像擦鉛筆的橡皮條那樣，頂上有導(dǎo)線引出。體積有大有小。碳刷作為一種滑動接觸件，在許多電氣設(shè)備中得到廣泛的應(yīng)用。產(chǎn)品材質(zhì)主要有電化石墨，浸脂石墨，金屬（含銅，銀）石墨。

分類

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金屬石墨

該類碳刷的主要材料是電解銅和石墨。根據(jù)使用需要有時也采用銀粉（精密儀器上用的，非常貴）、鋁粉、鉛粉等其他金屬，這些碳刷里面又有含黏結(jié)劑和不含黏結(jié)劑之分。這類碳刷既有石墨的摩擦特性又有金屬的高導(dǎo)電性，因此，適用于高負(fù)荷和換向要求不高的低電壓電機(jī)（如汽車啟動馬達(dá)等）。其圓周速度不超過30米/秒。

天然石墨

天然石墨是該類碳刷的主要原材料黏結(jié)劑采用瀝青或樹脂，經(jīng)過烘焙或1000度燒結(jié)而成。這類電機(jī)有良好的潤滑性能和集流性能。多數(shù)用于運行平穩(wěn)的中小型直流電機(jī)和高速汽輪發(fā)電機(jī)集電環(huán)。

電化石墨

主要成分是碳黑、焦碳和石墨等各種碳素粉末材料組成，經(jīng)2500度高溫處理，使轉(zhuǎn)化為微晶型人造石墨。這類碳刷具有優(yōu)異的換向性和自潤滑性能，廣泛用于各類交直流電機(jī)不但壽命長，而且對換向器的磨損小。 [1] 

功能特點

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碳刷它的作用主要是對金屬磨擦的同時導(dǎo)電，它不象金屬對金屬磨擦導(dǎo)電時一樣；金屬對金屬磨擦導(dǎo)電時，磨擦力可能會增大，同時交接的地方可能會燒結(jié)在一起；而碳刷則不會，因為碳和金屬是兩種不同的元素。它的用途多半都用在電動機(jī)上，型狀是多種多樣的，有方的有圓的等等。

碳刷適用于各種電動機(jī)、發(fā)電機(jī)、輪軸機(jī)。具有較好的換向性能，使用壽命長。碳刷是用于電機(jī)的換向器或滑環(huán)上，作為導(dǎo)出導(dǎo)入電流的滑動接觸體，它的導(dǎo)電，導(dǎo)熱以及潤滑性能良好，并具有一定的機(jī)械強(qiáng)度和換向性火花的本能。幾乎所有的電機(jī)都使用碳刷，它是電機(jī)的重要組成部件。廣泛適用于各種交直流發(fā)電機(jī)，同步電動機(jī)，電瓶直流電動機(jī)，吊車電機(jī)集電環(huán)，各型電焊機(jī)等等。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電機(jī)的種類和使用的工況條件越來越多樣化。

具體作用

1.將外部電流（勵磁電流）通過碳刷而加到轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子上（輸入電流）；

2.將大軸上的靜電荷經(jīng)過碳刷引入大地（接地碳刷）（輸出電流）；

3.將大軸（地）引至保護(hù)裝置供轉(zhuǎn)子接地保護(hù)及測量轉(zhuǎn)子正負(fù)對地電壓；

4.改變電流方向（在整流子電機(jī)中，電刷還起著換向作用）。

除了感應(yīng)式交流異步電動機(jī)沒有外。其他的電機(jī)都有，只要轉(zhuǎn)子有換向環(huán)的都有。

發(fā)電的原理，是磁場切割導(dǎo)線后，在導(dǎo)線產(chǎn)生電流。發(fā)電機(jī)是采用讓磁場旋轉(zhuǎn)的方法切割導(dǎo)線的。旋轉(zhuǎn)磁場是轉(zhuǎn)子，被切割的導(dǎo)線是定子。 [1] 

良好標(biāo)志

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為保障電機(jī)的正常運行，碳刷使用性能良好標(biāo)志應(yīng)該為：

電刷在電機(jī)里面

1）在換向器或集電環(huán)表面能較快形成一層均勻、適度和穩(wěn)定的氧化薄膜。

2）碳刷的使用壽命長，并不磨損換向器或集電環(huán)

3）碳刷具有良好的換向和集流性能，使火花抑制在允許的范圍內(nèi)，并且能量損耗小。

4）碳刷運行時，不過熱，噪音小，裝配可靠，不破損。 [1] 

碳刷安裝

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1.碳刷裝入刷握內(nèi)要保證能夠上下自由移動，碳刷與刷握內(nèi)壁的間隙在0.1-0.3毫米之間，以避免碳刷和刷握之中因間隙過大產(chǎn)生擺動。刷握下邊緣距整流子表面的距離應(yīng)該保持在2毫米左右。

2.在同一臺電機(jī)上，原則上應(yīng)該使用同一種型號的碳刷，但對于個別換向特別困難的大中型電機(jī)，可采用雙子碳刷，其滑入邊采用潤滑性能好，滑出邊采用抑止火花能力強(qiáng)的碳刷，從而使碳刷的運行得到改善。

3. 施于同一臺電機(jī)各碳刷的單位壓力應(yīng)力求均勻，以免電流分配不均，導(dǎo)致個別碳刷產(chǎn)生過熱和火花。碳刷的單位壓力應(yīng)按“碳刷技術(shù)性能表”來選擇，對于轉(zhuǎn)速較高的電機(jī)或在振動條件下工作的電機(jī)，應(yīng)適當(dāng)提高單位壓力，一保證正常工作。打個比方：牽引機(jī)電機(jī)的碳刷單位壓力為0.4-0.6kgf/cm2。國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)的快速發(fā)展，擴(kuò)大了本已嚴(yán)峻的供電需求缺口，新建機(jī)組、各行業(yè)的自備電源系統(tǒng)和自備發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的置備和安裝應(yīng)用，如“雨后春筍”隨處可見。而發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)的碳刷運行與維護(hù)技術(shù)是傳統(tǒng)技術(shù)，多年來工藝和技術(shù)水平無實質(zhì)性突破。所以，各方對發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)關(guān)注不夠，投入有限，進(jìn)而導(dǎo)致勵磁系統(tǒng)碳刷事故。近一個時期的多期安全通報，連續(xù)通報了數(shù)起大型發(fā)電機(jī)組，因碳刷或轉(zhuǎn)子集電環(huán)故障引發(fā)的停機(jī)事故，給企業(yè)造成較大經(jīng)濟(jì)損失。當(dāng)導(dǎo)入導(dǎo)出電流的碳刷運行中發(fā)生故障時，如何判別故障類型與性質(zhì)，以便盡快消除故障，保證設(shè)備穩(wěn)定運行，是大家需要認(rèn)真思考的。 [2] 

碳刷檢測

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1、從直觀來看，電刷應(yīng)當(dāng)?shù)菇堑皿w、規(guī)格適當(dāng)、結(jié)構(gòu)規(guī)范、導(dǎo)線的截面和長度符合要求，沒有松動、脫落、破損、掉邊、掉角、卡箍等現(xiàn)象。

2、從使用來看，電刷使用性能良好的標(biāo)志主要有以下幾種情況：

（1）使用壽命長并不磨損換向器或集電環(huán)。

（2）具有良好的換向和集流性能，使火花抑制在允許的范圍內(nèi)，并且能量損耗小。

（3）電刷運行時，不過熱，噪音小，不破損。

（4）運行過程中，能夠在換向器或集電環(huán)表面較快地形成一層均勻、適度和穩(wěn)定的氧化薄膜。

3、通過儀器對電刷進(jìn)行檢測。從技術(shù)層面看，電刷應(yīng)當(dāng)符合國家部頒標(biāo)準(zhǔn)。通過儀器可對電刷按照《電刷技術(shù)性能表》所要求的性能進(jìn)行檢測。如電刷的電阻率、洛氏硬度、體積密度、電流密度、接觸電壓降、摩擦系數(shù)、50小時磨損、允許圓周速度、單位壓力，甚至金屬含量的大小等等。

4、在同一電機(jī)上，應(yīng)選擇使用同一型號、同一制造廠的電刷。由于不同制造廠生產(chǎn)的電刷性能差別很大，甚至同一制造廠在不同時間生產(chǎn)的電刷性能也有所差別。因而，針對同一電機(jī)來說，應(yīng)盡量選擇同一型號同一制造廠，是同一時間生產(chǎn)的電刷，以防止由于電刷性能上的差異造成并聯(lián)電刷電流分布的不平衡，影響電機(jī)的正常運行。

5、對于個別換向特別困難的大中型電機(jī)，可選擇采用分辮電刷。目的是以增加電刷內(nèi)短路電流的方式來改善換向性能。對于單向旋轉(zhuǎn)換向困難的電機(jī)，可選擇采用組合電刷。即滑入邊選擇使用潤滑性能好、成膜能力強(qiáng)的低電阻值石墨基電化石墨電刷，滑出邊選擇使用換向性能好的高電阻率的炭黑基電化石墨電刷。這樣既易形成氧化膜，又對換向性能起到*的改善作用。在滑出邊也可采用碳纖維復(fù)合電刷，突出利用其滅弧能力強(qiáng)的特點，從而使電機(jī)的運行取得效果。 [2] 

注意事項

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1. 碳刷的引出線套有絕緣管的，應(yīng)裝在絕緣碳刷架內(nèi)；引出線是裸銅線的，應(yīng)裝在搭鐵碳刷架內(nèi)。

2. 碳刷裝入碳刷架上時，應(yīng)注意曲面方向，裝反會接觸面過小，發(fā)電弱或不發(fā)電。

3. 碳刷在碳刷架內(nèi)應(yīng)能自由起落，如有發(fā)卡現(xiàn)象，應(yīng)磨去多余部分。

4. 碳刷彈簧應(yīng)壓在碳刷正中，防止受力不均發(fā)生偏磨。

5. 碳刷與整流子的接觸面積，應(yīng)不小于全部接觸面的3/4，碳刷不得有油污。 [3] 

更換

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注意事項

（1） 嚴(yán)禁兩人同時工作；

（2） 工作時必須將衣服和袖口扣好，以免被轉(zhuǎn)動部分絞傷；

（3） 工作時站在絕緣墊上；

（4） 嚴(yán)禁同時觸摸兩極或一極對地；

（5） 同一機(jī)組應(yīng)使用同一型號碳刷；來源困難，可使用不同型號的碳刷（同一級仍然保證同一型號），但是必須事先征的同意；

（6） 在碳刷上部低于刷握或與刷握一樣平時應(yīng)立即更換。

更換情況

當(dāng)碳刷出現(xiàn)以下幾種情況時應(yīng)進(jìn)行更換：1、磨損嚴(yán)重（不足原長的1/3）；2、損壞嚴(yán)重；3、碳刷與滑環(huán)接觸面不足70%。[3] 

處理措施

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一般啟動時電流偏大，有火花，正常運行時沒有火花。可從以下幾點排除：

1.檢查電刷長度是否太短，到達(dá)生命線,導(dǎo)致壓力過小電刷接觸不上滑環(huán)；

2.檢查彈簧壓指壓力是否合適，如果偏小會導(dǎo)致跳刷放電；

3.檢查滑環(huán)表面光潔度，如果太毛會增大電刷接觸電阻導(dǎo)致火花大；

4.檢查轉(zhuǎn)子電氣，保證電阻正常，匝間沒有短路；

5.檢查軸承是否游隙過大，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時滑環(huán)上電刷跳動量大，檢查滑環(huán)表面徑向跳動量是否過大。電刷彈刷引發(fā)產(chǎn)生火花；

6.另外電刷是否和以前使用的*，電刷對導(dǎo)電電流和摩擦速度有要求的。

每天都應(yīng)對碳刷和滑環(huán)進(jìn)行檢查，主要檢查項目有：

（1）碳刷的磨損長度不超過2/3。當(dāng)碳刷的磨損長度超過2/3（即碳刷的頂部與刷握的頂部在同一平面）時，必須將其更換。

（2）碳刷無冒火花情況。碳刷剛開始打火花時，就要查找原因，及時消除。

（3）碳刷無偏移滑環(huán)外側(cè)現(xiàn)象，碳刷的邊緣無崩裂情況。

（4）碳刷刷辮與刷架和碳刷的連接良好，無發(fā)熱及碰觸刷握的情況。

（5）碳刷在刷握內(nèi)無跳動、搖動或卡澀的情況。

（6）定期用直流鉗型表測量各碳刷的電流分擔(dān)均勻，用*測量碳刷有無過熱現(xiàn)象，如有異常應(yīng)及時更換。

（7）彈簧壓力正常，無變形和斷裂現(xiàn)象。正常時各碳刷所受壓力應(yīng)均勻穩(wěn)定，其單位壓力通常在1.1kg～2.5kg之間，各碳刷之間的不均壓力差應(yīng)在5%以內(nèi)。

（8）刷握與滑環(huán)的距離符合規(guī)定值。發(fā)電機(jī)刷握與滑環(huán)的距離：2.5～3 mm，主勵刷握與滑環(huán)的距離：2～4 mm。 [3] 

型號選擇

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1、為保障電機(jī)的正常運行，正確選擇碳刷型號是十分重要的，由于制造碳刷時所選用的原材料和工藝不同，其技術(shù)性能也有差異。因此在選擇碳刷時，應(yīng)該綜合考慮碳刷的性能和電機(jī)對碳刷的要求。碳刷下邊緣距整流子表面的距離應(yīng)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，碳刷易顫動而導(dǎo)致破損。

2、碳刷使用性能良好標(biāo)志應(yīng)該為：

1）碳刷的使用壽命長，并不磨損換向器或集電環(huán)。

2）碳刷運行時，不過熱，噪音小，裝配可靠，不破損。

3、碳刷磨損到一定程度要更換新的碳刷，碳刷一次全部更換，如果新舊混用，可能會出現(xiàn)電流分布不均勻的現(xiàn)象。對于大型機(jī)組，停機(jī)更換碳刷，勢必影響生產(chǎn)，可以選擇不停機(jī)，我們通常建議客戶的做法是每次更換20%的碳刷（即每臺電機(jī)的每個刷桿的20%），每次間隔時間為1-2周，待磨合再逐步更換其余碳刷，以保證機(jī)組的正常連續(xù)運行。

4、在同一臺電機(jī)上，原則上應(yīng)該使用同一種型號的碳刷，但對于個別換向特別困難的大中型電機(jī)，可采用雙子碳刷，其滑入邊采用潤滑性能好，滑出邊采用抑止火花能力強(qiáng)的碳刷，從而使碳刷的運行得到改善。

5、施于同一臺電機(jī)各碳刷的單位壓力應(yīng)力求均勻，以免電流分配不均，導(dǎo)致個別碳刷產(chǎn)生過熱和火花。碳刷的單位壓力應(yīng)按“碳刷技術(shù)性能表”來選擇，對于轉(zhuǎn)速較高的電機(jī)或在振動條件下工作的電機(jī)，應(yīng)適當(dāng)提高單位壓力，一保證正常工作。打個比方：牽引機(jī)電機(jī)的碳刷單位壓力為0.4-0.6kgf/cm2。

6、為了使碳刷與換向器接觸良好，新碳刷應(yīng)該進(jìn)行磨弧度，磨弧度一般在電機(jī)上進(jìn)行。在碳刷與換向器之間放置一件細(xì)玻璃砂紙，在正常的彈簧壓力下，沿電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向研磨碳刷，砂紙應(yīng)該盡量粘緊換向器，直至碳刷弧面吻合，然后取下砂紙，用壓縮空氣吹凈粉塵，再用軟布擦拭干凈。研磨碳刷不宜采用金剛砂紙，以防金剛砂顆粒嵌入換向器槽內(nèi)，在電機(jī)運行時，擦傷碳刷和換向器表面。磨弧后，電機(jī)先20-30%以負(fù)荷運轉(zhuǎn)數(shù)小時，使碳刷和換向器磨合，并建立均勻的氧化薄膜。再逐步提高電流至額定負(fù)荷。

通常碳刷單位壓力過高，是碳刷的磨損加劇，單位壓力過小，接觸不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)機(jī)械火花。

關(guān)于碳刷型號的選擇，對整個電機(jī)的運行穩(wěn)定起很關(guān)鍵的作用。 [3] 

故障處理

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1、為保障電機(jī)的正常運行，正確選擇電刷型號是十分重要的，由于制造電刷時所選用的原材料和工藝不同，其技術(shù)性能也有差異。因此在選擇電刷時，應(yīng)該綜合考慮電刷的性能和電機(jī)對電刷的要求。

電刷使用性能良好標(biāo)志應(yīng)該為：電刷的使用壽命長，并不磨損換向器或集電環(huán)；電刷具有良好的換向和集流性能，使火花抑制在允許的范圍內(nèi)，并且能量損耗小；電刷運行時，不過熱，噪音小，裝配可靠，不破損。

2、電刷裝入刷握內(nèi)要保證能夠上下自由移動，電刷與刷握內(nèi)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(chǎn)生擺動。刷握下邊緣距整流子表面的距離應(yīng)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(dǎo)致破損。

3、在同一臺電機(jī)上，原則上應(yīng)該使用同一種型號的電刷，但對于個別換向特別困難的大中型電機(jī)，可采用雙子電刷，其滑入邊采用潤滑性能好，滑出邊采用抑止火花能力強(qiáng)的電刷，從而使電刷的運行得到改善。

4、電刷磨損到一定程度要更換新的電刷，電刷一次全部更換，如果新舊混用，可能會出現(xiàn)電流分布不均勻的現(xiàn)象。對于大型機(jī)組，停機(jī)更換電刷，勢必影響生產(chǎn)，可以選擇不停機(jī)，我們通常建議客戶的做法是每次更換20%的電刷（即每臺電機(jī)的每個刷桿的20%），每次間隔時間為1-2周，待磨合再逐步更換其余電刷，以保證機(jī)組的正常連續(xù)運行。

5、為了使電刷與換向器接觸良好，新電刷應(yīng)該進(jìn)行磨弧度，磨弧度一般在電機(jī)上進(jìn)行。在電刷與換向器之間放置一件細(xì)玻璃砂紙，在正常的彈簧壓力下，沿電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向研磨電刷，砂紙應(yīng)該盡量粘緊換向器，直至電刷弧面吻合，然后取下砂紙，用壓縮空氣吹凈粉塵，再用軟布擦拭干凈。研磨電刷不宜采用金剛砂紙，以防金剛砂顆粒嵌入換向器槽內(nèi)，在電機(jī)運行時，擦傷電刷和換向器表面。磨弧后，電機(jī)先20-30%以負(fù)荷運轉(zhuǎn)數(shù)小時，使電刷和換向器磨合，并建立均勻的氧化薄膜。再逐步提高電流至額定負(fù)荷。

6、施于同一臺電機(jī)各電刷的單位壓力應(yīng)力求均勻，以免電流分配不均，導(dǎo)致個別電刷產(chǎn)生過熱和火花。電刷的單位壓力應(yīng)按“電刷技術(shù)性能表”來選擇。 [3] 

日常維護(hù)

編輯

碳刷在運行過程中，應(yīng)進(jìn)行及時的維護(hù)。常會維護(hù)不好而造成事故，甚至停機(jī)停產(chǎn)。反之，加強(qiáng)對集電裝置部分的維護(hù)，能及早發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，可以免除很多事故的發(fā)生。帶有換向器的電機(jī)，由于碳刷不但起傳導(dǎo)電流的作用，而且還起換向作用，因而其監(jiān)護(hù)工作量要大得多。經(jīng)常和仔細(xì)觀察換向火花的狀態(tài)和特征是非常重要的。直流電機(jī)換向火花的大小和狀態(tài)，是影響換向諸因素綜合作用的反映，是電機(jī)運行情況好壞的主要標(biāo)志。因而仔細(xì)觀察火花的產(chǎn)生及其變化規(guī)律，是分析火花產(chǎn)生的原因和采取措施來消除火花的根據(jù)。

電機(jī)運行時所產(chǎn)生火花的形態(tài)，通常分為點狀火花（很微弱且不連續(xù)）；粒狀火花（較點狀火花大，亮度也較點狀火花強(qiáng)）；火球狀火花（在碳刷滑出邊上停留或浮動的紅色或白色的明亮球狀火花）；火舌狀火花（在碳刷滑出時，火花拖長，有短火苗，一般為紅色）；爆鳴狀火花（火花明亮，有較大的放電聲響）；飛濺狀火花（火舌拖出較長，有火星飛越現(xiàn)象）；環(huán)火狀火花（碳刷滑出邊火花拖長并附在換向器表面形成環(huán)火，嚴(yán)重時形成正負(fù)刷架間的弧光短路）