集電環是繞線轉子電機的關鍵部件。今天我們就以三相繞線轉子電機集電環為材料來闡述。
電機的集電環由三個相互絕緣的銅環或鋼環組成,環之間用絕緣子隔開;小型電機的集電環表面是一個完整的圓柱面,而大型電機的集電環需要加工螺旋槽,目的是收集電機運行時碳刷與集電環摩擦產生的碳粉。由于其表面的凹槽是螺旋形的,可以保證電機運行時碳刷表面受力和接觸均勻,保證電機運行的可靠性。
在實際生產加工過程中,為了保證集電環與轉子的同軸度,很多電機廠家在轉子表面車削過程中對集電環表面進行加工,保證集電環表面粗糙度符合要求;但是對于有螺旋槽的集電環,大部分電機廠家都是直接安裝使用,所以集電環本身的加工精度,以及集電環孔尺寸的符合性,內孔與環面的同軸度就顯得尤為重要,這是電機廠家和集電環廠家都必須注意的問題。
集電環系列同步電機、異步電機和其他使用集電環的電機廣泛應用于工業部門,大多數都在各種惡劣條件下運行。雖然這些電機不具備DC電機的整流功能,如換向器,但它們也有一些缺點,如集電環或電刷異常磨損,電刷振動和火花。
特別是在電刷材料方面,石墨電刷不僅用作滑環的電刷,有時也使用金屬石墨電刷來提高電刷的電流密度,因此必須考慮異常殘余膨脹等因素。即使是高速電機,如渦輪發電機或在全封閉氣體介質和氫氣介質中運行的電機,也存在許多問題。
集電環的材料要求機械強度高、導電性好、耐腐蝕,與電刷滑動接觸時必須具有耐磨性和穩定的滑動接觸特性。一般鋼制集電環耐磨性好,機械強度高,所以多用于極性導致集電環磨損差異大的同步電機。
一般鋼制集電環耐磨性好,機械強度高,所以多用于極性導致集電環磨損差異大的同步電機。鋼可以加工成復雜的結構。它是一種容易獲得和廉價的材料,因此它被廣泛用于同步電機,包括低圓周速度的水輪發電機。
集電環有時使用鍛鋼,強調高圓周速度下的機械強度和耐磨性。此外,當需要耐腐蝕時,可以使用不銹鋼。但不銹鋼的滑動特性不穩定,與電刷結合不當往往會導致電刷跳動,容易導致電刷溫升過大或異常磨損,使用時一定要多加注意。銅集電環與鋼集電環相比,如青銅鑄件,具有更好的滑動特性,因此應用廣泛。但當其含有大量低熔點鉛時,由于帶電點的加熱而發生脫鉛現象,容易造成集電環磨損或電刷異常磨損。
當電刷磨損過大,集電環材料過軟時,往往會在集電環上產生相當于電刷寬度的階梯磨損。尤其是高溫低濕的全封閉電機,更容易造成電刷或集電環過度磨損。嚴重的疤痕是以這樣的方式形成的,即在開始時只有非常小的疤痕,并且刷子由于這些部分的電流收集不良而產生火花。一旦產生火花,疤痕就會逐漸變質和擴大,最終形成與電刷滑動接觸面大小相同的疤痕。因此,必須注意滑環的電刷,即使它們產生非常小的火花。
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