高壓異步電動(dòng)機(jī)集電裝置發(fā)熱原因及處理
2007-05-11 00:00
水泥行業(yè)普遍采用高壓異步電動(dòng)機(jī)來拖動(dòng)煤磨、窯尾排風(fēng)機(jī)等大負(fù)荷設(shè)備，由于這些設(shè)備要求的起動(dòng)力矩大，一般此類設(shè)備使用的電動(dòng)機(jī)采用轉(zhuǎn)子串接電阻器起動(dòng)方式。這樣，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電流在轉(zhuǎn)子滑環(huán)(集電環(huán))、電刷、匯流排、轉(zhuǎn)子二次引線及接觸器之間形成回路，此電流一般都在幾百安培，如此大電流作用在滑環(huán)、電刷、匯流排等多接頭線路上，容易引起這些部件發(fā)熱；如果這些部件處理不得當(dāng)，引起局部過熱，將嚴(yán)重威脅電動(dòng)機(jī)的安全運(yùn)行。因此，正確分析與處理發(fā)熱問題，是保證電動(dòng)機(jī)正常工作的關(guān)鍵。
1 發(fā)熱原因
1)在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)和運(yùn)行中，集電裝置中有幾百安培電流通過，由于在集電裝置中，既存在電刷與集電環(huán)的滑動(dòng)接觸，又有各電刷與匯流排的接線壓接及匯流排與二次短路線的壓接，所以，各接線的接觸電阻是導(dǎo)致發(fā)熱的重要原因。
2)電刷的選用是否正確，也是影響集電裝置發(fā)熱的重要因素。電動(dòng)機(jī)的電刷，作為傳導(dǎo)電流的滑動(dòng)接觸件，是用石墨粉末或石墨與銅粉混合經(jīng)高壓擠壓制成的，當(dāng)電刷在集電環(huán)表面滑動(dòng)時(shí)，形成由氧化亞銅、水、石墨等組成的表面薄膜，此薄膜具有很好的耐磨及導(dǎo)電性，所以在選用電刷上，要求磨損小，功率損耗和機(jī)械損耗小，噪音小。如選用的電刷不合適，則會(huì)引起功耗大，發(fā)熱嚴(yán)重。
2 處理方案
1)電刷的引線一般為銅質(zhì)，所以一般只需緊固各壓線螺絲，而對(duì)引出線與匯流排的連接，由于一般引出線使用鋁質(zhì)接頭，與銅質(zhì)或鋼質(zhì)匯流排接觸產(chǎn)生較大接觸電阻，容易發(fā)熱?？捎煤穸葹?.5mm的銅片，中間鉆一孔，在銅片兩面鍍錫，然后壓接于匯流排與接頭中間，此方法可減小2種不同材質(zhì)的接觸電阻，降低發(fā)熱量。
2)對(duì)于電刷引起的發(fā)熱，一般應(yīng)從以下幾種情況來分析處理:
①接觸電壓降
電流通過電刷接觸點(diǎn)薄膜、集電環(huán)產(chǎn)生電壓降，每種電刷有其極限電壓降，如果超過此值，滑動(dòng)點(diǎn)的電功率損耗將增大，引起發(fā)熱，此時(shí)可更換電刷。
②摩擦系數(shù)
電刷與集電環(huán)之間的滑動(dòng)，如果摩擦系數(shù)大，則引起機(jī)械摩擦損耗增大，使電刷發(fā)熱。此時(shí)可調(diào)節(jié)電刷壓力或換用摩擦系數(shù)較小的電刷。
③電流密度
當(dāng)電刷的電流密度增大時(shí)，發(fā)熱劇烈且使摩擦系數(shù)增大。這時(shí)必須更換其它型號(hào)的電刷。
④施于電刷上的單位壓力
施于電刷上的單位壓力過大會(huì)引起摩擦系數(shù)增大，產(chǎn)生發(fā)熱。而壓力過小，則會(huì)增大接觸電阻，增大電損耗，引起發(fā)熱，還有可能引起火花。此時(shí)應(yīng)適當(dāng)調(diào)整碳刷壓力。
由以上原因可以看出，正確使用電刷對(duì)減小發(fā)熱很重要。不同型號(hào)電刷的性能指標(biāo)見表1。
3 處理實(shí)例
我廠2號(hào)水泥磨JRQ1512-6、780kW高壓異步電動(dòng)機(jī)，起動(dòng)方式為轉(zhuǎn)子回路串液體變阻器。在2001年4月份，由于原電動(dòng)機(jī)電刷磨損嚴(yán)重，重新更換了所有電刷(J204)，但在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行了2h后，用測(cè)溫儀測(cè)量電刷溫度為200℃，嚴(yán)重威脅電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，停車后用彈簧秤測(cè)量電刷壓力為60kPa，初步認(rèn)定是由于電刷壓力過大所致，我們把各電刷壓力調(diào)整為20kPa左右，開車運(yùn)行10h，測(cè)量電刷溫度為70℃左右，較好地滿足電動(dòng)機(jī)溫升需求。
1 發(fā)熱原因
1)在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)和運(yùn)行中，集電裝置中有幾百安培電流通過，由于在集電裝置中，既存在電刷與集電環(huán)的滑動(dòng)接觸，又有各電刷與匯流排的接線壓接及匯流排與二次短路線的壓接，所以，各接線的接觸電阻是導(dǎo)致發(fā)熱的重要原因。
2)電刷的選用是否正確，也是影響集電裝置發(fā)熱的重要因素。電動(dòng)機(jī)的電刷，作為傳導(dǎo)電流的滑動(dòng)接觸件，是用石墨粉末或石墨與銅粉混合經(jīng)高壓擠壓制成的，當(dāng)電刷在集電環(huán)表面滑動(dòng)時(shí)，形成由氧化亞銅、水、石墨等組成的表面薄膜，此薄膜具有很好的耐磨及導(dǎo)電性，所以在選用電刷上，要求磨損小，功率損耗和機(jī)械損耗小，噪音小。如選用的電刷不合適，則會(huì)引起功耗大，發(fā)熱嚴(yán)重。
2 處理方案
1)電刷的引線一般為銅質(zhì)，所以一般只需緊固各壓線螺絲，而對(duì)引出線與匯流排的連接，由于一般引出線使用鋁質(zhì)接頭，與銅質(zhì)或鋼質(zhì)匯流排接觸產(chǎn)生較大接觸電阻，容易發(fā)熱?？捎煤穸葹?.5mm的銅片，中間鉆一孔，在銅片兩面鍍錫，然后壓接于匯流排與接頭中間，此方法可減小2種不同材質(zhì)的接觸電阻，降低發(fā)熱量。
2)對(duì)于電刷引起的發(fā)熱，一般應(yīng)從以下幾種情況來分析處理:
①接觸電壓降
電流通過電刷接觸點(diǎn)薄膜、集電環(huán)產(chǎn)生電壓降，每種電刷有其極限電壓降，如果超過此值，滑動(dòng)點(diǎn)的電功率損耗將增大，引起發(fā)熱，此時(shí)可更換電刷。
②摩擦系數(shù)
電刷與集電環(huán)之間的滑動(dòng)，如果摩擦系數(shù)大，則引起機(jī)械摩擦損耗增大，使電刷發(fā)熱。此時(shí)可調(diào)節(jié)電刷壓力或換用摩擦系數(shù)較小的電刷。
③電流密度
當(dāng)電刷的電流密度增大時(shí)，發(fā)熱劇烈且使摩擦系數(shù)增大。這時(shí)必須更換其它型號(hào)的電刷。
④施于電刷上的單位壓力
施于電刷上的單位壓力過大會(huì)引起摩擦系數(shù)增大，產(chǎn)生發(fā)熱。而壓力過小，則會(huì)增大接觸電阻，增大電損耗，引起發(fā)熱，還有可能引起火花。此時(shí)應(yīng)適當(dāng)調(diào)整碳刷壓力。
由以上原因可以看出，正確使用電刷對(duì)減小發(fā)熱很重要。不同型號(hào)電刷的性能指標(biāo)見表1。
3 處理實(shí)例
我廠2號(hào)水泥磨JRQ1512-6、780kW高壓異步電動(dòng)機(jī)，起動(dòng)方式為轉(zhuǎn)子回路串液體變阻器。在2001年4月份，由于原電動(dòng)機(jī)電刷磨損嚴(yán)重，重新更換了所有電刷(J204)，但在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行了2h后，用測(cè)溫儀測(cè)量電刷溫度為200℃，嚴(yán)重威脅電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，停車后用彈簧秤測(cè)量電刷壓力為60kPa，初步認(rèn)定是由于電刷壓力過大所致，我們把各電刷壓力調(diào)整為20kPa左右，開車運(yùn)行10h，測(cè)量電刷溫度為70℃左右，較好地滿足電動(dòng)機(jī)溫升需求。
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