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發(fā)電機(jī)碳刷和滑環(huán)之間磨損問(wèn)題

 （1）純機(jī)械磨損
    碳刷和滑環(huán)表面相接觸，由于彈簧壓力作用和材料彈性變形的緣故，使直接接觸部分互相嵌入。當(dāng)相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，當(dāng)然有摩擦作用而形成磨損。如果碳刷顆粒細(xì)軟，則碳粉易被沾在滑環(huán)表面，使滑環(huán)成為具有亮滑的石磨鏡面，碳刷的磨面也很光滑，兩者的機(jī)械磨損都較小。但如果碳刷質(zhì)量不佳，顆粒粗硬，或甚至含有少數(shù)如金剛砂之類的硬質(zhì)顆粒，則必然會(huì)對(duì)滑環(huán)表面進(jìn)行刮割，使后者出現(xiàn)金屬光澤或紋路，碳刷本身磨面也會(huì)出現(xiàn)硬粒脫落后而劃出的紋道，這就使機(jī)械磨損大大增加。

（2）在電流作用下的電氣磨損和機(jī)械磨損
在電流作用下，不僅有機(jī)械磨損，還有電氣磨損。所謂電氣磨損，指的是由于電弧高溫和放電等因素的作用，使極面材料受到損壞的情況。而由于電氣磨損影響極面，所以也會(huì)對(duì)機(jī)械磨損的程度產(chǎn)生影響。
    由于電流通過(guò)碳刷和滑環(huán)的接觸面，且其直接傳導(dǎo)的部位不斷變動(dòng)，電流密度又很大，使一些點(diǎn)溫度很高；又由于電弧的高溫作用，會(huì)使兩側(cè)極面局部熔化、脫落，金屬會(huì)變成金屬蒸汽，碳刷則結(jié)構(gòu)松化，受氧化腐蝕而脫落，此即電氣磨損的表現(xiàn)。但是，極性不同，磨損情況是不一樣的。在電弧作用下，陽(yáng)極（正極）表面局部灼熱而蒸發(fā)出“金屬蒸汽”，使陽(yáng)極表面損蝕，這叫“陽(yáng)極蒸發(fā)”；陰極（負(fù)極）因受正離子撞擊和高溫作用發(fā)射電子，使陰極表面也遭受破壞，這叫“陰極粉化”。由于陽(yáng)極蒸發(fā)和陰極粉化的作用，碳刷和滑環(huán)由于電流方向不同會(huì)出現(xiàn)極性差別。
    當(dāng)電流由碳刷流向滑環(huán)時(shí)，此時(shí)碳刷為正極，滑環(huán)為負(fù)極，則結(jié)果是：碳刷面上發(fā)生微小程度的陽(yáng)極蒸發(fā)，碳粒、石墨離子遷移到滑環(huán)表面，碳刷有電氣磨損?；h(huán)表面有輕微的陰極粉化，并附著碳粒、石墨，成潤(rùn)滑、光澤的鏡面。由于滑環(huán)表面平滑，機(jī)械磨損較小。
當(dāng)電流由滑環(huán)流向碳刷時(shí)，此時(shí)碳刷為負(fù)極，滑環(huán)為正極，則結(jié)果是：碳刷面上發(fā)生陰極粉化，電氣磨損小?；h(huán)表面發(fā)生陽(yáng)極蒸發(fā)。大量金屬蒸發(fā)，使其表面損蝕嚴(yán)重，同時(shí)，這些金屬粒子也易附于碳刷磨損面上，反過(guò)來(lái)會(huì)使換向器表面嚴(yán)重磨損，出現(xiàn)條痕。這種情況下，滑環(huán)表面粗糙，呈金屬光亮，面間機(jī)械磨損大。
    總的來(lái)說(shuō)，當(dāng)碳刷為正極時(shí)：碳刷電氣磨損大，機(jī)械磨損輕微，滑環(huán)的電氣磨損和機(jī)械磨損都很??；當(dāng)碳刷為負(fù)極時(shí)，碳刷電氣磨損小，機(jī)械磨損大，滑環(huán)的電氣磨損、機(jī)械磨損都很大。
為了使磨損均勻一些，對(duì)于滑環(huán)，因?yàn)檎h(huán)電流由碳刷流向滑環(huán)，碳刷正極性，滑環(huán)負(fù)極性，故正環(huán)磨損小；同理，負(fù)環(huán)磨損大，故兩環(huán)極性應(yīng)經(jīng)常調(diào)換。各電廠大修時(shí)常倒換正、負(fù)環(huán)的連接電纜，就是這個(gè)道理。
    當(dāng)沒(méi)有電流時(shí)，碳刷磨面上的粗硬粒子易嵌入滑環(huán)表面，引起較大的機(jī)械磨損，甚至引起摩擦振動(dòng)。當(dāng)流過(guò)電流時(shí)，碳刷磨面上的粗硬粒子被炸裂、粉化，沾在表面，減小摩擦，使機(jī)械磨損減小，并使碳刷運(yùn)行十分平靜。所以，在正常電流情況下，電流對(duì)減小機(jī)械磨損還有好處。但是，如果電流密度過(guò)大，則陽(yáng)極蒸發(fā)嚴(yán)重，會(huì)使電氣磨損加劇。而電氣磨損加劇后，使滑環(huán)表面粗糙化，碳刷表面附著金屬粉，機(jī)械損耗又會(huì)增加，所以通過(guò)碳刷的電流密度應(yīng)有一個(gè)限度。
    至于彈簧壓力，對(duì)磨損也有影響。壓力過(guò)小，碳刷和滑環(huán)表面接觸不穩(wěn)定，容易引起電弧，使電氣磨損增大。壓力過(guò)大，刷面的硬粒對(duì)滑環(huán)表面刮割嚴(yán)重，又會(huì)使機(jī)械磨損增加。因此，彈簧壓力要適中。

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