2 碳刷和滑環(huán)發(fā)熱的產(chǎn)生發(fā)展過程
碳刷正常運(yùn)行中的溫度一般在50℃~80℃,(溫升40℃左右),碳刷電流分布整體比較平衡,每塊碳刷工作電流在20A~100A。刷握彈簧壓力比較均勻,碳刷活動(dòng)自如且無振動(dòng)卡澀現(xiàn)象。碳刷與滑環(huán)運(yùn)行中產(chǎn)生的熱量由通風(fēng)系統(tǒng)帶走。即發(fā)熱與散熱達(dá)到基本平衡。正常運(yùn)行狀態(tài)下,當(dāng)負(fù)荷增加電流增大或個(gè)別碳刷工況變差時(shí),溫度會(huì)有短時(shí)少量增加或者不增加,系統(tǒng)能夠維持平衡或達(dá)到新的平衡狀態(tài)。但是如果碳刷變短、接觸電阻和附加電阻變大、刷握彈簧壓力變小、碳刷運(yùn)行工況變差,當(dāng)工作電流增加,溫度變化時(shí)系統(tǒng)的平衡能力降低,部分碳刷溫度將升高,從而整個(gè)系統(tǒng)溫度升高。有時(shí)甚至達(dá)到無法控制狀態(tài)。發(fā)熱時(shí)電刷和集電環(huán)溫度高達(dá)100℃以上,最嚴(yán)重時(shí)達(dá)到200℃~300℃。此時(shí)碳刷工作狀態(tài)越來越差,碳刷電流分布很不均勻,少數(shù)碳刷電流達(dá)到300A,而另一些碳刷電流接近于零。大量碳刷出現(xiàn)不正常的跳動(dòng)或卡澀,并出現(xiàn)大量火花,刷辮燒斷或脫辮;碳刷與滑環(huán)摩擦聲音變得尖銳刺耳。
3 引起碳刷、滑環(huán)發(fā)熱的因素
(1)碳刷發(fā)熱量由4部分組成:碳刷自身電阻發(fā)熱Q1,碳刷接觸壓降發(fā)熱Q 2,磨擦發(fā)熱Q3,刷辮與碳刷接觸電阻和散流電阻發(fā)熱Q4。
碳刷自身電阻發(fā)熱:Q1=I2•R (其中:I-流過碳刷的電流,R-碳刷電阻)
碳刷接觸壓降發(fā)熱:Q2=I•△U(其中:△U-接觸壓降)
磨擦發(fā)熱:Q3=F•v (其中:F-碳刷壓緊力,v-碳刷與滑環(huán)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度)
接觸電阻和散流電阻發(fā)熱:Q4=I2•r (其中: I-流過碳刷的電流, r-接觸電阻和散流電阻等效值)
碳刷總體發(fā)熱量為:Q=Q1+Q2+Q3+Q4
這四部分在碳刷發(fā)熱總量中所占比例大小,隨著碳刷運(yùn)行階段及狀況的改變而不斷變化。
(2)滑環(huán)的發(fā)熱由3部分組成:滑環(huán)自身電阻發(fā)熱Q11 ,碳刷接觸壓降發(fā)熱Q 22 , 碳刷熱傳導(dǎo)熱量Q 33
滑環(huán)的總體發(fā)熱量為:Q′=Q11+Q 22+ Q 33
在滑環(huán)發(fā)熱總量中,滑環(huán)自身電阻發(fā)熱Q11所占比例甚小,可以互略;所以滑環(huán)的發(fā)熱由碳刷的發(fā)熱量決定,隨著碳刷溫度的整體變化,滑環(huán)溫度隨之將有不同程度的變化。 |
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