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    電機基礎 | 單相串激電動機常用碳刷的性能和結構是什么?

    2022-04-22 17:14:10 1357

    電刷在電動工具中通常稱為碳刷,為單相串激電動機的一個部件,它在單相串激電動機中除了連通電樞與外電路之外,還起電流換向的作用。通過電刷與換向器組成了單相串激電動機薄弱而重要的環節。電刷和換向器之間不但存在著機械磨損和機械振動,而且在使用不當時會產生嚴重火花,這樣會大大降低換向器的壽命,還將影響電動機的正常運轉。因此,合理地選擇電刷材料、尺寸和彈簧壓力,對改善單相串激電動機的換向性能,延長其使用壽命將起到十分重要的作用。

    電刷的選擇主要根據電刷的溫升,換向器圓周線速度而定。電刷的溫升與電刷的密度與換向器接觸壓降、機械損耗和電刷的導熱性有關。圓周線速度過高易使電刷和換向器發熱,火花增大,加劇電刷和換向器的磨損。

    從使用來看,電刷使用性能良好的標志主要有以下幾種情況:

    1)使用壽命長并且不磨損換向器,不使換向器出現劃痕、不平、燒灼、拉絲等

    2)具有良好的換向性能,使火花抑制在允許的范圍內,并且能量損耗??;

    3)電刷運行時,不過熱,噪音小,不破損,不變色,不燒灼;

    4)運行過程中,能夠在換向器表面較快地形成一層均勻、適度和穩定的氧化薄膜。


    1、電刷的性能

    (1)分類

      電刷一般按其胚料材質組成及工藝處理方法不同進行分類

      1)碳-石墨電刷類

      天然石墨電刷:此類電刷接觸電壓降較高,整流性能好,集流性能低于電化石墨電刷,潤滑性能好,用于線速度較高的同步機滑環及交流繞線式電動機。

      樹脂粘結劑石墨電刷:此類電刷的特點是電阻大,接觸電壓降高,換向性能好,抗氧化,抗磨性能均較理想,但電耗大,多用于交流整流子電動機。


      2)電化石墨電刷類

      石墨基電刷(軟質電刷):其特點是摩擦系數低,潤滑性能好,集流性能、熱穩定性和抗氧化性能都好;用于線速度較高的大型同步發電動機和瞬間沖擊負荷大的軋鋼電動機,及中小型直流電動機。

      焦炭基電刷(中硬質電刷):其特點是接觸電壓降較大,形成氧化膜能力較好,換向性能好,有一定的集流性能,用于沖擊負荷較大的軋鋼電動機等及電壓高于220V的一般直流電動機。

      碳墨基電刷(硬質電刷):此類電刷屬于電化石墨電刷類的高阻電刷。其特點是電刷接觸電阻大,換向性能好,用于換向困難的直流電動機,但結構疏松,摩擦系數大,此種電刷出廠前最好經過浸澤處理。


      3)金屬石墨電刷類

      由金屬和石墨組成,利用金屬導電性好、石墨潤滑性好的特點,調整金屬及石墨的含量來改變電刷性能。特點是接觸電壓降、電阻系數和電損耗小,這種電刷主要用于低壓大電流電動機、低壓交流繞線式電動機和汽車電動機。


    總之,天然石墨電刷和電化石墨電刷電阻系數和電刷壓降較大,比較耐磨,允許使用的線速度較高(可達50~70m/s).金屬石墨電刷電阻系數和電刷壓降較小,耐磨性能較差,允許使用的線速度較低,約15~35m/s.電動工具用電刷的材料主要采用電化石墨。


    (2)性能  

       電刷技術性能主要項目包括有電阻系數、硬度,一對電刷上的接觸電壓降,摩擦系數,50h 磨損等。電阻系數是衡量導電性能的一個物理量。230V時電刷電阻系數可以選大些,120V電刷電阻系數則要選小些,相同功率的電動機120V電動機電流比230V大,如果選相同的電阻率的電刷,則120V電動機的電刷易發熱,刷握溫度可能超差。 

    一對電刷的接觸電壓降就是電流流入電刷經過換向器再流到電刷的電位差。當電刷與換向器互相接觸,并在外力作用下發生運動時在接觸面產生的切向阻力,稱為摩擦力。摩擦力與彈簧壓力的比值,即為電刷與換向器摩擦系數。

       50h 磨損值:在規定的實驗條件下,電刷在而定電流密度及規定單位壓力下,換向器線速度為15m/s時,電刷磨50h的磨損量。


    2.電刷的結構

    石墨電刷裝置按電刷在換向器或集電環上的安裝方向為:徑向式,后傾式和前傾式三種。如下圖(a)~(c)

            

    碳刷裝置的三種結構形式.jpg

     圖1  碳刷裝置的三種結構形式


    在常用的徑向結構中,彈簧的加壓方式也有不同。如圖2所示,(a)為窩線盤簧,(b)為螺旋壓簧,(c)為拉簧,這三種彈簧加壓方式都是使彈簧壓力直接作用在電刷上;(d)為杠桿壓板式,其結構特點式彈簧壓力不直接壓到電刷上。


    徑向電刷彈簧加壓方式.jpg

     圖2  徑向電刷彈簧加壓方式


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