功率：W₂=I△E

　　磨擦發(fā)熱功率：W₃=Fv

　　其中：I－流過碳刷的電流；

　　R-碳刷電阻；

　　△E-接觸壓降；

　　F-碳刷壓緊力；

　　v-碳刷與滑環(huán)的相對運(yùn)動速度。

3 碳刷發(fā)熱的原因

3.1 碳刷使用過程中電阻值逐漸增大

　　將購買的500條D172HT-25×32×100碳刷，用電橋法測量其電阻值為0.0012～0.0020Ω，電阻分散性不大；一部分碳刷在2號機(jī)組使用一段時間后更換下來，測得電阻值為0.0012～0.01Ω，即部分碳刷的電阻增大了；2號機(jī)碳刷事故停機(jī)后，拆下的碳刷測得電阻值為0.0012～0.3Ω，電阻分散性很大，電阻也大了許多，電阻值的增大使碳刷的電阻發(fā)熱增加。

3.2 碳刷卡阻

　　碳刷通過電流后發(fā)熱，刷體膨脹，易卡在刷握，這時拉動刷辮感覺很緊；部分碳刷由于振動、刷握不垂直等原因，會在刷握一側(cè)的上沿和另一側(cè)下沿產(chǎn)生明顯卡阻，這幾種形式卡阻，用鉗表仍可測得電流，容易被誤導(dǎo)(刷辮處磁場較強(qiáng)，測量方法不同，鉗表測得數(shù)值誤差大，測量值只作定性分析)，碳刷卻已經(jīng)失效，致使其它碳刷分配的電流增加，電阻發(fā)熱增加。

3.3 碳刷壓力減小

　　非恒壓碳刷，壓緊彈簧后碳刷接觸壓降小，發(fā)熱少，在碳刷磨短后，彈簧壓力明顯減少，壓力小到一定程度，接觸不穩(wěn)定，接觸壓降增大，接觸壓降發(fā)熱明顯增加。

3.4 碳刷接觸面形成氣膜

　　D172碳刷最大圓周速度為70 m/s，發(fā)電機(jī)勵磁滑環(huán)直徑為445 mm，折算后滑環(huán)表面園周速度為69.9 m/s，碳刷在允許最大速度下運(yùn)行，很容易在碳刷接觸面產(chǎn)生氣膜和跳動，流過碳刷的電流不穩(wěn)定。在滑環(huán)表面開凹槽和磨花碳刷接觸面可破壞氣膜。但開凹槽使碳刷實(shí)際的接觸面積減小。

3.5 滑環(huán)氧化膜的形成

　　滑環(huán)氧化膜太厚，使碳刷接觸電阻大大增加，勵磁電流分流到其它回路電阻小的碳刷上。

3.6 電流平衡的破壞

　　一般情況下，非恒壓彈簧碳刷新?lián)Q上和壓緊彈簧，碳刷與滑環(huán)接觸面的接觸緊力較大，即接觸壓降小，所有32條碳刷工況相近，每條碳刷的電流接近相等，刷體的平均溫度較低，碳刷間電流相對穩(wěn)定平衡(稱作強(qiáng)平衡)。運(yùn)行一段時間后，碳刷的磨損量相近，但出現(xiàn)了氧化膜、氣膜、卡阻等因素，碳刷磨短了或彈簧壓力降低了，碳刷接觸面的接觸緊力減小，碳刷間電流二次再分配，每條碳刷的電流差別增大，處于不穩(wěn)定平衡(稱作弱平衡)。這個階段時間長，逐漸變化，不容易引起警覺。當(dāng)環(huán)境溫度升高或勵磁電流增加時，隨時可造成弱平衡破壞。

4 碳刷事故原因

　　滑環(huán)表面形成了一定厚度的氧化膜，增大了碳刷的接觸壓降，加上個別碳刷卡阻失效，碳刷處于弱平衡狀態(tài)，事故時室內(nèi)氣溫高，機(jī)組負(fù)荷加滿，勵磁電流增加，碳刷間弱平衡破壞，個別碳刷電流迅速增大，嚴(yán)重過熱，刷體發(fā)紅膨脹卡死，大電流轉(zhuǎn)移到其它碳刷，并相繼出現(xiàn)膨脹卡死，滑環(huán)環(huán)火惡性發(fā)展，使得短時間內(nèi)大量碳刷刷辮燒斷。

5 關(guān)于2號恒壓勵磁碳刷事故

　　2000年6月，2號機(jī)組大修時將刷架改為恒壓勵磁刷架，主勵磁機(jī)每極碳刷由10組“V”架組成，每個“V”架裝3條碳刷，“V”架與集電環(huán)靠一根銷釘轉(zhuǎn)動9°卡接，“V”架兩側(cè)面與集電環(huán)面接觸通過電流。

5.1 “V”架銷釘磨蝕

　　“V”架銷釘磨蝕有2種，一種是電流流經(jīng)銷釘產(chǎn)生腐蝕，另一種是銷釘與“V”套徑向線接觸，“V”架與“V”套接觸緊力使銷釘產(chǎn)生應(yīng)力磨損。

5.2 “V”架與集電環(huán)接觸不好

　　“V”架與集電環(huán)“V”套配合差，雖然裝配要求接觸面大于80%，實(shí)際上達(dá)不到要求，“V”架裝上后前后左右可晃動，造成“V”架兩側(cè)面很多燒傷弧坑。

5.3 彈簧壓力不足

　　恒壓彈簧壓力不足，用手拉動勵磁彈簧，可明顯感覺不同彈簧的壓力差異，且彈力比其它機(jī)組非恒壓彈簧小很多，由于彈簧壓力不足，刷握和碳刷加長增加了碳刷側(cè)面磨擦阻力，碳刷被阻在握內(nèi)。

　　上述缺陷增加了2號機(jī)碳刷事故的幾率，而2號機(jī)事故當(dāng)時取出1組碳刷更換則加劇了碳刷弱平衡的破壞。

6 改進(jìn)維護(hù)處理措施

　　(1) 將消除碳刷火花的被動管理形式改為控制

　　碳刷電流分配和溫度的主動管理形式。在生產(chǎn)現(xiàn)場配備直流鉗表和測溫表，每班測量和掌握每個碳刷電流和溫度，碳刷電流控制在10～90 A，刷體溫度控制在不大于80℃，及時消除電流不平衡、氣膜、氧化膜、卡阻等因素，保證碳刷在強(qiáng)平衡狀態(tài)工作。有條件時，專人負(fù)責(zé)碳刷的維護(hù)更換工作跟蹤，效果會更好。

　　(2) 出現(xiàn)個別碳刷斷辮，可先減小勵磁電流；出現(xiàn)環(huán)火，則大量減小勵磁電流，調(diào)整碳刷電流平衡后再換碳刷。

　　(3) 規(guī)定碳刷磨損掉1/3，必須更換，每月更換碳刷不少于20條，月更換量達(dá)到30%，消除碳刷太短、電阻值變大、卡阻、階梯形四面體等現(xiàn)象。

　　(4) 在“V”架導(dǎo)電兩側(cè)面涂導(dǎo)電脂，消除緊力不足引起的導(dǎo)電不良。定期檢查“V”架銷釘和緊力，定期檢查彈簧壓力。

7 結(jié)論

　　采取上述措施以后，3臺機(jī)組勵磁碳刷實(shí)現(xiàn)了無火花、刷辮無變色、無斷辮運(yùn)行，先后及時消除了個別碳刷小電流(卡阻)以及3號主勵磁碳刷正極一周8只碳刷無電流(機(jī)端蓋滲油引起)問題。從一段時間的運(yùn)行情況看，不論是變壓彈簧還是恒壓彈簧，碳刷維護(hù)管理從控制碳刷無火花改為碳刷狀態(tài)平衡控制，較好地實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)平衡狀態(tài)運(yùn)行目的，避免了人為因素的影響。2號機(jī)由于設(shè)備先天不足，雖然個別碳刷小電流現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)，電流平衡問題仍得到較好控制。（彭遠(yuǎn)崇）