运行工况对碳刷/集电环摩擦副表面膜形成的影响

摘要：

目的 解决水轮发电机组碳刷/集电环组件接触界面表面膜形成困难和容易破损的问题.方法 在分析载流摩擦表面膜层成因的基础上,采用某水轮发电机组所用的碳刷及集电环配副,在同尺寸水轮发电机组碳刷/集电环模拟试验台进行相似性试验,用四探针方阻仪表征表面膜层的氧化情况,研究电流密度、速度、温度、载荷对集电环表面膜生成的影响.结果 碳刷与集电环形貌磨合大约需要 200 min,随后表面膜逐渐形成.在4、8 m/s转速下,正极集电环表面方阻的最大值可达到0.6 m?,在12 m/s转速下正极集电环表面方阻的最大值可达到 25 m?.电流提高了摩擦副的温度,有利于氧化反应的进行,但过高的温度会导致摩擦表面水分子脱附,从而严重磨损表面膜.负极碳刷的温度普遍高于正极碳刷.弹簧压力分布不均会导致碳刷载流分配不均,更易引发负极碳刷出现高温,损坏表面膜.在 12 m/s转速、800 A电流工况下,表面膜的生成速度相对最快.结论 表面膜主要由石墨层和氧化物层组成,在表面膜的形成过程中,碳刷与集电环间的接触电阻在前期以收缩电阻为主,在后期以膜层电阻为主.膜层电阻主要受到膜层厚度的影响.转速是影响表面膜生成速率的主要因素.高温是造成表面膜破坏的直接原因.

关键词：载流摩擦磨损、水轮发电机组、碳刷/集电环、表面膜、形成机理

所属期刊栏目：52

分类号：TM312(电机)

在线出版日期：2023-10-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：178-188