碳刷

該類碳刷的主要材料是電解銅和石墨。根據使用需要有時也採用銀粉（精密儀器上用的，非常貴）、鋁粉、鉛粉等其他金屬，這些碳刷裏面又有含黏結劑和不含黏結劑之分。這類碳刷既有石墨的摩擦特性又有金屬的高導電性，因此，適用於高負荷和換向要求不高的低電壓電機（如汽車啓動馬達等）。其圓周速度不超過30米/秒。

天然石墨是該類碳刷的主要原材料黏結劑採用瀝青或樹脂，經過烘焙或1000度燒結而成。這類電機有良好的潤滑性能和集流性能。多數用於運行平穩的中小型直流電機和高速汽輪發電機集電環。

主要成分是碳黑、焦碳和石墨等各種碳素粉末材料組成，經2500度高温處理，使轉化為微晶型人造石墨。這類碳刷具有優異的換向性和自潤滑性能，廣泛用於各類交直流電機不但壽命長，而且對換向器的磨損小。 ^[1] 

碳刷它的作用主要是對金屬磨擦的同時導電，它不象金屬對金屬磨擦導電時一樣；金屬對金屬磨擦導電時，磨擦力可能會增大，同時交接的地方可能會燒結在一起；而碳刷則不會，因為碳和金屬是兩種不同的元素。它的用途多半都用在電動機上，型狀是多種多樣的，有方的有圓的等等。

碳刷適用於各種電動機、發電機、輪軸機。具有較好的換向性能，使用壽命長。碳刷是用於電機的換向器或滑環上，作為導出導入電流的滑動接觸體，它的導電，導熱以及潤滑性能良好，並具有一定的機械強度和換向性火花的本能。幾乎所有的電機都使用碳刷，它是電機的重要組成部件。廣泛適用於各種交直流發電機，同步電動機，電瓶直流電動機，吊車電機集電環，各型電焊機等等。 隨着科學技術的發展，電機的種類和使用的工況條件越來越多樣化。

1.將外部電流（勵磁電流）通過碳刷而加到轉動的轉子上（輸入電流）；

2.將大軸上的靜電荷經過碳刷引入大地（接地碳刷）（輸出電流）；

3.將大軸（地）引至保護裝置供轉子接地保護及測量轉子正負對地電壓；

4.改變電流方向（在整流子電機中，電刷還起着換向作用）。

除了感應式交流異步電動機沒有外。其他的電機都有，只要轉子有換向環的都有。

發電的原理，是磁場切割導線後，在導線產生電流。發電機是採用讓磁場旋轉的方法切割導線的。旋轉磁場是轉子，被切割的導線是定子。 ^[1] 

為保障電機的正常運行，碳刷使用性能良好標誌應該為：

1）在換向器或集電環表面能較快形成一層均勻、適度和穩定的氧化薄膜。

2）碳刷的使用壽命長，並不磨損換向器或集電環

3）碳刷具有良好的換向和集流性能，使火花抑制在允許的範圍內，並且能量損耗小。

4）碳刷運行時，不過熱，噪音小，裝配可靠，不破損。 ^[1] 

1.碳刷裝入刷握內要保證能夠上下自由移動，碳刷與刷握內壁的間隙在0.1-0.3毫米之間，以避免碳刷和刷握之中因間隙過大產生擺動。刷握下邊緣距整流子表面的距離應該保持在2毫米左右。

2.在同一台電機上，原則上應該使用同一種型號的碳刷，但對於個別換向特別困難的大中型電機，可採用雙子碳刷，其滑入邊採用潤滑性能好，滑出邊採用抑止火花能力強的碳刷，從而使碳刷的運行得到改善。

3. 施於同一台電機各碳刷的單位壓力應力求均勻，以免電流分配不均，導致個別碳刷產生過熱和火花。碳刷的單位壓力應按“碳刷技術性能表”來選擇，對於轉速較高的電機或在振動條件下工作的電機，應適當提高單位壓力，一保證正常工作。打個比方：牽引機電機的碳刷單位壓力為0.4-0.6kgf/cm²。國民經濟持續的快速發展，擴大了本已嚴峻的供電需求缺口，新建機組、各行業的自備電源系統和自備發動機系統的置備和安裝應用，如“雨後春筍”隨處可見。而發電機勵磁系統的碳刷運行與維護技術是傳統技術，多年來工藝和技術水平無實質性突破。所以，各方對發電機勵磁系統關注不夠，投入有限，進而導致勵磁系統碳刷事故。近一個時期的多期安全通報，連續通報了數起大型發電機組，因碳刷或轉子集電環故障引發的停機事故，給企業造成較大經濟損失。當導入導出電流的碳刷運行中發生故障時，如何判別故障類型與性質，以便儘快消除故障，保證設備穩定運行，是大家需要認真思考的。 ^[2] 

1、從直觀來看，電刷應當倒角得體、規格適當、結構規範、導線的截面和長度符合要求，沒有鬆動、脱落、破損、掉邊、掉角、卡箍等現象。

2、從使用來看，電刷使用性能良好的標誌主要有以下幾種情況：

（1）使用壽命長並不磨損換向器或集電環。

（2）具有良好的換向和集流性能，使火花抑制在允許的範圍內，並且能量損耗小。

（3）電刷運行時，不過熱，噪音小，不破損。

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

3、通過儀器對電刷進行檢測。從技術層面看，電刷應當符合國家部頒標準。通過儀器可對電刷按照《電刷技術性能表》所要求的性能進行檢測。如電刷的電阻率、洛氏硬度、體積密度、電流密度、接觸電壓降、摩擦係數、50小時磨損、允許圓周速度、單位壓力，甚至金屬含量的大小等等。

4、在同一電機上，應選擇使用同一型號、同一製造廠的電刷。由於不同製造廠生產的電刷性能差別很大，甚至同一製造廠在不同時間生產的電刷性能也有所差別。因而，針對同一電機來説，應儘量選擇同一型號同一製造廠，最好是同一時間生產的電刷，以防止由於電刷性能上的差異造成並聯電刷電流分佈的不平衡，影響電機的正常運行。

5、對於個別換向特別困難的大中型電機，可選擇採用分辮電刷。目的是以增加電刷內短路電流的方式來改善換向性能。對於單向旋轉換向困難的電機，可選擇採用組合電刷。即滑入邊選擇使用潤滑性能好、成膜能力強的低電阻值石墨基電化石墨電刷，滑出邊選擇使用換向性能好的高電阻率的炭黑基電化石墨電刷。這樣既易形成氧化膜，又對換向性能起到極大的改善作用。在滑出邊也可採用碳纖維複合電刷，突出利用其滅弧能力強的特點，從而使電機的運行取得最佳效果。 ^[2] 

1. 碳刷的引出線套有絕緣管的，應裝在絕緣碳刷架內；引出線是裸銅線的，應裝在搭鐵碳刷架內。

2. 碳刷裝入碳刷架上時，應注意曲面方向，裝反會接觸面過小，發電弱或不發電。

3. 碳刷在碳刷架內應能自由起落，如有髮卡現象，應磨去多餘部分。

4. 碳刷彈簧應壓在碳刷正中，防止受力不均發生偏磨。

5. 碳刷與整流子的接觸面積，應不小於全部接觸面的3/4，碳刷不得有油污。 ^[3] 

（1） 嚴禁兩人同時工作；

（2） 工作時必須將衣服和袖口扣好，以免被轉動部分絞傷；

（3） 工作時站在絕緣墊上；

（4） 嚴禁同時觸摸兩極或一極對地；

（5） 同一機組應使用同一型號碳刷；來源困難，可使用不同型號的碳刷（同一級仍然保證同一型號），但是必須事先徵的領導同意；

（6） 在碳刷上部低於刷握或與刷握一樣平時應立即更換。

當碳刷出現以下幾種情況時應進行更換：1、磨損嚴重（不足原長的1/3）；2、損壞嚴重；3、碳刷與滑環接觸面不足70%。 ^[3] 

一般啓動時電流偏大，有火花，正常運行時沒有火花。可從以下幾點排除：

1.檢查電刷長度是否太短，到達生命線,導致壓力過小電刷接觸不上滑環；

2.檢查彈簧壓指壓力是否合適，如果偏小會導致跳刷放電；

3.檢查滑環表面光潔度，如果太毛會增大電刷接觸電阻導致火花大；

4.檢查轉子電氣，保證電阻正常，匝間沒有短路；

5.檢查軸承是否遊隙過大，導致轉子轉動時滑環上電刷跳動量大，檢查滑環表面徑向跳動量是否過大。電刷彈刷引發產生火花；

6.另外電刷是否和以前使用的一致，電刷對導電電流和摩擦速度有要求的。

每天都應對碳刷和滑環進行檢查，主要檢查項目有：

（1）碳刷的磨損長度不超過2/3。當碳刷的磨損長度超過2/3（即碳刷的頂部與刷握的頂部在同一平面）時，必須將其更換。

（2）碳刷無冒火花情況。碳刷剛開始打火花時，就要查找原因，及時消除。

（3）碳刷無偏移滑環外側現象，碳刷的邊緣無崩裂情況。

（4）碳刷刷辮與刷架和碳刷的連接良好，無發熱及碰觸刷握的情況。

（5）碳刷在刷握內無跳動、搖動或卡澀的情況。

（6）定期用直流鉗型表測量各碳刷的電流分擔均勻，用紅外線測温儀測量碳刷有無過熱現象，如有異常應及時更換。

（7）彈簧壓力正常，無變形和斷裂現象。正常時各碳刷所受壓力應均勻穩定，其單位壓力通常在1.1kg～2.5kg之間，各碳刷之間的不均壓力差應在5%以內。

（8）刷握與滑環的距離符合規定值。發電機刷握與滑環的距離：2.5～3 mm，主勵刷握與滑環的距離：2～4 mm。 ^[3] 

1、為保障電機的正常運行，正確選擇碳刷型號是十分重要的，由於製造碳刷時所選用的原材料和工藝不同，其技術性能也有差異。因此在選擇碳刷時，應該綜合考慮碳刷的性能和電機對碳刷的要求。碳刷下邊緣距整流子表面的距離應該保持在2毫米左右。如距離過小，刷握容易觸傷換向器，距離過大，碳刷易顫動而導致破損。

2、碳刷使用性能良好標誌應該為：

1）碳刷的使用壽命長，並不磨損換向器或集電環。

2）碳刷運行時，不過熱，噪音小，裝配可靠，不破損。

3、碳刷磨損到一定程度要更換新的碳刷，碳刷最好一次全部更換，如果新舊混用，可能會出現電流分佈不均勻的現象。對於大型機組，停機更換碳刷，勢必影響生產，可以選擇不停機，我們通常建議客户的做法是每次更換20%的碳刷（即每台電機的每個刷杆的20%），每次間隔時間為1-2周，待磨合再逐步更換其餘碳刷，以保證機組的正常連續運行。

4、在同一台電機上，原則上應該使用同一種型號的碳刷，但對於個別換向特別困難的大中型電機，可採用雙子碳刷，其滑入邊採用潤滑性能好，滑出邊採用抑止火花能力強的碳刷，從而使碳刷的運行得到改善。

5、施於同一台電機各碳刷的單位壓力應力求均勻，以免電流分配不均，導致個別碳刷產生過熱和火花。碳刷的單位壓力應按“碳刷技術性能表”來選擇，對於轉速較高的電機或在振動條件下工作的電機，應適當提高單位壓力，一保證正常工作。打個比方：牽引機電機的碳刷單位壓力為0.4-0.6kgf/cm²。

6、為了使碳刷與換向器接觸良好，新碳刷應該進行磨弧度，磨弧度一般在電機上進行。在碳刷與換向器之間放置一件細玻璃砂紙，在正常的彈簧壓力下，沿電機旋轉方向研磨碳刷，砂紙應該儘量粘緊換向器，直至碳刷弧面吻合，然後取下砂紙，用壓縮空氣吹淨粉塵，再用軟布擦拭乾淨。研磨碳刷不宜採用金剛砂紙，以防金剛砂顆粒嵌入換向器槽內，在電機運行時，擦傷碳刷和換向器表面。磨弧後，電機先20-30%以負荷運轉數小時，使碳刷和換向器磨合，並建立均勻的氧化薄膜。再逐步提高電流至額定負荷。

通常碳刷單位壓力過高，是碳刷的磨損加劇，單位壓力過小，接觸不穩定，容易出現機械火花。

關於碳刷型號的選擇，對整個電機的運行穩定起很關鍵的作用。 ^[3] 

1、為保障電機的正常運行，正確選擇電刷型號是十分重要的，由於製造電刷時所選用的原材料和工藝不同，其技術性能也有差異。因此在選擇電刷時，應該綜合考慮電刷的性能和電機對電刷的要求。

電刷使用性能良好標誌應該為：電刷的使用壽命長，並不磨損換向器或集電環；電刷具有良好的換向和集流性能，使火花抑制在允許的範圍內，並且能量損耗小；電刷運行時，不過熱，噪音小，裝配可靠，不破損。

2、電刷裝入刷握內要保證能夠上下自由移動，電刷與刷握內壁的間隙在0.1-0.3毫米之間，以避免電刷和刷握之中因間隙過大產生擺動。刷握下邊緣距整流子表面的距離應該保持在2毫米左右。如距離過小，刷握容易觸傷換向器，距離過大，電刷易顫動而導致破損。

3、在同一台電機上，原則上應該使用同一種型號的電刷，但對於個別換向特別困難的大中型電機，可採用雙子電刷，其滑入邊採用潤滑性能好，滑出邊採用抑止火花能力強的電刷，從而使電刷的運行得到改善。

4、電刷磨損到一定程度要更換新的電刷，電刷最好一次全部更換，如果新舊混用，可能會出現電流分佈不均勻的現象。對於大型機組，停機更換電刷，勢必影響生產，可以選擇不停機，我們通常建議客户的做法是每次更換20%的電刷（即每台電機的每個刷杆的20%），每次間隔時間為1-2周，待磨合再逐步更換其餘電刷，以保證機組的正常連續運行。

5、為了使電刷與換向器接觸良好，新電刷應該進行磨弧度，磨弧度一般在電機上進行。在電刷與換向器之間放置一件細玻璃砂紙，在正常的彈簧壓力下，沿電機旋轉方向研磨電刷，砂紙應該儘量粘緊換向器，直至電刷弧面吻合，然後取下砂紙，用壓縮空氣吹淨粉塵，再用軟布擦拭乾淨。研磨電刷不宜採用金剛砂紙，以防金剛砂顆粒嵌入換向器槽內，在電機運行時，擦傷電刷和換向器表面。磨弧後，電機先20-30%以負荷運轉數小時，使電刷和換向器磨合，並建立均勻的氧化薄膜。再逐步提高電流至額定負荷。

6、施於同一台電機各電刷的單位壓力應力求均勻，以免電流分配不均，導致個別電刷產生過熱和火花。電刷的單位壓力應按“電刷技術性能表”來選擇。 ^[3] 

碳刷在運行過程中，應進行及時的維護。常會維護不好而造成事故，甚至停機停產。反之，加強對集電裝置部分的維護，能及早發現問題和解決問題，可以免除很多事故的發生。帶有換向器的電機，由於碳刷不但起傳導電流的作用，而且還起換向作用，因而其監護工作量要大得多。經常和仔細觀察換向火花的狀態和特徵是非常重要的。直流電機換向火花的大小和狀態，是影響換向諸因素綜合作用的反映，是電機運行情況好壞的主要標誌。因而仔細觀察火花的產生及其變化規律，是分析火花產生的原因和採取措施來消除火花的根據。

電機運行時所產生火花的形態，通常分為點狀火花（很微弱且不連續）；粒狀火花（較點狀火花大，亮度也較點狀火花強）；火球狀火花（在碳刷滑出邊上停留或浮動的紅色或白色的明亮球狀火花）；火舌狀火花（在碳刷滑出時，火花拖長，有短火苗，一般為紅色）；爆鳴狀火花（火花明亮，有較大的放電聲響）；飛濺狀火花（火舌拖出較長，有火星飛越現象）；環火狀火花（碳刷滑出邊火花拖長並附在換向器表面形成環火，嚴重時形成正負刷架間的弧光短路）。 ^[3]