集電環

集電環系列同步電機和異步電動機等採用集電環的電機，比較廣泛地用於產業部門，而且，多數是在各種苛刻條件下運行的。這些電機雖然沒有直流電機那樣的換向作用，但與換向器一樣，也出現集電環或電刷的異常磨損，電刷振動以及產生火花等弊病。特別從電刷材質來看，集電環用電刷不僅使用石墨電刷，而且為了提高電刷的電流密度，有時也使用金屬石墨電刷，所以，還必須考慮異常殘餘膨脹等因素。即使對於汽輪發電機那樣的高速電機或在全封閉氣體介質和氫氣介質中運行的電機，問題也不少。

集電環的材質要求機械強度大，並是電的良導體，還要具有耐腐蝕性，在與電刷滑動接觸時，必須具備耐磨性和穩定的滑動接觸特性。一般，鋼質集電環的耐磨性好，機械強度大，因此大多用於因極性引起集電環磨損差較大的同步電機上。 ^[1] 

引發發電機集電環環火事故的因素有:

(1)碳刷質量不良,過熱時碳刷容易碎裂,大量碎屑導致碳刷與集電環之間拉弧;

(2)靠近集電環的發電機密封瓦處漏氫;

(3)集電環冷卻風進風口濾網堵塞,抽風量減小,影響集電環表面冷卻效果;

(4)發電機密封油泄漏,以及碳粉排出不暢,油氣與碳粉混合物污染集電環室;

(5)碳刷與集電環表面接觸不良,集電環表面及碳刷組件過熱等。其中,碳刷與集電環接觸不良是導致集電環環火燒損事故的主要原因。碳刷與集電環接觸不良引發局部打火,造成集電環温度升高,碳刷接觸惡化,勵磁電流在碳刷間分配不均,導致環火。碳刷與集電環表面接觸不良通常難以發現,引起集電環環火事故經歷時間相對較短,因此難於及時處理。 ^[1] 

一般，鋼質集電環的耐磨性好，機械強度大，因此大多用於因極性引起集電環磨損差較大的同步電機上。鋼可以加工成複雜的結構，它是一種容易得到而又價廉物美的材料，所以，廣泛用於包括圓周速度較低的水輪發電機在內的同步電機。對於像汽輪發電機那樣，主要強調高圓周速度下機械強度和耐磨性的集電環，有時也使用鍛鋼。另外，要求耐腐蝕性時，可使用不鏽鋼，但不鏽鋼的滑動特性不穩定，與電刷組合不合適往往使電刷產生跳動，容易造成電刷温升過高或異常磨損，所以使用時必須倍加註意。青銅鑄件等銅質集電環與鋼質集電環相比，它的滑動特性好，所以用途很廣，但當含有大量低熔點鉛時，因通電點的發熱而產生脱鉛現象，容易造成集電環磨損或電刷異常磨損。

集電環與電刷的配合上，當電刷的研磨性過強而集電環的材質過軟時，往往在集電環上發生相當於電刷寬度的階梯磨損。尤其是高温低濕的全封閉式電機，更容易引起電刷或集電環的過大磨損。重象傷痕是這樣形成的，一開始只有非常小的傷痕，電刷在這些部位集電不良而產生火花。一旦產生火花，傷痕就逐漸惡化擴大起來，最後形成與電刷滑動接觸面的尺寸同樣大小的傷痕。因而，集電環用電刷即使產生非常小的火花，也必須予以注意。 ^[1]