电刷装置是把电机转动的导电部分。如整流子、滑环等的电路和固定部分连接起来的装置。在直流电机中,电刷把转动的电枢与外电路相连,使电流经电刷输入电枢或从电枢输出。同步电机中经过电刷和滑环向转子线圈输入励磁电流。绕线式感应电动机也利用电刷在转子回路中接入电阻。电刷装置由电刷、刷握、刷杆、刷杆座、汇流条等组成。电刷放在刷握的刷盒中,用弹簧压紧在换向器上,保持一定的压力。电刷常用石墨制品,所以也叫炭刷。
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电刷装置一般有电刷、刷握、刷杆和刷杆座等零件构成。如图4.6所示。电刷为具有良好的导电性能、又有较好耐磨性的石墨制成,置于刷握中,其上压一弹簧,使电枢转动时电刷与换向器表面保持一定的接触压力。刷握固定在刷杆上,刷杆装在刷杆座上,彼此之间绝缘,刷杆座装在端盖上,可是移动调整电刷位置。电刷借铜辫线与刷杆连接,再用导线引出。刷杆座的作用是把电刷装置(刷架)固定到电动机上的连接件,刷杆是刷握与刷架之间的连接件,刷握是由刷盒、弹簧和压指等零件组成。刷握按弹簧结构不同可分以下四种:
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1.可调式压簧刷握 当电刷磨短时,可将压板4调低,恢复电刷上所需的压力(图5-36a)。2.恒压弹簧刷握在电刷运行磨损过程中,电刷所承受的压力基本保持恒定(图5-36b)。
3.涡形弹簧刷握(盘形弹簧),电刷上的压力可以自动调整到所需的压力(图5-36c)。
4.杠杆式拉簧刷握在电刷磨损的范围内,靠杠杆的作用,使拉簧的长度变化不大,电刷上压力处于所需范围内(图5-36d)。
电刷装置的安装图7-35—7-37
(1)安装上两个螺栓后,将定位螺母调整到预定位置,依次套入绝缘环 和导电板(电刷架)。调整定位螺母在螺栓上的位置,使电刷盒中心与集电环轴向中心重合。旋紧最外面的螺母后,再次检查所有电刷盒中心与集电环轴向中心是否重合。若不重合,则重新调整定位螺母,如图7-35b所示。(2)放入电刷,轴线应与集电环外圆工作面垂直(包括径向和轴向),同一相的各电刷应处在一条圆周线上,若有轴向偏离,则调整定位螺母在刷架安装螺杆上的前后位置。
(3)各部分紧固螺钉不应有松动现象,电刷应在电刷盒内活动自由但不晃动,与集电环接触良好。
电刷装置的调整(1)电刷在电刷盒内不能过松或过紧,电刷盒离集电环表面距离应适当,所受压力应符合规定。差距较大时,在运行中会造成集电环上火花大、电刷或集电环过快磨损等不正常现象。
常用电机电刷与电刷盒之间的合理间隙见图7.37,过大则会造成电刷较大的摆动,使其与集电环表面接触不稳定而产生火花;若过小,则电刷上下移动不灵活,同样也会因接触不稳定而产生火花。
(2)单个电刷电流密度较大。对一个集电环上放置多个电刷的,若其中某些电刷与集电环接触不实,则其他接触较好的电刷就会因分担较多的电流而发热。
(3)电刷与集电环接触面积小于电刷截面的75%。此时除会产生火花外,还会造成电刷过热。可用00号砂布来回拉动,如图7—37c所示,将电刷磨成需要的接触面。更好更快的方法是用砂布将集电环包裹一周(对头处有一些重叠)后,用一个自制的摇把摇动转轴,带动集电环转动,研磨电刷与集电环接触面。
图2-88—2-91
电刷固定在有刷电机的电刷盒内,如图2-88所示。为通过大电流,电 刷可用低电阻值的铜石墨制成。有刷电机上的电刷有1对或2对,其中1对的较多。电刷有正极和负极之分,正极电刷与控制器驱动线正极相连,·般为黄色线;负极电刷与控制器驱动线负极相连,一般为绿色线。电刷在电刷弹簧的作用下贴靠在换向器上。电刷架在电机上的位置如图2-89所示。电刷架上有电刷盒,其外形如图2-90所示。其作用是将电刷固定在应有位置上,但又要保证电刷在刷盒中能自由活动,配合间隙既不能太大又不能太小。若配合间隙太大,电机运转时电刷可能在换向器表面产生倾斜和跳动,从而影响换向。若配合间隙太小,当电刷在负载下发热膨胀时可能卡死。
电刷弹簧的作用是施予电刷一定的压力,以保证电刷与换向器在电机运转时始终有良好的接触。屯刷弹簧在电机上的位置如图2-91所示。施予电刷的单位面积压力增大,电刷与换向器的接触电阻就减小,则电损耗减小,但摩擦损耗增大。总损耗呈马鞍形变化,而在总损耗最小时的单位压力下,电刷的磨损率瞧最小。所以,选择施予电刷的压力时,应考察电机运转中总损耗和电刷磨损最小时相应的单位压力,对于金属石墨电刷,这个压力一般为1.5~2.5N/cm 。在确定初始压力时,应考虑电刷在磨损过程中缩短时弹簧因伸长其压力会减小的因素。施予电刷的单位压力减小到低于某一极限时,电刷与换向器之间的接触就开始不稳定,容易出现机械性火花,这时就应该更换电刷了。
(1)在使用过程中,电刷会逐渐磨损,当电刷的长度小于规定的磨损极限(新电刷长度的2/3)时,应更换电刷。
(2)沿电刷的中心线方向,电刷弹簧对电刷的压紧力称为电刷弹簧的弹力。弹力过小会影响电刷与换向器的紧密接触,弹力过大会加速电刷与换向器的磨损。电刷弹簧的弹力应符合电机制造厂的规定(一般为5~10N)。
(3)引起电刷弹簧弹力改变的主要因素是电刷弹簧变形、折断及电刷磨损等。当电刷弹簧变形时,应予以矫正。电刷严重磨损,即长度小于规定的磨损极限时应予以更换。
(4)电刷装在刷盒中应能自由滑动,无卡滞现象。新研磨的电刷应在电机轻负荷下磨合1h后再转人大负荷工作。