发电机专用碳刷

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深圳市长江盛世实业有限公司供应MERSEN美尔森/罗兰碳刷Carben brush发电机专用碳刷

    法国MERSEN集团(原卡朋罗兰)成立于1892年,持续致力于碳制品材料及工艺的研究。1998年进入中国市场，目前已成为世界最大的碳刷制造商之一.

典型型号如LFC554，EG313,EG369

LFC554已经在世界知名品牌电机上被广泛应用，已经获得ABB,ALSTOM,GE等厂商的配套认证。通过对碳刷材料LFC554的特点的了解，以及汽轮发电机用碳刷设计以及使用中的技术规范，总结了有关碳刷的技术要点。希望广大用户在选择使用和维护过程中少一点疑惑，避免出现不必要的技术失误，确保汽轮发电机的稳定运行。

碳刷作为汽轮发电机中唯一一个需要不断更换的易耗元件，一直是发电机维护的重要环节，汽轮发电机上碳刷的作用是可靠的与发电机滑环接触，传输转子励磁电流。但是由于专业的资料很少，一直也是用户技术比较薄弱的环节。本文通过简单的阐述LFC554碳刷的两个特性，以及使用过程中的一些基本知识。希望广大用户以此可以更好的维护好自己的碳刷，有效的降低用户的维护费用。

碳刷的主要成份是石墨及碳粉材料，由于石墨材料的物理化学特点：能导电，热导率高，耐高温，比重小，不与液态金属沾粘，在有水蒸气的条件下，自润滑性能良好，化学稳定性高等，一直作为现代电机旋转传输导体的首先材料。

LFC554是由法国美尔森集团（原卡朋罗兰集团）凭借一百多年的石墨材料研发的经验，特别为高速滑环励磁系统研发的天然石墨碳刷，自从1998年进入中国市场，一直作为汽轮发电机用碳刷的首选材料，并且也得到了发电机制造厂以及用户的公认，下面着重针对汽轮发电机碳刷的运行特点，分析LFC554材料的性能，以及使用和维护工作中的要点。

一、由于汽轮发电机设计的特点，转子的转速绝大多数运行在3000转/分钟，当滑环外径在380mm时滑环表面的线速度接近60米/秒，415mm滑环的线速度约65米/秒，而滑环外径在455mm时滑环表面的线速度就跃升到71米/秒。而国产的石墨类碳刷的额定线速度在30-40米/秒，电化石墨材料的额定线速度也不超过50米/秒。都不能很好的满足大型汽轮机发电机的设计要求。过大的线速度不但会造成碳刷的温度的升高，而且还会造成石墨片层的剥离，加速碳刷的磨损，所以线速度是碳刷材料及发电机滑环设计的首要考虑参数之一。

LFC554以90米/秒的允许线速度，一直以来是其他碳刷材料所无法企及的。而且在测试环境下，可以耐受100米/秒的线速度而且可以正常运行。另外，在同样的工况下，线速度越大，摩擦做功越多，碳刷的温度就会越高，针对这样的情况我们对材料的导热性进行了优化，加速了刷体温度的传导，有效降低刷体的温度，延长了碳刷寿命。

附:滑环表面的线速度的计算公式：

V=2nrπ/60米/秒

n：发电机滑环的转速，单位：转/分钟，

r：滑环的半径，单位：米。

二、励磁电流大是汽轮发电机的另外一个特点，由于汽轮发电机的碳刷是负责励磁电流的传输，所以碳刷就需要分担这些电流。每个碳刷负担的电流，我们用电流密度来衡量，及通过碳刷每平方厘米截面积上的电流安培数。励磁电流以实际发电机输入电流为准。LFC554的允许电流密度额定值为13A/cm2，大的电流密度可以降低碳刷的体积，减少滑环的宽度，从而节省制造成本。电流密度是碳刷设计的一个重要参数，设计发电机时碳刷负担的电流密度不能超过这个额定值，但是也不是越低越好，尽量不要低于3A/cm2，过低的电流密度不利于滑环上氧化膜的形成，增加碳刷的摩擦系数，加快碳刷的磨损。

附：电流密度计算公式：

JB=2I/N(txa) A/ cm2

I：电机的励磁电流，单位：A，N：总的碳刷的数量。 (t x a):碳刷的截面积。单位：cm2

三、LFC554碳刷选用要考虑的其它因素：

（1）弹簧压力:110-180Kpa/cm2。压力过大，碳刷的机械摩擦增加，温度升高，加速磨损。压力过小，振动增加，容易出现火花现象。对碳刷组，每个弹簧的压力偏差小于平均压力的 5%。压力的测试可以用弹簧称，也可以用专用的碳刷压力测试仪。

（2）振动：滑环表面的径向跳动在0.03-0.06mm，表面粗糙度Ra值不大于1.25μm，否则会引起碳刷的震动和跳动，从而引起火花或者加速碳刷的磨损。但是需要注意一点，并不是表面的粗糙度越光滑越好。

（3）湿度：最佳湿度条件介于8-15g/m3之间。过干或者过湿的环境空气，都不利于滑环表面氧化膜的生成，会加大碳刷的磨损。

（4）温度：碳刷的最佳运行温度是60-90℃,温度过高可能造成水分蒸发，破坏滑环表面的氧化膜，也可能使碳刷的摩擦系数增加，加快碳刷的磨损遥。或者过低也不利于氧化膜的生成，从而加大碳刷的磨损，降低碳刷寿命。

（5）油污和灰尘：油污和灰尘可以破坏滑环表面的氧化膜，甚至破坏滑环表面，形成沟槽，有的可以增加滑环与碳刷的摩擦系数，加快碳刷的磨损等。导电的灰尘有可能造成滑环的绝缘电阻下降，严重的造成绝缘击穿，烧毁滑环等情况。

（6）电流分布不均：由于压力，温度等原因造成各个碳刷与滑环的接触电阻不均衡，从而造成电流集中到一些接触电阻比较小的碳刷上，这就造成了流过碳刷的电流不是平均分配在每个碳刷上，个别碳刷的电流过小，使含石墨的氧化膜形成的不充分，摩擦系数增加，碳刷磨损加快。有的碳刷通过的电流过大，碳刷超负荷运行，温度升高，产生火花，造成滑环表面的灼烧，甚至造成停机，危害很大。

以上对LFC554的特性，及维护事项做了概括性的总结，供广大用户参考。由于碳刷的使用过程中存在着的相互矛盾的机械跟电气的多个因素的影响，在这种情况下有很多的作用因素是折衷的，他们都是相互作用，很多时候不能说由哪一个原因造成碳刷的磨损，需要根据经验及原理来综合、辩证地去分析，判断出造成碳刷磨损的主要原因，然后围绕主要原因来解决，从而使碳刷运行在一个相对理想的状态。另外其他材料的碳刷也是类似的，也可以围绕这些角度和原理来分析。