风电滑环碳刷磨损分析

碳刷和滑环间工作面的磨损有两种：一是纯机械磨损

;一是在电流作用下的电气磨损和

机械磨损。

　　

(1)纯机械磨损

　　碳刷和滑环表面相接触，由于弹簧压力作用和材料弹性变形的缘故，使直接接触部分
互相嵌入。当相对滑动时，当然有摩擦作用而形成磨损。如果碳刷颗粒细软，则碳粉易被沾
在滑环表面，使滑环成为具有亮滑的石磨镜面，碳刷的磨面也很光滑，两者的机械磨损都
较小。但如果碳刷质量不佳，颗粒粗硬，或甚至含有少数如金刚砂之类的硬质颗粒，则必然
会对滑环表面进行刮割，使后者出现金属光泽或纹路，碳刷本身磨面也会出现硬粒脱落后
而划出的纹道，这就使机械磨损大大增加。

　　

(2)在电流作用下的电气磨损和机械磨损

　　在电流作用下，不仅有机械磨损，还有电气磨损。所谓电气磨损，指的是由于电弧高温
和放电等因素的作用，使极面材料受到损坏的情况。而由于电气磨损影响极面，所以也会对
机械磨损的程度产生影响。

　　由于电流通过碳刷和滑环的接触面，且其直接传导的部位不断变动，电流密度又很大
使一些点温度很高

;又由于电弧的高温作用，会使两侧极面局部熔化、脱落，金属会变成金

属蒸汽，碳刷则结构松化，受氧化腐蚀而脱落，此即电气磨损的表现。但是，极性不同，磨
损情况是不一样的。在电弧作用下，阳极

(正极)表面局部灼热而蒸发出

“金属蒸汽”，使阳极

表面损蚀，这叫

“阳极蒸发”;阴极(负极)因受正离子撞击和高温作用发射电子，使阴极表面

也遭受破坏，这叫

“阴极粉化”。由于阳极蒸发和阴极粉化的作用，碳刷和滑环由于电流方向

不同会出现极性差别。

　　当电流由碳刷流向滑环时，此时碳刷为正极，滑环为负极，则结果是：碳刷面上发生
微小程度的阳极蒸发，碳粒、石墨离子迁移到滑环表面，碳刷有电气磨损。滑环表面有轻微
的阴极粉化，并附着碳粒、石墨，成润滑、光泽的镜面。由于滑环表面平滑，机械磨损较小。

　　当电流由滑环流向碳刷时，此时碳刷为负极，滑环为正极，则结果是：碳刷面上发生
阴极粉化，电气磨损小。滑环表面发生阳极蒸发。大量金属蒸发，使其表面损蚀严重，同时，
这些金属粒子也易附于碳刷磨损面上，反过来会使换向器表面严重磨损，出现条痕。这种情
况下，滑环表面粗糙，呈金属光亮，面间机械磨损大。

　　总的来说，当碳刷为正极时：碳刷电气磨损大，机械磨损轻微，滑环的电气磨损和机