[实用新型]发电机碳刷集电环系统故障模拟装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种可模拟静止励磁发电机碳刷集电环系统多种典型故障的实验装置，属电机技术领域。

背景技术

静止励磁发电机的碳刷集电环系统是发电机最为关键和脆弱的环节之一，该系统故障在发电机的所有故障中占有较大的比例，由该故障引起的发电机停机检修实例较多，造成的经济损失较为严重。目前国内外对碳刷集电环系统的故障特征掌握得还不够清楚，因此有必要设计一种发电机碳刷集电环系统典型故障的模拟装置，以便进一步研究该类故障的电、磁、热等特性，为实施静止励磁发电机故障的在线监测，及时准确地预测故障，防止灾难性事故的发生奠定基础。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种结构简单、功能齐全的发电机碳刷集电环系统故障模拟装置。

本实用新型所述问题是以下述技术方案实现的：

一种发电机碳刷集电环系统故障模拟装置，它包括静止励磁发电机，所述静止励磁发电机的励磁侧转轴上设有一个正极集电环和多个模拟不同典型故障的负极集电环，所述正极集电环经正极碳刷与励磁电源的正极连接，每个负极集电环依次经与之对应的负极碳刷和选择开关与励磁电源的负极连接。

上述发电机碳刷集电环系统故障模拟装置，所述负极集电环设置五个，分别为模拟碳刷压力及电阻不均匀故障的集电环、模拟碳刷刷握松动故障的集电环、模拟表面缺陷故障的集电环、模拟偏心故障的集电环和模拟表面污染故障的集电环

上述发电机碳刷集电环系统故障模拟装置，所述表面污染集电环外部设有密封盒，所述密封盒的上部设有污染物入口，下部设有废物收集口，在表面污染集电环与其它集电环之间设有污染物隔离挡板。

上述发电机碳刷集电环系统故障模拟装置，所述正极碳刷设置两个，二者并联连接且分别位于正极集电环的两侧；每个负极集电环对应两个负极碳刷，两个负极碳刷并联连接且分别位于该负极集电环的两侧。

上述发电机碳刷集电环系统故障模拟装置，设置在静止励磁发电机的励磁侧转轴上的一个正极集电环和多个模拟不同典型故障的负极集电环也可以由一个负极集电环和多个模拟不同典型故障的正极集电环代替。

本实用新型在静止励磁发电机的励磁侧转轴上设置了多个模拟不同典型故障的集电环—碳刷组，可通过实验获取碳刷集电环系统在各种典型故障下的电、磁、热等状态信息和故障特征，为碳刷集电环系统故障的在线监测奠定了基础。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1是碳刷集电环系统故障模拟装置主视图；

图2是碳刷集电环系统故障模拟装置左视图；

图3是碳刷集电环系统故障模拟装置俯视图。

图中各标号清单为：1、支架；2、压力调节螺钉；3、弹簧；4、刷握；5、碳刷；6、正极集电环；7、负极集电环；8、污染物隔离挡板；9、密封盒；10、绝缘支架；11、闩卡；12、转轴；K、选择开关。

具体实施方式

参看图2，在不改变发电机主体结构的基础上，加长励磁侧转轴12的长度，在该侧转轴12上平行布置6个集电环，其中内端集电环用作正极集电环，其他五个集电环并联用作负极集电环（也可以将内端集电环用作负极集电环，其他五个集电环并联用作正极集电环）。在每个集电环外圆的水平位置各安置两个碳刷5，形成五个负极集电环—碳刷组，根据实验目的，每一组具有各自的特点，可以分别模拟不同类型的故障。发电机运行过程中只需关断五组并联支路中的四条支路，保留可以模拟特定类型故障的集电环—碳刷组的正常连接，即可完成该故障的模拟实验。

可以模拟的故障类型包括5类，分别为：1、碳刷压力及电阻不均匀故障；2、集电环偏心故障；3、集电环表面缺陷故障；4、电刷刷握松动故障；5、集电环表面污染（包括粉尘、油污和碳粉等）。

第1个集电环—碳刷组用于模拟碳刷压力及电阻不均匀故障，模拟方法较为简单，旋转碳刷5的压力调节螺钉2即可改变弹簧3的长度，从而改变施加在碳刷5上的压力。第2个集电环—碳刷组用于模拟集电环偏心故障，该集电环内圆圆心在转轴12的轴线上，外圆圆心则不在转轴12的轴线上，转子旋转过程中偏心的集电环就会挤压碳刷5，使之沿集电环径向做周期性往复运动，达到了模拟偏心故障的效果。第3个集电环—碳刷组用于模拟集电环表面缺陷故障，在集电环上设置一些凹坑或者凸点，每当碳刷5经过此处时都会发生接触阻抗的变化。第4个集电环—碳刷组用于模拟电刷刷握松动故障，相对于其它组，适当增大该组碳刷5与刷握4的配合间隙，为碳刷与集电环高速的摩擦接触创造了松动空间，增加了碳刷切向运动概率。第五个集电环—碳刷组用于模拟集电环表面污染。该故障的模拟过程中污染物可能对临近的碳刷集电环组造成污染，因此专门设置了用于隔离粉尘的透明塑料密封盒9和污染物隔离挡板8，在密封盒9上端开一个用于喷撒碳粉或油雾等物质的污染物入口，在下端开一个废物收集口，在密封盒9和污染物隔离挡板8的防护下，污染物不会对其它碳刷集电环系统造成影响。