引言：发电机碳刷的功能是改变电流的方向，它有两种类型，一类为DC型电机，一类为AC型电机。通过对转子的导线圈进行转换，再对转子磁极进行转换，最终对电动机的运动进行转换。在发电机中，碳刷是一种在动静之间进行能量传递的设备。确保由整流器整流出来的DC电压由炭刷送至滑环，使其旋转，从而使转子连续地形成一个磁极，使定子线圈和磁场形成一个切割磁力线。
1发电机结构
QFS系列的发电机为双水内冷的系统，通过在定、转子的内部注射内冷水，使得空间内的空气在其下面的空冷器中不断地循环，从而起到冷却的效果。励磁电流通过主励和副励后，通过碳刷，流过发电机的滑环。通过分析可知，滑环与碳刷是构成励磁电流传输的两大核心部件。这两个部件是全机的弱点，一旦发生问题，将导致全机停转，因此必须引起足够的重视。在电力公司中，从事电器运转与维护的工作人员，必须掌握处理突然发生的碳刷环火的能力。
2原因分析
造成发电机环火的原因很多，因此，充分、深刻地认识故障成因，是防止和处理环火故障的前提。以下从碳刷环的工作特性出发，探讨造成环火的主要原因。
（1）在发电机运转过程中，由于一些碳刷的表面发生氧化反应，使其接触电阻增加，从而使流动的电流不均衡。而当有一些碳刷经过大量的电流时，刷身会发生膨胀，使其在刷握中运动不够敏捷。最后，刷身被彻底卡住，从而使电流更加不均衡。这样的一个恶性循环，使得滑环和碳刷温度都会急剧上升，从而引起碳刷打火，并在很短的时间里就会出现环火。
（2）当碳刷的表面经过磨损后变得比刷握的上端还短时，也就是碳刷经过磨损后变得很短时，由于碳刷导线的绝缘套会卡在刷握的上部边缘，从而减少碳刷和滑环之间的接触压力，因此出现接触不良的情况。在很少几个碳刷能够进行有效的触碰时，这几个碳刷就会出现很大的电流，并在很短的一段时间内，刷辫依次被烧掉，这样就会形成环火。
（3）当炭刷磨损到某一定长度后，炭刷压簧因长期打开而产生压力疲劳，从而造成炭刷的压接不良。在高压力时，炭刷电流较大，在低压力时，炭刷电流较小，或没有电流，如此循环往复，最终产生环火[1]。
（4）如果刷握内壁上沾上脏污，或是因为高温而产生变形，使得炭刷在里面运动时不够灵活，有的炭刷卡在里面无法与滑环相接触，使部分接触的炭刷电流不断增加，这样就产生了一个恶性循环，最后就会出现环火。
（5）滑环椭圆度不得大于0.05毫米，如果滑环椭圆度差，或是因机组振动而造成炭刷跳动时，会有一部分炭刷从滑环表面上脱落，从而导致大量的电流流向与炭刷相接触的炭刷，从而造成环火。
（6）所用炭刷牌号错误或品质差，造成着火，最后造成环火。
（7）滑环的表面不干净，导致炭刷接触不良，从而导致环火。
（8）由于电磁的缘故，例如电枢断线，也会引起环火。
（9）滑环通风孔被堵住，使其无法正常散发热量，从而产生环火现象。
（10）检修结束后，对炭刷架位置的调节不正确，炭刷架的螺栓没有旋紧，炭刷架与滑环之间的间距没有达到有关规范的要求，使接触面积减小，炭刷产生火星，从而引起环火。
3预防措施
（1）定期检查。滑环和碳刷的例行检查，主要有四个方面：①刷辫是否完好无损。②导线有无问题，首先要查看导线有无烧坏、氧化的情况。③主要检查碳刷有无脱辫、跳动等情况。④检查滑环和炭刷是否有沾染，是否有火花。为了保证检查结果的有效性，必须要在黑暗的环境下进行火花的检查。
（2）在设备维修或调整期间，借助于干燥的压缩气体对滑环、刷握和通风道进行全面吹扫和清理。检查滑环的外表面清洁程度和椭圆度的尺寸，确保滑环外表面光滑，其不平度不大于0.5毫米，椭圆度不大于0.5毫米。滑环与刷握之间的间距为2-3毫米。碳刷与刷握之间的缝隙要达到0.10-0.20毫米，不会产生卡滞现象，并且能够进行灵活运动。检查集电环损坏情况，有没有偏摆的现象，如发现有任何不正常情况，必须及时修理，每次修理完毕，都要对滑环进行一次极化调整。如有需要，还需对滑环和引线进行直流电阻测量。并根据测量到的正负滑环、滑环和发电机等部件的转子轴晃动数值，来进一步判定它们的接触状况。如果机组在运行过程中发生振动，可以利用停机的时机进行排除[2]。
（3）在机组的日常运转中，每日都要拉动碳刷刷辫，这样不仅可以及时地知道碳刷有没有被卡住，而且还可以帮助均衡地分配电流；每日在检查滑环的时候，用一块不掉毛的白色布料，将滑环的宽度调整到合适的位置，然后用毛巾将滑环上的油污擦拭干净。当擦拭工作进行时，不要戴手套，并且与旋转部分之间要有一个安全距离。
（4）在每个星期一和星期四，测试并记录发电机中碳刷的电流及温度。并更换测量值小于20 A的炭刷。并且一次替换碳刷的数量不得多于总次数的三分之一。
（5）衡压簧每年换1次，运行中若有压力下降的情况，应立即进行更换，避免因压力疲劳引起的压力下降，确保压力在标准范围内。
（6）如果碳刷的下表面和刷握上边缘平齐，应立即进行更换，以防止由于碳刷太短引起的压簧压力下降[3]。
（7）在机组正常运转期间，要对轴电压进行按月测量。
（8）注意管理发动机油档，对油挡有无漏油情况进行定期检查。
结束语：综上所述，发电机是电厂的关键设备，其工作状况是否良好直接关系到整个机组的安全运行。而作为发电机“咽喉”的炭刷，其工作状况将对发电机的安全运行起到至关重要的作用。因此，在准确分析碳刷故障的成因之后，需要有目标地进行处理。而当事故发生时，如何才能做到正确而果断地采用正确的方法和步骤来处理，从而让事故可以被迅速地控制和解决，这就要求有关工作人员全面了解多种事故原因，并以自身的丰富经验为基础，给出有效的预防措施。
参考文献：
[1]戚慧茗.汽轮发电机接轴碳刷的异常分析及改造[J].机电信息,2022(24):59-62.
[2]孙杰,邓敏琪,徐方,司金海,陈涛.水力发电机碳刷温度场分析及其在碳刷温度在线监测应用[J].炭素,2022(04):38-46.
[3]杜潇,李小景,杨成文,曹生平.发电机滑环碳刷系统常见故障原因及应对措施[J].盐科学与化工,2022,51(10):49-51.
