[发明专利]水轮发电机偏心振摆下碳刷与集电环载流摩擦磨损模拟试验装置及方法

说明书

本发明提供了水轮发电机偏心振摆下碳刷与集电环载流摩擦磨损模拟试验装置及方法，它包括用于支撑安装整个装置的支架系统；所述支架系统上固定安装有用于提供动力的驱动系统，所述驱动系统中间安装有一个偏心轴，偏心轴通过联轴器与主轴相连，在主轴的输出端安装有两个相同大小的集电环；所述集电环的环面设置四个相同型号的碳刷；多个所述碳刷分别安装在支撑板上的刷握里，刷握通过螺栓与支撑板固定连接；所述集电环和多个碳刷与电流加载系统相连；另外还包括用于采集实验数据的测试系统。能够更换不同偏心距的偏心轴和更换不同刚度的弹簧进行偏心振摆下碳刷与集电环载流模拟试验的载流摩擦磨损试验机。

技术领域

本发明涉及水轮发电机偏心振摆下碳刷与集电环载流摩擦磨损模拟试验装置，属于涉及摩擦磨损试验装置领域。

背景技术

水轮发电机碳刷/集电环是将水轮发电机组励磁电流导入转子绕组的关键部件。碳刷由恒压弹簧固定在刷握上与集电环环面滑动摩擦接触，水轮发电机组在实际运行的过程中，由于转子质心与其旋转中心存在一定的偏心距，转子在旋转时会产生偏心摆振，在此偏心振摆的影响下，碳刷与集电环的接触特性会产生一定的动态响应，由于碳刷是采用恒压弹簧提供压力与集电环接触，当集电环在转子偏心的影响下旋转时，碳刷与集电环之间可能会产生短暂的失接触现象，由此会出现碳刷异常磨损以及电弧放电导致碳刷打火、集电环环面烧蚀的问题。

目前，根据现场实际调研，我国各类大小型水轮发电机组在运行时机组都会存在一定的摆动，由此导致的碳刷打火现象也时有发生，但是产生打火现象的具体原因目前还尚不明确，相关文献表明，可能是由于摩擦产生的高温导致碳粉燃烧，也有可能是碳刷与集电环短暂的失接触而产生的电弧放电，为了具体研究这一问题，迫切需要设计出一种能够模拟水轮发电机转子偏心摆动的载流摩擦磨损试验机，用于偏心摆动下碳刷与集电环的接触特性研究，并且可以通过改变偏心距与弹簧刚度来进一步研究碳刷与集电环的失接触问题，为碳刷与集电环的结构设计提供理论参考。

因此，针对以上情况，设计出一种能够模拟水轮发电机偏心摆动的载流摩擦磨损试验机是非常有必要的。

发明内容

由于目前还没有用于此类测试试验的试验机，本发明设计出一种用于水轮发电机偏心振摆下碳刷与集电环载流摩擦磨损模拟试验装置，本试验台能够模拟水轮发电机组在实际工程运行中出现的机组摆动现象。

本发明所要解决的技术问题是提供解决目前水轮发电机在偏心摆动下出现的碳刷与集电环短暂失接触现象，提出一种能够模拟水轮发电机组偏心振摆的载流摩擦磨损模拟试验装置。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：水轮发电机偏心振摆下碳刷与集电环载流摩擦磨损模拟试验装置，它包括用于支撑安装整个装置的支架系统；所述支架系统上固定安装有用于提供动力的驱动系统，所述驱动系统的主轴输出端安装有集电环；所述集电环的环面分别安装两组且每组四个相同型号的碳刷，分别为阳极碳刷和阴极碳刷；多个所述碳刷分别与安装在刷握支撑板上的刷握接触配合，刷握通过螺栓与刷握支撑板固定，多个所述刷握支撑板分别安装在支架系统的立式支架上；所述集电环和多个碳刷与电流加载系统相连；还包括用于采集实验数据的测试系统。

所述支架系统包括用于固定驱动系统的调速电机的电机支撑板，电机支撑板通过立式支架支撑固定；包括用于安装碳刷刷握的刷握支撑板，刷握支撑板通过立式支架固定。

所述驱动系统包括调速电机，所述调速电机固定安装在电机支撑板上，所述调速电机的输出端通过第一联轴器安装有偏心轴，所述偏心轴输出端通过第二联轴器安装有主轴，所述主轴输出端采用螺纹连接与同轴绝缘环相连，所述同轴绝缘环通过螺栓连接与集电环固定，集电环不与主轴直接接触。

所述刷握内部分别安装有压力传感器、绝缘导线和恒压弹簧；

所述绝缘导线一端通过连接螺钉与碳刷端部相连，碳刷另一端与集电环滑动接触构成摩擦副；