專利名稱：發電機碳刷集電環系統故障模擬裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種可模擬靜止勵磁發電機碳刷集電環系統多種典型故障的實驗裝置，屬電機技術領域。
背景技術：
靜止勵磁發電機的碳刷集電環系統是發電機最為關鍵和脆弱的環節之一，該系統故障在發電機的所有故障中占有較大的比例，由該故障引起的發電機停機檢修實例較多，造成的經濟損失較為嚴重。目前國內外對碳刷集電環系統的故障特征掌握得還不夠清楚，因此有必要設計一種發電機碳刷集電環系統典型故障的模擬裝置，以便進一步研究該類故障的電、磁、熱等特性，為實施靜止勵磁發電機故障的在線監測，及時準確地預測故障，防止災難性事故的發生奠定基礎。
實用新型內容本實用新型的目的在于針對現有技術之弊端，提供一種結構簡單、功能齊全的發電機碳刷集電環系統故障模擬裝置。本實用新型所述問題是以下述技術方案實現的:一種發電機碳刷集電環系統故障模擬裝置，它包括靜止勵磁發電機，所述靜止勵磁發電機的勵磁側轉軸上設有一個正極集電環和多個模擬不同典型故障的負極集電環，所述正極集電環經正極碳刷與勵磁電源的正極連接，每個負極集電環依次經與之對應的負極碳刷和選擇開關與勵磁電源的負極連接。上述發電機碳刷集電環系統故障模擬裝置，所述負極集電環設置五個，分別為模擬碳刷壓力及電阻不均勻故障的集電環、模擬碳刷刷握松動故障的集電環、模擬表面缺陷故障的集電環、模擬偏心故障的集電環和模擬表面污染故障的集電環上述發電機碳刷集電環系統故障模擬裝置，所述表面污染集電環外部設有密封盒，所述密封盒的上部設有污染物入口，下部設有廢物收集口，在表面污染集電環與其它集電環之間設有污染物隔離擋板。上述發電機碳刷集電環系統故障模擬裝置，所述正極碳刷設置兩個，二者并聯連接且分別位于正極集電環的兩側；每個負極集電環對應兩個負極碳刷，兩個負極碳刷并聯連接且分別位于該負極集電環的兩側。上述發電機碳刷集電環系統故障模擬裝置，設置在靜止勵磁發電機的勵磁側轉軸上的一個正極集電環和多個模擬不同典型故障的負極集電環也可以由一個負極集電環和多個模擬不同典型故障的正極集電環代替。本實用新型在靜止勵磁發電機的勵磁側轉軸上設置了多個模擬不同典型故障的集電環一碳刷組，可通過實驗獲取碳刷集電環系統在各種典型故障下的電、磁、熱等狀態信息和故障特征，為碳刷集電環系統故障的在線監測奠定了基礎。以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。
圖1是碳刷集電環系統故障模擬裝置主視圖；圖2是碳刷集電環系統故障模擬裝置左視圖；圖3是碳刷集電環系統故障模擬裝置俯視圖。圖中各標號清單為:1、支架；2、壓力調節螺釘；3、彈簧；4、刷握；5、碳刷；6、正極集電環；7、負極集電環；8、污染物隔離擋板；9、密封盒；10、絕緣支架；11、閂卡；12、轉軸；K、選擇開關。
具體實施方式
參看圖2，在不改變發電機主體結構的基礎上，加長勵磁側轉軸12的長度，在該側轉軸12上平行布置6個集電環，其中內端集電環用作正極集電環，其他五個集電環并聯用作負極集電環(也可以將內端集電環用作負極集電環，其他五個集電環并聯用作正極集電環)。在每個集電環外圓的水平位置各安置兩個碳刷5，形成五個負極集電環一碳刷組，根據實驗目的，每一組具有各自的特點，可以分別模擬不同類型的故障。發電機運行過程中只需關斷五組并聯支路中的四條支路，保留可以模擬特定類型故障的集電環一碳刷組的正常連接，即可完成該故障的模擬實驗。可以模擬的故障類型包括5類，分別為:1、碳刷壓力及電阻不均勻故障；2、集電環偏心故障；3、集電環表面缺陷故障；4、電刷刷握松動故障；5、集電環表面污染(包括粉塵、油污和碳粉等)。第I個集電環一碳刷組用于模擬碳刷壓力及電阻不均勻故障，模擬方法較為簡單，旋轉碳刷5的壓力調節螺釘2即可改變彈簧3的長度，從而改變施加在碳刷5上的壓力。第2個集電環一碳刷組用于模擬集電環偏心故障,該集電環內圓圓心在轉軸12的軸線上，外圓圓心則不在轉軸12的軸線上，轉子旋轉過程中偏心的集電環就會擠壓碳刷5，使之沿集電環徑向做周期性往復運動，達到了模擬偏心故障的效果。第3個集電環一碳刷組用于模擬集電環表面缺陷故障，在集電環上設置一些凹坑或者凸點，每當碳刷5經過此處時都會發生接觸阻抗的變化。第4個集電環一碳刷組用于模擬電刷刷握松動故障，相對于其它組，適當增大該組碳刷5與刷握4的配合間隙，為碳刷與集電環高速的摩擦接觸創造了松動空間，增加了碳刷切向運動概率。第五個集電環一碳刷組用于模擬集電環表面污染。該故障的模擬過程中污染物可能對臨近的碳刷集電環組造成污染，因此專門設置了用于隔離粉塵的透明塑料密封盒9和污染物隔離擋板8，在密封盒9上端開一個用于噴撒碳粉或油霧等物質的污染物入口，在下端開一個廢物收集口，在密封盒9和污染物隔離擋板8的防護下，污染物不會對其它碳刷集電環系統造成影響。
權利要求1.一種發電機碳刷集電環系統故障模擬裝置，其特征是，它包括靜止勵磁發電機，所述靜止勵磁發電機的勵磁側轉軸(12)上設有一個正極集電環(6)和模擬不同典型故障的多個負極集電環(7)，所述正極集電環(6)經正極碳刷與勵磁電源的正極連接，每個負極集電環(7)依次經與之對應的負極碳刷和選擇開關(K)與勵磁電源的負極連接。
2.根據權利要求1所述的一種發電機碳刷集電環系統故障模擬裝置，其特征是，所述負極集電環(7)設置五個，分別為模擬碳刷壓力及電阻不均勻故障的集電環、模擬碳刷刷握松動故障的集電環、模擬表面缺陷故障的集電環、模擬偏心故障的集電環和模擬表面污染故障的集電環。
3.根據權利要求2所述的一種發電機碳刷集電環系統故障模擬裝置，其特征是，所述表面污染集電環外部設有密封盒(9)，所述密封盒(9)的上部設有污染物入口，下部設有廢物收集口，在表面污染集電環與其它集電環之間設有污染物隔離擋板(8)。
4.根據權利要求3所述的一種發電機碳刷集電環系統故障模擬裝置，其特征是，所述正極碳刷設置兩個，二者并聯連接且分別位于正極集電環(6)的兩側；每個負極集電環(7)對應兩個負極碳刷，兩個負極碳刷并聯連接且分別位于該負極集電環(7)的兩側。
5.根據權利要求4所述的一種發電機碳刷集電環系統故障模擬裝置，其特征是，設置在靜止勵磁發電機的勵磁側轉軸(12)上的一個正極集電環(6)和多個模擬不同典型故障的負極集電環(7)也可以由一個負極集電環(7)和多個模擬不同典型故障的正極集電環(6)代替。
專利摘要一種發電機碳刷集電環系統故障模擬裝置，它包括靜止勵磁發電機，所述靜止勵磁發電機的勵磁側轉軸上設有一個正極集電環和多個模擬不同典型故障的負極集電環，所述正極集電環經正極碳刷與勵磁電源的正極連接，每個負極集電環依次經與之對應的負極碳刷和選擇開關與勵磁電源的負極連接。本實用新型在靜止勵磁發電機的勵磁側轉軸上設置了多個模擬不同典型故障的碳刷集電環系統，可通過實驗獲取碳刷集電環系統在各種典型故障下的電、磁、熱等狀態信息和故障特征，為碳刷集電環系統故障的在線監測奠定了基礎。
文檔編號G01R31/34GK203054198SQ201320027629
公開日2013年7月10日 申請日期2013年1月20日 優先權日2013年1月20日
發明者武玉才, 張文靜, 李永剛, 李和明 申請人:華北電力大學(保定)