武玉才，李永刚，冯文宗

（华北电力大学，河北 保定 071003）

0 前言

励磁电流由碳刷、集电环输送至发电机励磁绕组，碳刷和集电环的工作状态好坏关系到发电机能否安全、稳定运行。大型汽轮发电机碳刷与集电环接触表面线速度在100m/s左右，接触可靠性下降。

发电机的故障统计表明：碳刷、集电环故障属于多发性故障[1-10]，主要包括碳刷跳动故障（碳刷压紧力不当、松动、转轴偏心、集电环椭圆度超标、集电环表面有凹凸点或灼伤等）、碳刷电流分布不均（碳刷质量不合格、恒压弹簧压力不够或不匀、不同型号的碳刷混用、碳刷与滑环的接触不好及刷辫与碳刷的接触不良等）。以上故障若不能及时发现并妥善处理，可能导致碳刷与集电环之间出现火花甚至产生集电环火，造成励磁电压和电流不稳、系统功率波动等一系列问题[11-13]，电流热效应可能进一步烧损碳刷、刷辫及刷架，损伤滑环，造成一点接地[14-18]。

碳刷、集电环工作状态恶化的一个早期特征是碳刷与集电环之间接触电阻的反复变化及各碳刷电流分配的变化。针对这一特征，本文研究了碳刷、集电环工作状态恶化产生的电气和磁场特征，提出利用磁场探测技术评估碳刷、集电环工作状态的方法。

1 发电机碳刷、集电环故障的建模与分析

对于静止励磁发电机，正、负极集电环各通过一个径向导电杆与转轴中心的正、负极轴向导电杆相连，轴向导电杆到达转子绕组位置后再通过两个径向导电杆分别连接励磁绕组的两端。……