阅读说明：本技术 抽水蓄能电机滑环结构 (Slip ring structure of pumped storage motor ) 是由 *** 于 2020-07-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种抽水蓄能电机滑环结构,集电环在轴向设置为一个是正极环、一个负极环,正、负极环之间设置有绝缘套,两者之间处于绝缘状态,在集电环外侧配合设置碳刷；正极环、负极环外侧配合设置的碳刷为轴向分布的两层正极碳刷、负极碳刷,正极碳刷与正极环接触时形成导电通路,负极碳刷与负极环接触时形成导电通路；所述的正极碳刷、负极碳刷可自动进退,两层正极碳刷在使用时分别与正极环接触,两层负极碳刷在使用时分别与负极环接触。本发明的结构,实现发电和抽水时分别各自使用不同碳刷组,并分别与正极环和负极环接触形成各自的导电通路,能够防止发电与抽水时因转轴的转向变化使碳刷产生的向左或右偏移。(The invention discloses a slip ring structure of a pumped storage motor, wherein a collecting ring is axially provided with a positive electrode ring and a negative electrode ring, an insulating sleeve is arranged between the positive electrode ring and the negative electrode ring, the positive electrode ring and the negative electrode ring are in an insulating state, and the outer side of the collecting ring is provided with a carbon brush in a matching way; the carbon brushes arranged outside the positive electrode ring and the negative electrode ring in a matched mode are two layers of positive electrode carbon brushes and negative electrode carbon brushes which are distributed axially, a conductive path is formed when the positive electrode carbon brushes are in contact with the positive electrode ring, and a conductive path is formed when the negative electrode carbon brushes are in contact with the negative electrode ring; the positive carbon brush and the negative carbon brush can automatically advance and retreat, the two layers of positive carbon brushes are respectively contacted with the positive ring when in use, and the two layers of negative carbon brushes are respectively contacted with the negative ring when in use. The structure of the invention realizes that different carbon brush groups are respectively used during power generation and water pumping, and are respectively contacted with the positive electrode ring and the negative electrode ring to form respective conductive paths, so that the left or right deviation of the carbon brush caused by the steering change of the rotating shaft during power generation and water pumping can be prevented.)

抽水蓄能电机滑环结构

技术领域

本发明涉及一种水轮发电机的滑环，具体涉及一种抽水蓄能电站发电机机组的滑环结构。

背景技术

抽水蓄能水轮发电机组，是“移峰填谷”式水轮发电机组，又称蓄能式水电站。抽水蓄能电站利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库，在电力负荷高峰期再放水至下水库发电的水电站。它可将电网负荷低时的多余电能，转变为电网高峰时期的高价值电能，还适于调频、调相，稳定电力系统的周波和电压，且宜为事故备用，还可提高系统中火电站和核电站的效率。

现有抽水蓄能电站的抽水蓄能机组布置有单涡轮结构，抽水时与发电时机组的转向会发生变化，转轴的转动方向是相反的；如果设发电时转轴的转动方向是顺时针方向，则抽水时转轴的转动方向是逆时针方向；转轴带动集电环同步同向转动；通常情况下，电机的滑环系统的碳刷与集电环是活动接触，在集电环旋转方向从顺时针方向变换为逆时针方向，或者从逆时针方向变换为顺时针方向时，碳刷会随着集电环的转动方向发生角度偏移。如图1、2、3所示，随着集电环的转动方向变化，碳刷10从垂直集电环11方向，变换为向左或右偏移，碳刷向左或右偏移的角度最大可能达到1°，一般也可能偏移达到0.5°左右；由于碳刷10向左或向右偏移后与集电环11之间不再是垂直接触关系，导致碳刷与集电环之间接触面减少，首先改变了两者之间的电阻，且使两者之间的电阻变化无规律，随机变化；其次，碳刷与集电环之间局部产生较大磨损，形成多个或大或小的磨损面，使两者之间的接触面产生不利的变化；更严重的是两者之间可能出现线性接触，导致电流密度增大，易导致碳刷过热，产生打火现象，这会反作用在碳刷或集电环上，使两者的磨损加快，降低碳刷或滑环使用寿命等。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种能够防止发电与抽水时因集电环的转向变化使碳刷向左或右偏移、发电与抽水时分别各自使用不同碳刷的抽水蓄能电机滑环结构。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

抽水蓄能电机滑环结构，包括集电环，集电环在轴向设置为两个圆环，一个是正极环，第二个负极环，正极环与负极环之间设置有绝缘套，保证两者之间处于绝缘状态，在集电环外侧配合设置碳刷；其特征在于，正极环外侧配合设置的碳刷为轴向分布的两层正极碳刷，正极碳刷与正极环接触时形成导电通路；负极环外侧配合设置碳刷，所述碳刷为轴向分布的两层负极碳刷，负极碳刷与负极环接触时形成导电通路；所述的正极碳刷、负极碳刷可自动进退，两层正极碳刷在使用时分别与正极环接触，两层负极碳刷在使用时分别与负极环接触。

这样的结构，实现发电和抽水时分别各自使用不同碳刷组，并分别与正极环和负极环接触形成各自的导电通路，能够防止发电与抽水时因转轴的转向变化使碳刷产生的向左或右偏移。

进一步地，每个正极碳刷、负极碳刷分别与一个碳刷移动装置连接，可以在碳刷移动装置带动下往复移动。这样，方便快速、自动控制正极碳刷、负极碳刷的移动，提高整机效率。

进一步地，正极环的厚度，不小于两个正极碳刷的厚度之和。这样能够

使两个正极碳刷保持与正极环的良好接触。

进一步地，正极环在轴向设置为两个相连通的第一正极环片和第二正极环片，第一正极环片和第二正极环片分别与一个正极碳刷的厚度对应，分别与一个正极碳刷接触；负极环在轴向设置为两个相连通的第一负极环片和第二负极环片，第一负极环片和第二负极环片分别与一个负极碳刷的厚度对应，分别与一个负极碳刷接触。

进一步地，两个正极环片之间，以及两个负极环片之间，通过铜排连接导通。

进一步地，在轴向上、下排列的正极环和负极环，通过若干个周向布置的绝缘螺杆连接，并通过螺母锁紧固定。

总之，本发明的抽水蓄能电机滑环结构，具有如下有益效果：

1、实现发电和抽水时分别各自使用不同碳刷组，能够防止发电与抽水时因转轴的转向变化使碳刷产生的向左或右偏移；

2、可实时调整通电碳刷的数量；

3、有效防止碳刷与集电环的角度偏移，防止碳刷和集电环接触面积减少，保证碳刷和集电环接触面积在工艺要求的范围内；尤其能够避免碳刷和集电环之间出现线性接触的不利状况；

4、预防碳刷过热、打火，局部产生高温；

5、防止碳刷磨损过快，延长其使用寿命。

附图说明

图1为现有技术中碳刷和集电环之间处于垂直状态的结构示意图；

图2为现有技术中集电环顺时针转动使碳刷处于向右偏移状态的结构示意图；

图3为现有技术中集电环反时针转动使碳刷处于向左偏移状态的结构示意图；

图4是本发明碳刷与集电环配合结构第一种实施例示意图；

图5是第一种实施例另一种工作状态示意图；

图6是本发明碳刷与集电环配合结构第二种实施例示意图；

图7是第二种实施例工作状态示意图。

图中：1—集电环，2—碳刷，3—绝缘套，4—绝缘螺杆，5—螺母， 11—正极环，12—负极环，21—正极碳刷，22—负极碳刷。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图4、5、6、7所示，本发明提供的抽水蓄能电机滑环结构，包括集电环1，集电环1在轴向设置为两个圆环，一个是正极环11，第二个负极环12，正极环11与负极环12之间设置有绝缘套3，保证两者之间处于绝缘状态，在集电环1外侧配合设置碳刷2；其特征在于，正极环11外侧配合设置的碳刷2为轴向分布的两层正极碳刷21，即为轴向上下布置的两个，正极碳刷21与正极环11接触时形成导电通路；负极环12外侧配合设置碳刷2，所述碳刷2为轴向分布的两层负极碳刷22，即为轴向上下布置的两个，负极碳刷22与负极环12接触时形成导电通路；

所述的正极碳刷21、负极碳刷22可移动式，即能够自动进退，轴向分布的两层正极碳刷21在使用时分别与正极环11接触，轴向分布的两层正极碳刷22在使用时分别与负极环12接触，形成导电通路。

作为更进一步的改进，每个正极碳刷21、负极碳刷22分别与一个碳刷移动装置连接，可以在碳刷移动装置带动下往复移动实现自动进退，每个正极碳刷21分别靠近正极环11而接触，或者远离正极环11而脱离接触；每个负极碳刷22分别靠近负极环12而接触，或者远离负极环12而脱离接触。

在轴向上、下排列的正极环11和负极环12，通过若干个周向布置的绝缘螺杆4连接，并通过螺母5锁紧固定。

如图4、5所示的第一种实施例结构，正极环11在轴向与两层正极碳刷21对应，负极环12在轴向与两层负极碳刷22对应，即正极环11的厚度，不小于（大于或等于）两层正极碳刷21的厚度之和，两个正极碳刷21分别与正极环11的外表面接触。

如图6、7所示的第二种实施例结构，正极环11在轴向设置为两个相连通的正极环片，即第一正极环片111和第二正极环片112，第一正极环片111和第二正极环片112分别与一层正极碳刷21的厚度对应，其厚度不小于一个正极碳刷21的厚度，分别与一层正极碳刷21接触；负极环12在轴向设置为两个相连通的负极环片，即第一负极环片121和第二负极环片122，第一负极环片121和第二负极环片122分别与负极碳刷22的厚度对应，其厚度不小于负极碳刷22的厚度，分别与一层负极碳刷22接触。两个正极环片之间，以及两个负极环片之间，通过铜排连接导通，或者直接相连接导通。

带动碳刷移动的碳刷移动装置，可以有多种结构；本发明提供一种具体的结构，是本发明人之前申请的名称为“发电机碳刷组件的自动移动装置”，专利号为ZL201610650563.4的中国发明专利；或者只采用这个“发电机碳刷组件的自动移动装置”的机械结构部分，其控制部分不采用在碳刷上设置温度传感器和电流传感器、分别将温度信号和电流信号输送到PLC控制装置的控制结构，而采用适合本发明抽水、发电两种工况的电控结构。

本发明的工作原理：针对电机抽水、发电的不同工况，由于在抽水、发电时电机转轴的转动方向是相反的，故在本发明第一种、第二种实施例中，均具有两层（或以上，根据电机的实际功率等，可以相应增加数量）正极碳刷21、两层负极碳刷22，而且是上下分层排布的，还能在碳刷移动装置带动下移动，可以实现在抽水时使用一套碳刷，发电时使用另一套碳刷，有效避免集电环正反转导致的碳刷偏移，防止碳刷和集电环接触面积减少，保证碳刷和集电环接触面积在合理的范围内。

本发明的工作过程：针对电机抽水、发电的不同工况，如处于发电工况时，采用图中所示的一组碳刷2，即一个正极碳刷21和一个负极碳刷22（图中的A1与A2），形成导电通路，其只与集电环处于正向转动状态下配合（如顺时针转动）；处于抽水工况时，采用图中所示的另外一组碳刷2，即另一个正极碳刷21和另一个负极碳刷22（图中的B1与B2），形成导电回路，其只与集电环处于反向转动状态下配合（如逆时针转动）；本发明的碳刷限定为两组，一组只与顺时针转动的集电环配合（A1与A2），另一组只与逆时针转动的集电环配合（B1与B2）。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。