集电环和电刷，是同步电机重要的小部件，它起着励磁系统对交流机磁场绕组供电的桥梁与通道的作用，因此正确使用和维护，无疑是水电站极为重要的一项工作。集电环和电刷的工作机理相当复杂，目前这方面专论不多，我们通过如下三点阐述：
       1、滑动点接触
       在电机运行时，集电环与电刷是一对滑动接触件，它们似乎是滑动而接触，但由于旋转时两者之间产生气动薄膜，其浮托力将电刷稍稍托起，从而形成气隙。气隙间又会沾附上粉状的电刷、集电环材质的颗粒的灰分（又称孔隙）。因而，两者之间实质上是由许多点组成的滑动点接触。各点的位置又伴随着集电环的旋转而移动，在每一个瞬间，尽管旧的点消失了，然而又产生新的点，所以总是保持一定的平衡状态。诚然，接触点的总和只占总面积的一个极小部分。
       集电环和电刷的这一滑动点接触特性，早已为实践所证实。我们从实际观察到：几乎所有运行电机的集电环表面都呈现无规则的形状，即使运行良好的集电环其表面也只能是相对的光滑，而不是绝对的平整。
       2、特殊的振动接触
       由于电机制造和集电环装配等工艺上的原因，集电环在旋转中不可避免地存在着不同程度的偏摆现象，从而引起电刷的径向振动，这就使集电环和电刷的滑动接触具有特殊的振动接触特性。之所以谓之“特殊”是因为所有电机的这种振动的频率的振幅都不尽相同。
       电刷工作时的振动，通常称为机械振动，它对电刷下火花与电弧的产生的扩展起着促进作用，对电机运行极为不利，在制造和安装时应力求使其降到最低水平。通过对运行电机集电环表面的仔细观察，往往可以发现一些电机集电环表面残留下的与电刷截面相仿的烙印，这就是振动瞬间较大的电流灼伤的痕迹。
       3、阳极化和电子流导电
       由于上述滑动点的接触和特殊的振动接触的客观存在，接触层内极小接触点中的电流密度过大，使其局部过度灼热，因而造就了铜碳阳极化和正离子在接触层内运动的条件。致使热游离和正离子发射，如果离子速度足够高，还会发生碰撞电离，在接触点之间的空气隙内形成电弧导电，此时接触层电流的主要部分就具有电子流形式。
       热游离和正离子发射的结果，致使集电环和电刷以材料的分子状态逸出，从而加速了集电环的损耗—电腐蚀。

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