CN105340139B - 用于尤其在风力设备中导出接地电流的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于导出接地电流的装置，尤其用于风力设备中，由电机导出接地电流，该装置具有安装在电机转子上的接地环以及接地的滑动接触元件，所述滑动接触元件与所述接地环接触。其设置为：所述滑动接触元件具有表观密度为1.1‑1.4g/cm3的碳刷，并且所述碳刷具有由银制得的金属嵌入，其中，银含量处于1％和8％之间。

Description

用于尤其在风力设备中导出接地电流的装置
技术领域
本发明涉及一种用于导出接地电流的装置，尤其用于风力设备中，由电机导出接地电流，该装置具有安装在电机转子上的接地环以及接地的滑动接触元件，该滑动接触元件与所述接地环接触。
背景技术
类属形式的装置已经为公众所知。
在电网运行中使用大型电机情况下以及在变流器运行中使用电机情况下，会出现轴电压。只要这些轴电压超过约4V范围中确定的阈值(峰值电压)，那么在轴承的动液压的、仅微米(μm)厚的绝缘油膜中出现电击穿。所述电击穿损坏运转面并且导致电腐蚀，该电腐蚀会明显减少静态的轴承寿命。
此外，在变流器机器中通过所谓的共模电压引起轴电压。与三相电网相反，在变流器出口上三个相的电压矢量不会在任何时间点都消除到零。这种技术上造成的残余电压被称作共模电压。经由由线路电感和机器电容组成的振荡回路，通过共模电压的脉冲施加轴电压作为被强阻尼的电振荡。被称之为振荡的频率处在30至50kHz的范围内并且单个电压峰值的重复频率相应于变流器时钟频率处于2至3kHz范围内。
在转子馈给式风力异步发电机中，变流器经由滑动环直接处在转子上。
专利DE 2010 039 065 A1中公开了一种所谓的轴接地，用于导出轴承电流，即所述轴承电流不通过轴承引导。在此情况下，在该轴上设置接地环，该接地环与滑动接触元件接触，该滑动接触元件接地连接。已经公知的所述滑动接触元件由金属石墨刷或金属石墨-天然石墨层刷构成。
已证实的是，在使用金属石墨刷或金属石墨-天然石墨层刷的情况下，在用于导出接地电流的装置上出现相对快的磨损。在此情况下，接地环和接触轨上一般会出现斑块以及接地环和接触轨上出现烧灼和金属沉积。接地环与滑动接触元件之间使用微电弧，这些微电弧导致所述接地环的腐蚀。接地环的以及与所述接地环接触的滑动接触元件的由此产生的机械磨损导致经由接触配对件的电压降的提高。由此存在轴电流不通过用于导出接地电流的装置，而是通过轴承导出的危险，这些轴承由此又会经受本身要阻止的磨损。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种类属形式的用于导出接地电流的装置，该装置的特征在于简单的结构并且为磨损少并且确保了高频率电流的可靠导出。
根据本发明，该目的是通过具有权利要求1中所述特征的装置得以实现。所述滑动接触元件具有表观密度为1.1g/cm3至1.4g/cm3的碳刷，并且所述碳刷具有由银制得的金属嵌入，其中，银含量处于1％至8％之间。因此，赋予碳刷高弹性是可能的。通过该相对于已知的金属石墨刷很低的表观密度会实现，碳与金属嵌入确保了滑动接触元件与接地环的良好的、电的和机械的接触并且以非常恒定的摩擦系数在全部负载范围上具有高的长时间运行强度。例如，所述摩擦系数在0.15至0.20之间的范围中。摩擦系数在不同的运行条件和环境条件下保持恒定。
接地环的、也就是与滑动触点产生接触的接触轨的磨损被减少到绝对最小值。
在不同运行条件和环境条件下，通过添加银出现均匀和小的电压降。具有根据本发明的表观密度的、具有金属嵌入的碳刷同样具有前面所描述的优点。通过具有低密度和恒定的高摩擦值的石墨与在结构中很低的银含量的根据本发明所找到的组合实现了石墨原料的弹性和摩擦因数保持获得，其中，低的银量仅很小地影响密度，但是同时造成电压峰值的明显减少。由此可以从轴可靠导出高频电流。从而可靠地保护了轴承并且轴承由此具有大的静态寿命。
总之，用于检查或更换滑动接触元件和/或接地环的维护时间段可以明显延长。由此，尤其在使用风力设备中的转子馈给异步发电机的情况下，基于经常很难的可接触性，例如在离岸应用的情况下获得了明显的、经济上的优点。
在本发明的一个优选实施方式中设置为，具有金属嵌入的碳刷的表观密度处在1.15-1.30g/cm3、尤其是1.2-1.28g/cm3之间。已证实的是，在该表观密度下可以实现具有已提到的优点的非常恒定的摩擦系数。
该目的还通过具有权利要求中所述特征的具有金属嵌入的碳刷来解决。滑动接触元件与风力设备中的电机的接地环接触，通过用于该滑动接触元件的具有金属嵌入的碳刷具有1-1.4g/cm3、优选1.15-1.30g/cm3、尤其是1.2-1.28g/cm3的表观密度，有利地可行的是，使用于导出风力设备中的接地电流的已经存在的装置配备有根据本发明的具有金属嵌入的碳刷。由此显著地延长了电机轴承的静态寿命。维护时间段和由此与之相关的结构可以明显被减小。
本发明的其它的优选实施方式从其余的、在从属权利要求中所述特征中获得。
附图说明
接下来，参考附图在实施例中对本发明进行了更详细解释，该附图示意性示出了用于导出接地电流的装置。
具体实施方式
图1示出了用于导出接地电流的总体上以10标示的装置。该装置10包括接地环12，该接地环12设置在轴14上。该轴14是电机转子的组成部件，尤其是用于风力设备的转子馈给式异步发电机的转子的组成部件。转子馈给式异步发电机的结构和作用方式一般是已知的，因此在本说明书的范畴内不再详细探讨。
给所述接地环12配置滑动接触元件16，该滑动接触元件16包括具有金属嵌入的碳刷18。具有金属嵌入的碳刷18通过在这里示出的线路20与地电位连接。
具有金属嵌入的碳刷18与接地环12接触。这类布置方案本身是已知的。
根据本发明设置为：具有金属嵌入的碳刷18具有1.2-1.28g/cm3的表观密度。此外，金属石墨刷18具有2.5％-5％银含量之间的银渗入。
通过低密度和银含量，在恒定的摩擦系数之外也获得了小的电压降，也就是实现具有金属嵌入的碳刷18与接地环12之间的低接触电阻。
为了获得所述银渗入，银溶液被注入到具有低的表观密度的、具有金属嵌入的碳刷18中，然后银通过化学-热力过程被析出。为此，银没有被熔融。银含量针对具有金属嵌入的碳刷18的电流传导性而言仅扮演了次要的角色。相对于没有以银浸入的、具有金属嵌入的碳刷，金属石墨刷18中5％的银含量造成经过装置10的电压降下降50％并且2.5％的银含量造成装置10中的电压降下降25％。
银渗入由此附加于具有金属嵌入的碳刷18的本身已经根据本发明所设置的低表观密度引起了其它的优点。
尤其是获得了高的脉冲电流强度。在空转运转时，该脉冲电流强度例如为0A/cm2，并且在负载时为20A/cm2。通过小的密度，所述具有金属嵌入的碳刷18具有高弹性，该高弹性导致恒定的摩擦系数。例如通过低的灰含量，例如具有金属嵌入的所使用的碳刷中的例如0.8％的灰含量能够获得小的密度。
总之可以因此确定，通过具有低密度的、针对具有金属嵌入的碳刷18的高弹性刷原料获得了与刷原料中的小的银含量结合的稳定摩擦因数并获得了低的电压降。由此获得了接地电流的装置导出的维护少的运转行为，其具有带金属嵌入的碳刷18的低磨损和接地环12的低磨损。
附图标记
10 装置
12 接地环
14 轴
16 滑动接触元件
18 具有金属嵌入的碳刷
20 线路

Claims (2)

1.一种用于导出接地电流的装置，其用于风力设备中，由电机导出接地电流，所述
装置具有安装在电机转子上的接地环以及接地的滑动接触元件，所述滑动接触元件与所述接地环接触，
其特征在于，
所述滑动接触元件(16)具有表观密度为1.2-1.28g/cm3的碳刷，并且所述碳刷(18)具有由银制得的金属嵌入，其中，银含量为2％至5％之间。
2.一种具有金属嵌入的碳刷(18)，其用于滑动接触元件(16)，所述滑动接触元件能够与风力设备中的电机的接地环(12)接触，
其特征在于，
所述碳刷(18)的表观密度为1.2至1.28g/cm3并且银含量为2％至5％之间。
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