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摘要
碳刷和滑环是发电机励磁系统的重要组成部分。由于滑环和碳刷之间存在摩擦且有励磁电流通过，系统异常时易引起过热，对两者寿命和性能造成严重的影响，甚至危及机组运行安全。碳刷和滑环的温度监测对保障发电机正常运行和及时发现故障具有重要的意义。然而滑环和碳刷摩擦面温度很难采用光纤传感器等直接测量。本文基于有限元分析方法对碳刷系统进行三维温度场分析。根据碳刷系统的运行特性，建立了旋转摩擦生热和系统对流散热作用下的三维温度场模型。在给出基本假设和边界条件的基础上，分析了碳刷后端面温度与摩擦面温度之间的关系，探讨了热对流及环境温度影响，获得了包含热对流和环境温度参数的后端面温度与摩擦面温度关系式，提出由监测碳刷后端面温度外推摩擦面温度的方法。相关研究对实现水力发电机碳刷的在线温度监测及保障机组安全运行具有指导意义。
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