碳刷接觸弧面和滑環(huán)之間作高速相對滑動時，由于碳刷在刷盒內(nèi)會有輕微晃動，因而碳刷弧面半徑略大于滑環(huán)弧面，在接觸面的滑入和滑出兩端形成楔形空間。如圖1所示，發(fā)電機在高速旋轉(zhuǎn)時，粘附于滑環(huán)表面上且隨之高速旋轉(zhuǎn)的空氣層進入滑入端楔形空間，對碳刷產(chǎn)生一個向上的揚力；而在接觸面滑出端的楔形空間，空氣同樣會粘附于滑環(huán)上被帶走，對碳刷的弧面造成氣吸現(xiàn)象，使碳刷受到一個向下的吸力。
由于碳刷兩端受到了方向相反的兩個力的作用，且兩個力不在一條直線上，因而對碳刷產(chǎn)生轉(zhuǎn)動的力矩，使碳刷在刷握里出現(xiàn)歪斜，導(dǎo)致接觸面滑入端的楔形空間變大，滑出端的楔形空間則變小。這種情況下，向上的揚力大于向下的吸力，當(dāng)差值大到克服彈簧壓力和電刷重力時，碳刷便會被被滑環(huán)帶入的空氣托起，在碳刷弧面與滑環(huán)之間形成一層很薄的氣膜，阻止滑環(huán)與碳刷之間的導(dǎo)電。
這種氣墊現(xiàn)象會受到接觸面光潔度的影響，表面越光滑，氣膜越容易形成，所以，無刷勵磁發(fā)電機轉(zhuǎn)子電壓測量碳刷經(jīng)過一段時間的運行后，接觸弧面變得非常光滑，為氣墊現(xiàn)象創(chuàng)造了有利的條件。此外，電擊穿會破壞氣膜的形成，氣膜存在一個最低導(dǎo)通的電流值，即濕電流，當(dāng)通過的電流大于濕電流值時，氣膜被擊穿，成導(dǎo)電狀態(tài)；而如果導(dǎo)通后電流小于濕電流，氣膜便不能被擊穿，處于絕緣狀態(tài)。對于靜態(tài)勵磁系統(tǒng)，通過碳刷的勵磁電流較大，碳刷與滑環(huán)之間很難形成穩(wěn)定的氣膜，然而在無刷勵磁發(fā)電機上，情況則不一樣，因為碳刷的作用只是測量轉(zhuǎn)子電壓，通過的電流很小，不足以擊穿氣膜，所以氣墊現(xiàn)象便會發(fā)生。
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