Щетки сэндвич что это такое
Щетки двигателя (технология «моно») для стиральных машин Bosch и Siemens
| Наименование | Щетки mono |
| Ширина | 12,5 мм |
| Длина | 35 мм |
| Толщина | 5 мм |
| С корпусом/без |  |
Типичные поверхности скольжения коммутаторов (коллекторов).
| Равномерная светлокоричневая патина | Равномерная коричневая патина | Равномерная темнокоричневая патина |
 |  |  |
| Все три изображения патины являются нормальными. В любом случае коллекторы должны хорошо работать. Различный цвет патины обусловлен, кроме прочего, различными материалами угольных щеток.> | ||
| Патина с ярко выраженными полосками | Растрескавшаяся патина со слабым бороздкообразованием | Неравномерная пятнистая патина |
 |  |  |
| Такой рисунок патины зачастую отражает резкую смену напряжения. При отсутствии внешних негативных воздействий, такое состояние может оставаться стабильным. | Плохая циркуляция воздуха, пары масла, пыль, агрессивные газы и т. д. могут привести патину в такое состояние (см. все три рис.) Устраняется улучшением условий эксплуатации или с помощью использования углеродного патинообразующего материала угольной щетки. | Причиной может быть коллектор не круглого сечения, вибрация трения из-за слишком гладкого, полированного коллектора, вибрация машины. |
| Единичные, равномерно и не равномерно распределенные темные пятна. | Пятнистые пластинки с мелкими крапинками. |
 |  |
| Причина: механические повреждения коммутатора. | Встречаются на слишком гладких коммутаторах с высокоомным материалом щетки с небольшим содержанием графита. Из «крапинок» и нарушений контакта могут в дальнейшем могут образоваться пятна. |
| Смазанные пятна и обгорания в середине пластины, кратеры плавления на кромке пластины. | Смазанные затенения, усиливающиеся по направлению к кромке пластины |
 |  |
| Встречается при плохой коммутации или при неправильной обработке коммутатора. Причиной могло послужить недостаточное давление на щётку, вибрация или неверный выбор материала щетки. | Если выражены на каждой пластине, могут являться следствием плохой коммутации. При неравномерном распределении причиной может являться нарушение контакта в результате неправильной формы коммутатора. |
| Равномерно сменяющиеся светлые и темные пластины, так называемая «зебровидная» полосатость | Пятнообразование в сдвоенном полюсном шаге |
 |  |
| Причина появления в неправильной обмотке. Главным образом при двухходовой петлевой обмотке. Предотвращение или ослабление возможно с помощью хороших контактных материалов угольной щётки. | Причиной пятнообразования в сдвоенном полюсном шаге лежит в дефекте так называемого эквипотенциального соединения в обмотке якоря и дефектах в местах спайки между обмоткой и коммутатором. В результате длительного простоя может также образоваться такая картина. |
| Умеренные обгорания на кромке пластины, кратеров оплавления нет. | Сильные обгорания кромки на одной или нескольких пластинах, кратеры оплавления меди. | Обгорания в середине пластины. |
 |  |  |
| Обгорания на сбегающем крае пластины вследствие недостаточной коммутации. | Частой причиной являются повреждения в обмотке якоря или механические повреждения, как например выступающая или вдавленная пластина коммутатора, что в этом случае приведет к интенсивному возгоранию щетки. | Обгорание пластины обусловлено неправильной коммутацией. |
| Слабая маркировка на одной или нескольких кромках пластин со слабыми крапинками. | Резкое воспламенение пластины с покрытой окалиной поверхностью. | Легкие обгорания на сбегающей кромке пластины при относительно сохранной поверхности коммутатора. |
 |  |  |
| Зачастую это признак механического повреждения коммутатора в этом месте (опрокидывания щетки, изменения силы трения, трещины пластины), которое еще не привело к возгоранию щетки. | Происходит при вибрации и слабом давлении на щётку. Причиной может быть радиальное биение коммутатора. | Коммутация на границе. Вероятно, для щетки необходим материал с лучшими коммутирующими свойствами. |
| Сильное разрушение коллектора с образованием полос и неровностей | Разрушение коллектора, связанное с появлением бороздок и пригара |
 |  |
| Продолжительная эксплуатация с недогрузкой при холодном коммутаторе. Часто встречается при использовании металлосодержащих угольных щеток. | Полоски пригара из-за несовершенного контакта (низкое давление на щётку) и загрязнения. |
Виды деформации пластин
 |  |
| Выступающая/вдавленная пластина ________________________________________ | В ыступающая изоляция пластины ________________________________________ |
 |  |
| Заусенцы на кромке пластины | Сплющивание меди |
Идентификация искрообразования.
| 1 | Без искрообразования |  |
| 1,5 | Слабые, прерывистые искры |  |
| 2 | Слабые, постоянные искры |  |
| 2,5 | Сильные искры, отчасти красные |  |
| 3 | Интенсивные искры с единичными струйками пламени |  |
| 3,5 | Интенсивное искрение с многочисленными струйками пламени |  |
| 4 | Сильное струящееся пламя |  |
| 4,5 | Сильное струящееся пламя с отдельными зелеными искрами |  |
| 5 | Единичные блуждающие точки расплава |  |
| 5,5 | Многочисленные точки расплава |  |
Техническая информация.
«Угольные щетки и математика»
Вы знаете, что выбор угольных щеток, в соответствии с их физическим свойствам, в настоящее время огромен. Подсчет некоторых параметров, которые используются в эксплуатации, тем не менее, возможен. Под провокационным заголовком «Carbon brushes and mathematics» мы хотели бы представить вам некоторые важные формулы, которые относятся к использованию щеток во время их работы.
Для ясности мы комбинировали наиболее важные формулы с определенными примерами.
1. Характеристика плотности тока.
Передача тока, соответствует плотности тока отдельной щетки при ее работе и является одним из основных параметров. Каждая гр уппа свойств оптимальна для своей плотности нагрузки для наилучшей работы в каком то конкретном случае. Недогрузка или перегрузка – главные условия оказывающие негативное действие на износ, формирование патины коммутатора и т. д.
Поэтому важно иметь возможность произвести подсчет плотности тока в зависимости от имеющихся нагрузочных данных. В представленных ниже данных мы не пересматриваем физические данные DC моторов, и колец скольжения асинхронных и синхронных моторов.
Поэтому, для подсчета плотности тока использованы только следующие основные замечания, которые приведены ниже. Так, как ток сначала входит в коммутатор и затем снова выходит, необходимо использовать только половину количества работающих щеток в формуле для подсчета плотности тока в DC моторе. Соответственно, рассматриваются только щетки одного полюса при DC нагрузке, с AC нагрузкой соответственно – одна фаза на щетку.
Пример:
Коллекторные моторы:
— 4 полюсный с двумя щетками на каждый полюс, 2×2 щеток с положительной полярностью и 2×2 щеток с отрицательной полярностью. Подсчет плотности тока происходит только соответственно для 4 щеток.
— 6 полюсный с пятью щетками на каждый полюс, 3×5 щеток с положительной полярностью и 3×5 щеток с отрицательной полярностью. Подсчет плотности тока происходит только соответственно для 15 щеток.
Количество угольных щеток должно, если возможно, быть подобрано оптимально в соответствии с плотностью тока из имеющихся типов для уменьшения электрических и механических потерь.
2. Окружная скорость.
Повышение температуры происходит по причине механических и электрических потерь. Эти значения потерь могут быть важны в низковольтных моторах, с питанием от аккумуляторов. Необходимо оптимизировать такие потери для поддержании достаточного тока мотора и сохранять потери минимальными. Эти отношения играют значительную роль, например в ветрогенераторах. Механические потери прямо связаны с давлением на щетку, окружной скоростью, с коэффициентом скольжения. Коэффициент скольжения зависит от давления на щетку. Обычно увеличивается с давлением, при увеличении давления в два раза, коэффициент увеличивается не пропорционально, а гораздо более. На примере ветрогенератора, при увеличении давления возрастает нагрев, что является проблемой. Проблема нагрева влияет на выбор щеток с низким коэффициентом трения и низким падением напряжения.
4. S – Фактор.
S-фактор дает информацию о нагреве, который может быть рассеян коммутатором или кольцом. Чем меньше величина S фактора, тем больше возможен нагрев. S-фактор в большинстве случаях не применяется в машинах с коллектором (с коммутатором)
5. Особенности для колец скольжения.
Важным фактором для колец скольжения является рассеивающая способность тепла и электрические и механические потери. Понятие занятой площади контакта и S-фактора дополняют друг друга и связаны между собой. Если S-фактор довольно мал, мене 0,4, то далее нет необходимости расчета.
5.1. Окружное соотношение Fp.
Соотношение поверхности скольжения кольца занятого щетками по тангенциальному направлению и к общей окружной поверхности.
5.2 Общее соотношение Ft.
Соотношение поверхности скольжения кольца занятого щетками и общей окружной поверхности.и.
• Ft 20% – могут возникнуть проблемы.
• Так же в целом при Ft > 15%.
Составные щетки.
Термины «сэндвич» и «составные» относятся к щеткам из двух или трех параллельных радиальных слоев, которые часто являются, равными по толщине и склеены друг с другом соответствующим материалом. Разница между этими двумя терминами заключается в том, что сэндвич- щетки изготовлены из одинакового материала, в то время как составные щетки состоят из материалов двух различных типов.
Два наиболее часто применяемых типа сэндвич-щеток, и три типа композитных щеток, которые являются наиболее известными, показаны на рисунках ниже. Следует отметить, что сэндвич-щетки симметричны относительно их средней плоскости и, следовательно, подходят для машин с изменяемым направлением вращения, в то время как составные щетки ассиметричны и поэтому их предпочитают, как правило, для однонаправленных машин.
Из-за его исключительных свойств, эта щетка используется главным образом на моторах с изменяемым направление вращения, в жестких условиях эксплуатации (высокое в напряжении между пластинами, агрессивная атмосфера и т.п.). Щетку желательно размещать так, что BG слой являлся набегающим, а EG слой на стороне сбегания (см. рис.). Так, как EG слой не является столь уязвимым для коммутационной искры, как BG слой. Щетка на рисунке 2 является более современной по сравнению на рисунке 1.
Такая щетка используется только в конкретном случае, когда эффект EG-слоя должен быть усилен по отношению BG-слою, например, для AC моторов типа Шраге или Schorch, которые обычно перегружены. Щетка на рисунке 3, предназначена для колец скольжения с хорошей коммутационной и с высокой смазывающей способностью. Желательно, чтобы слой ЕG был набегающим. Следует отметить, что при производстве, составной или сэндвич-щетки их толщина не может быть менее 6 мм, с отдельными слоями толщиной менее 2 мм.
Угольные щётки для маломощных электрических машин с автоматическим прерыванием работы.
| Угольные щётки некоторых машины, такие, как ручной инструмент, садовые помпы, приборы бытового применения, специальные моторы стиральных машин, мощностью менее 750 ватт, должны иметь возможность замены, прежде чем испортится поверхность коллектора от искрения при окончании износа. Такая возможность обеспечивается специальной конструкцией щёток. В своем составе щётка имеет специальное приспособление обеспечивающее подъём тела щётки над коллектором. Достигая предела изнашивания, изолирующий штифт поднимает тело щетки, и разрывает электрический контакт между углеродной щеткой и коллектором. Так называемый элемент прерывания состоит из специального штифта находящегося в теле щётки и предварительно сжатой пружины. Основные схемы десяти примеров конструкций такого устройства показаны на следующих рисунках. Конструкции различаются в зависимости от назначения щётки, типа и расположения токоподводящего проводника. |  |
На рисунке 1 показана щётка с проводником тока в виде пружины
Рис. 1.
На рисунке 2 показана конструкция с размещением изолирующего штифта непосредственно под гибким проводником тока. Такая конструкция применяется только в щётках использующихся в маломощных моторах.
Рис. 2.
Рис. 5 5
На рисунке 8, щётка с высокой плотностью тока.
Рис. 8
Углеродные щетки для маломощных моторов.
Электрическое воздействие на работу угольных щеток.
Углеродные щетки, используемые в универсальных моторах или моторах с постоянными магнитами постоянного тока подвергаются существенному электрическому напряжению, поскольку почти всегда отказываются от мероприятий в конструкции моторов смягчающих коммутацию из-за экономических соображений. Поэтому при разработке двигателя должны быть учтены следующие ссылки.
Нейтральная зона и смягчение условий коммутации.
Асимметрии, которые имеются в сердечниках полюсов, оказывают нежелательный эффект на щетки при нагрузке. Для того чтобы получить оптимальный срок службы щеток необходимо для обеспечения правильной коммутации соблюдать угол установки щеток по отношению к ротору, который учитывается по условиям работы двигателя. Требуемый угол установки должен быть определен в каждом конкретном случае. С универсальными моторами, часто эксплуатируемых в различных условиях нагрузки, с выбором угла возможен только компромисс.
В реверсивных моторах выбрать угол коммутации невозможно. Увеличение искрообразования и сокращение срока службы щетки будет ожидаемым для таких двигателей. В моторах с изменением направления вращения концы катушек ротор соединены с коммутатором (коллектором) таким образом, как будто бы искажения не имеются в ходе эксплуатации. Несмотря на неблагоприятную позицию щетки по отношению к нейтральной зоне, возможность достичь адекватного срока службы щетки, если правильно выбран материал щетки.
Трансформаторное напряжение между пластинами коллектора.
Трансформаторное напряжение пластин коллектора добавляет активный ток и дополнительную нагрузку на щетки. Это напряжение достигает максимального значения с взаимосвязанных коммутаторов, когда соответствующая секция обмотки пересекает полюс. Поэтому рекомендуется, для снижения значения напряжения, увеличивать количество пластин коллектора и секций ротора (якоря) насколько это возможно. Недавний опыт показал, что при напряжения между пластинами 10-12 вольт, в особых случаях даже более высокого уровня, может быть достигнут удовлетворительным срок службы щеток, если щетки выбраны правильно.
Регулирование магнитного поля и / или электронный контроль скорости.
Углеродные щетки с более высоким сопротивлением, как правило, используются для двигателей с напряжение более 42 вольт. Это в основном углеродистые материалы, а иногда и графит пропитанный смолами, если коммутатор не имеет межламельных пазов. Если коммутатор имеет пазы, щетки, как правило, изготавливаются из углерода, графита, пропитанного графита, а иногда и электрографитированных материалов. Последний, в настоящее время, используется лишь в редких случаях в маломощных моторах в связи с низким сопротивлением щетки.
Углеродные материалы имеют высокое сопротивление, которое снижают ток короткого замыкания. Если сопротивление и токовая нагрузка материала скоординированы, соответственно потери на переходном контакте остаются в оправданных пределах. Также углеродные материалы проявляют определенную способность очищения коммутатора. Очистка поверхности коллектора желательна, так как искрообразование наносит некоторый ущерб. Это гарантирует более длительный срок службы. С другой стороны, углеродные щетки не должны быть слишком абразивными, чтобы износ коммутатора был минимальным. Поэтому необходимо оптимизировать материал щеток для каждой конструкции мотора, проведя соответствующие испытания.
Различные ограничения в отношении конкретных электрических нагрузок применяются для углеродных материалов, используемые в маломощных моторах. Тем не менее, эти значения следует рассматривать только как рекомендуемые значения, поскольку в конкретном случае учитываются общие условия работы, конструкция щеткодержателя и условия охлаждения так же оказывают существенное влияние.
Несколько ниже значение электрических нагрузок должны быть приняты во внимание, в случае регулирования мотора электронными схемами с применением тиристоров и симисторов, поскольку с такими двигателями среднее значение пикового тока, в некоторый момент, в течение миллисекунд может составлять до 500%. Это, в свою очередь, является причиной высокого индуктивного напряжения в роторе (якоре), который приводит к кратким перегрузкам в контактной поверхности щеток.
Jeff D. Koenitzer, P.E.
Helwig products, inc
Milwaukee, Wisconsin, USA
«The Effect of Spring Pressure on Carbon Brush Wear Rate» 2008
ПРЕДИСЛОВИЕ
На протяжении десятилетий происходило обширное тестирование бесчисленного количества различных углеродных щеточных материалов постоянно развивающихся электрических машин с целью исследования продления их срока службы. Эта «черная магия» привела многих к постоянному стремлению к идеалу. Между тем, щеткодержателям уделялось мало внимания. Стандартная процедура регулировки силы щеткодержателей состоит в том, чтобы снижать силу нажатия до тех пор, пока не станет заметным искрение, а затем настроить до следующей степени коммутации. Проверка силы пружины, обычно связана только со значением под рычагом на пальце бракета. Различная литература предлагает давление пружин промышленных машин от 2,0 до 2,5 PSI (фунт на квадратный дюйм площади контактной поверхности щетки). Очевидно, для определения надежных стандартов давления пружин необходимо тестирование. Более 25 лет уже прошло с момента первоначальной презентации «Оценка влияния давления пружины на износ углеродной щетки» на ежегодном открытом заседании горной ассоциации в Сент-Луисе, Миссури в июне 1983 года. Первоначальная реакция на документ, в котором высказывалось мнение, что давление необходимо увеличить почти в два раза от существующих норм, в первую очередь вызвало скептицизм. Тем не менее, эта концепция была понятна, правдоподобна, и в последующем многие испробовали новую рекомендацию в течение следующих лет.
Результаты превзошли все ожидания. Когда давление пружин было увеличено на новый рекомендуемый уровень, типичный срок службы щеток увеличился на 50% и значительно уменьшилась необходимость покрытия щеткой контактной поверхности. Сегодня почти все стандартные рекомендации по давлению пружин были увеличены в соответствии с представленным исследованием c последующими улучшениями результатов в этой области. Как отражение влияния осведомленности о давлении пружин и реализации более плотного контакта, можно сделать вывод о том, что в качестве результата, срок службы щеток может быть продлен. В связи с этим этот технический документ переиздан с некоторыми дополнениями. Мы надеемся, что сегодняшним пользователям щеток настоящим документом поможем в понимании функций продукта, необходимым для поддержания эффективности работы машин.
ВВЕДЕНИЕ
Углеродная щетка, скользя по электрическому контакту, переносит ток от или к движущейся поверхности. Щетка исполняет эту функцию в пределах ограниченной механической системы. В отличие от большинства других электрических контактов, щетки требуют более частой замены, в результате чего увеличение срока износа щетки жизненно важный вопрос. Щетка изнашивается под влиянием комбинации механического износа в результате трения и электрического износа, в результате чрезмерного сопротивления на контактной поверхности (искрение, дугообразование). Основная цель и область применения этого документа состоит в том, чтобы изучить соображения по снижению износа до минимума и тем самым продлить жизнь щетки и контактных поверхностей.
Механический износ.
Рисунок 1.
Электрические причины износа.
Рисунок 2.2.
Степень износа электрооборудования, непосредственно связанна с потерями I 2 R щетки к поверхности скольжения. Кривая износа будет перемещаться вверх или вниз в соответствии соотношения контактного сопротивления к площади токовой нагрузки через щетку. Важно отметить, что в то время как механическое изнашивание является главной причиной истирания материала щетки, износ так же состоит и в эрозии, как щетки, так и контактной поверхности.
Поэтому электрический износ может вызвать более серьезные проблемы, вплоть до пробоя и прогорания с высокой стоимостью ущерба.
Суммирование причин износа.
Для количественной оценки следует вывод, что трение является главной первичной причиной механического износа щетки, а падение напряжения является основным показателем электрического износа. В любой момент в ходе работы, углеродные щетки изнашиваются как механически так электрически одновременно. Поэтому общий износ является суммированием механического и электрического износа. Сочетание графиков на рисунках 2 и 3 представлены результатом общего износа щетки связанным с давлением, представленным на рисунке 4.
«U-образная» кривая полного износа на рисунке 4 показывает, что существует целый ряд промежуточных значений между точками X и Y, где общий износ щетка находится на минимальном уровне (М).
Лабораторные испытания.
Цель этого испытания состоит в том, чтобы измерить коэффициент скольжения и падение напряжения на щетке при различных давлениях пружины для выявления идеального диапазона для минимального износа щетки, определить типичные значения для промышленного применения. Тест проводился с помощью электрографитового материала класса E57, широко применяемого в оборудовании с высоким DC напряжением. Влажность воздуха, атмосфера и температура была под строгим контролем, с тем, чтобы отделить желаемые параметры.
Щетки были «в работе» три часа, с разными значениями падения напряжения и трения. Коммутаторная пленка была очищена между каждым измерением и последующим периодом запуском. Испытания проводились с давлением пружины: 2 (90g/cm 2 ), 4 (180 g/cm 2 ), 8 (360 g/cm 2 ) и 12 (540g/cm 2 ) фунтов на квадратный дюйм площади щетки. При каждом соответствующем давления, были сделаны измерения на четырех уровнях контролируемой температурой, в целях имитации типичных режимов коммутации и окружающих условий; 160°F (71°С), 180°F, (82°С), 200°F, (93°С) и 220°F (104°C).
Лабораторные результаты.
Результаты теста трения механического износа, показаны на диаграмме I. Как и прогнозировалось в предыдущем обсуждении, результаты недалеки от прямой связи между коэффициентом трения и давлением. Повышение уровня давления пружины, по сути, является причиной увеличения трения и механического износа. Таким образом, точка Y на Рисунке 4, верхний предел оптимального диапазона. Именно на этом этапе и в последующий период, давление в первую очередь несет ответственность за механические воздействия. Однако, первичным значением этого мероприятия является электрический износ, неадекватное давление пружины, и нижний предел диапазона для максимального срока службы (точка X на рис. 4 или точка А на рис. 3). Поскольку при низких уровнях давления пружин, механический износа минимален, а электрический износ резко увеличивается, то можно сделать вывод о том, что нижняя граница определяется в первую очередь темпами падения напряжения или электрического износа. Результаты теста падение напряжения показаны на диаграмме II. Данные отражены при типичной нагрузке 70А на квадратный дюйм. Эти данные свидетельствуют о резком увеличении падение напряжения и электрическом износе при давлением менее 4 PSI (180 g/cm 2 ). Аналогичные результаты были найдены при недогрузке 40А на квадратный дюйм на графике III и перегрузке 100А на квадратный дюйм на графике IV. Снова формы данные кривых очень близки к предсказанным в ходе предыдущего обсуждения.
Анализ результатов.
Результаты этого лабораторного теста свидетельствуют о том, что минимальный рекомендуемый уровень давления пружины для крупных машин DC оборудования составляет четыре фунта на квадратный дюйм (180 g/cm 2 ). При давлении менее этого, падение напряжения увеличивается быстрыми темпами, и, следовательно, вероятен быстрый износ щеток и контактной поверхности. Давление пружины 4,0 PSI (180 g/cm 2 ) соответствует изгибу кривой в графике электрического износа, или точке А на рис. 3. Согласованность результатов в различных условиях нагрузки дополнительно придает доверие к выводу, что 4 PSI (180 g/cm 2 ) является критическим значением. Все применяемые углеродные щетки будут иметь износ связанный с давлением пружины, как показано на рисунке 4. В условиях эксплуатации наклон к ривой механического износа может меняться вверх или вниз. Кривая будет изменяться в течении времени работы соответствующим образом.
Каждое конкретное применение будет иметь свой собственный оптимальный диапазон давлений для максимального срока службы. Таким образом, при определении надлежащего давления пружины для конкретного применения, следует рассматривать возможные изменения от стандартной рекомендации 4 PSI (180 g/cm 2 ).
Причинами изменения давления могут быть:
— Удары и вибрации.
— Понижение давления пружины.
— Снижение давления с уменьшение высоты щетки.
— Трение в держателе щетки в зависимости от положения по окружности коммутатора.
— Изменения веса щетки в нижней части коммутатора.
Результаты испытаний были определены в идеальных лабораторных условиях. В результате указанных выше, уменьшение давление пружины приводит к недостаточному контакту. Это приводит к смещению операционной точки на графике на рисунке 4 влево, что при водит увеличению электрического и общего износа щетки. Когда применение включает эти факторы или при относительно низкой скорости, давление выше, чем 4 PSI (180 g/cm 2 ) будет более благоприятным. С другой стороны, при высокой скорости и очень низкой плотности тока, возможно, уменьшить значение менее чем 4 PSI (180 g/cm 2 ) для оптимального износа. Значительное увеличение с 2 PSI к рекомендованным 4 PSI (180 g/cm 2 ) в качестве стандарта для промышленного применения DC дополнительно подтверждается тем фактом, что один хорошо известный производитель землеройного оборудования использовал эти руководящие принципы в течение многих лет, и не уведомлял о чрезмерном износе щеток или коммутаторов от повышенного давления пружин. Основываясь на теории и результатах испытаний, представленные выше, неадекватное давление, как представляется, является основным источником непродолжительного срока службы щеток многих современных двигателей и генераторов.
Другие соображения по увеличению срока службы щеток.
Постоянное давление пружины важно для продолжительного срока службы щеток.
Производители пружин указывают допуск на давление в 10%. Пружины теряют способность усилия после многих месяцев пользования. К тому же значение давления не связано с удлинением пружины диаметра D, так как показано на рисунке 5. С некоторыми конструкциями щеткодержателей, постоянная сила пружины будет сокращаться быстрее, если она проводит ток, даже небольшой силы. Для постоянной силы давления, рекомендуется, чтобы верхняя часть щетки была изолирована, чтобы ток не протекал через пружину, тем самым, предотвращая ухудшение давления. Резиновый амортизатор, на верхней части щетки выполняет не только изоляционную функцию, но и обладает способностью поглощать вибрации и удары. Таким образом, электрические износ минимизируется с более стабильным контактом щетки и низким падением напряжения. Важна так же плотность набивки конопатки жгутика и вырывное усилие в продлении жизни щетки, что хорошо известно во всей отрасли. Наконец, имеет решающее значение для обеспечения максимального срока службы, применение надлежащего материала для конкретного вида применения, действующих нагрузок и условий окружающей среды.
Рисунок 5.
Углеродные щетки, часто являются причиной многих проблем, на двигателях и генераторах. Тем не менее, они просто реагируют на механические и электрические условия, которым они подвергаются. Анализ и меры по исправлению этих условий позволит реализации длительного срока эксплуатации щеток.
| Светлая патина. Работа щетка правильная. Небольшая токовая нагрузка, низкая влажность среды, отсутствие загрязнений. |  |
| Патина светло-коричневого цвета. Идеальное состояние коммутатора и щетки. Наименьший износ щетки и коммутатора. |  |
| Темная патина. Результат высокой нагрузки, высокой влажности. Цвет патины не коричневых тонов указывает на высокое сопротивление и трение. |  |
Быстрый износ: ускоренный износ щеток, с чрезмерным образованием угольной пыли и искрения, происходит по нескольким причинам.
Причинами, способствующими быстрому износу являются все определения приведенные ниже. Кроме того, шероховатость или неоднородность поверхности коммутатора, такие, как выступание пластин, слюды или заусенцы, не округлая контактная поверхность приводит к радиальному биению, искрению и вибрации. Убедитесь, что коммутатор находится в хорошем состоянии, давление на щетку достаточно, материал щетки соответствует имеющейся плотности тока.
Давление пружины. Наиболее распространенной причиной неудовлетворительного состояния патины является неадекватное давление. Для справки в таблице ниже указаны рекомендуемые диапазоны давления для различных областей применения.
Давление пружины (psi) = Значение в фунтах / ширина щетки (in.) × толщина щетки (in.)
Угольно-графитные щетки предназначены для использования на малых скоростях, применимы при низких плотностях тока и низких средних напряжениях. Этот тип был разработан в начале истории двигателей и генераторов, и поэтому наиболее часто встречаются на старом оборудование, в частности, на коммутаторах имеющих слюдяную межламельную изоляцию.
Графитный тип щеток предназначен для использования в специальных приложениях, требующих низкого трения. Когда щетки должны работать при очень низких плотностях тока или очень высоких скоростях, используется графитный класс.
Электрографитные щетки являются наиболее распространенным классом, используются на современном оборудовании с хорошей производительностью при высоких напряжений, с высокой плотность тока и высокой скоростью. Существует широкий спектр характеристик для этой категории, хорошо переносят перегрузки.
Меднографитовые щетки содержат 15-95% меди или медных сплавов. Более высокая проводимость и малое падение напряжения позволяет использовать их с очень высокими плотностями тока при низких напряжениях.
Серебро-графитные щетки содержат серебро в количестве 15-95%. Более высокая проводимость и малое падение напряжения позволяет так же использовать их с очень высокими плотностями тока при низких напряжениях.
| Штриховые бороздки: Результат переноса металла на поверхность скольжения щетки. Недостаточность нагрузки и/или недостаточность давления являются наиболее распространенными причинами. Загрязнение может быть также одним из факторов. |  |
| Нитевидные борозды: дальнейшее развитие образования штриховых борозд, так как переносимый металл приводит к порче поверхности коммутатора. При увеличении нагрузки и увеличении давления этого возможно избежать. |  |
| Образование канавки под щеткой, выработка: Могут возникнуть в результате чрезмерно абразивной щетки. Более распространенной причиной является недостаточный электрический контакт в результате искрения и вследствие этого порчи поверхности коммутатора. Увеличение давления уменьшает износ. |  |
| Наволакивание меди: причина в перегреве коммутатора и размягчении меди, Загрязнение, вибрация и как следствие вытягивание меди. Увеличение давления сократит температуру коммутации. |  |
| Выгорание краев пластин: результат бедной коммутации. Убедитесь что, тип щетки имеет достаточное падение напряжения, что щетки правильно установлены на нейтраль и дополнительный полюс включен в цепь правильно. |  |
| Чередование потемнения пластин: результат неисправности обмотки.тки. |  |
Щетки электрических машин.
Справочная информация.