Для чего служат щетки
Щетки и щеткодержатели электрических машин постоянного тока: назначение, материал, виды и устройство
В электрических двигателях и генераторах часто необходимо установить электрическое соединение между неподвижной и вращающейся частью устройства.
В случае статорной (т. е. неподвижной) основной обмотки электрической машины устройство от нее ответвлений для присоединения внешней неподвижной электрической системы осуществляется легко, в случае же роторной (т. е. вращающейся) основной обмотки возникает необходимость в устройстве скользящего электрического контакта, так как иначе роторная обмотка недоступна.
В первых электрических машинах щетки представляли собой пакет, собранный из медных пластинок или тонких проволочек, откуда они и получили свое название.
Щетки современных машин — это кубики, спрессованные из угольных, графитных или медных порошков, и поэтому не соответствуют своему названию, которое, однако, сохранилось за ними.
Медные, железные и бронзовые щетки, которые очень хорошо выполняли свою работу в первых машинах постоянного тока в конце XIX века, оказались не очень хорошими материалами в отношении трения. Они быстро изнашивались и в новых конструкциях машин были заменены на угольные и графитовые.
В настоящее время для машин постоянного тока применяют почти исключительно угольные щетки с примесью графита, носящие, в зависимости от процентного содержания графита и от способа изготовления щеток, названия угольно-графитовых, графитовых, либо электрографитовых. Лишь для машин на небольшие напряжения, до 30 В, применяют металло-угольные щетки, дающие меньшее падение напряжения в контактном (переходном) слое на коллекторе.
Графитовые щетки изготовляются из чистого природного графита. Графит измельчается в мелкий порошок, который затем прессуется под очень большим давлением в бруски нужных размеров. Уголь и графит являются отличными проводниками электрического тока.
Электрографитовые щетки — это, по существу, угольные щетки, но подвергнутые воздействию высокой температуры в электрической печи и превращенные таким образом в графитовые. Эти щетки обладают свойством очень хорошо пришлифовываться.
Металло-угольные щетки изготовляются из угля и меди, измельченной в мелкий порошок, иногда с прибавкой другого измельченного металла (чаще всего олова).
Изготовление этих щеток ведется таким образом, чтобы щетка обладала возможно лучшей проводимостью в осевом направлении, в котором проходит рабочий ток машины, и плохой проводимостью (большое электрическое сопротивление) в поперечном направлении, в котором происходит при коммутации замыкание добавочных токов коммутируемых секций.
Щетки для электрических машин стандартизованы. Они характеризуются твердостью, переходным падением напряжения в контакте и допустимой плотностью тока.
Эта технология передачи энергии, которой уже более ста лет, широко используется и сегодня. Угольные щетки до сих пор можно найти во многих электродвигателях. Начиная с небольших двигателей в игрушках, электрических кухонных приборов, электрических стеклоподъемников, бритв, стиральных машин, фенов, пылесосов или электроинструментов (электродрелей, угловых шлифовальных машин, кусторезов, циркулярных пил и т. д.).
Щетки также применяются в бильших машинах постоянного тока в электровозах, подводных лодках и генераторах электростанций, а также в ветряных турбинах. Соответственно разнообразны геометрические и электрические характеристики угольных щеток.
Число зон (образующих цилиндрической поверхности коллектора) установки щеток на коллекторе обычно равно числу полюсов машины. Число щеток в каждой зоне зависит от величины тока и допустимой для данного сорта щетки плотности тока под щеткой, однако меньше двух щеток на зону можно встретить только в очень маленьких машинах, так как при одной щетке на зону трудно обеспечить надежность щеточного контакта.
Щетки, стоящие в одной и той же зоне, называются зонным комплектом щеток, а совокупность всех зонных комплектов данной машины — полным комплектом щеток.
Торцевую поверхность щеток со стороны, противоположной соприкосновению с коллектором, обычно обмедняют, иногда лудят. При небольшом токе отводимом щеткой, достаточно удовлетворительные условия отвода тока обеспечиваются поверхностью соприкосновения щетки со щеткодержателем и нажимной пружиной.
Щетки больших размеров снабжают плотно надетыми на них колпачками из листовой меди и прикрепленными к ним поводками из медных гибких канатиков соответствующих сечений, с наконечниками для присоединения под винтик к щеткодержателю или к детали, предназначенной для отвода от щетки тока. Колпачок щетки с канатиком называют арматурой щетки.
Щетки удерживаются в фиксированном относительно коллектора положении щеткодержателями, конструкции которых весьма разнообразны.
Если электрическая машина предназначается для обоих направлений вращения, то применяют радиальные щеткодержатели, обеспечивающие расположение щетки по радиусу коллектора. В машинах с одним определенным направлением вращения часто применяют щеткодержатели с некоторым наклоном щетки к радиусу.
Щеткодержатель для машин постоянного тока малой и средней мощности
Щеткодержатель крупной машины постоянного тока
Щеткодержатели одной зоны укрепляют на щеточных пальцах круглого или квадратного сечения либо на щеточных бракетах. Щеточные пальцы или бракеты разных зон установки щеток укрепляют на щеточных суппортах или щеточных траверсах, от которых они должны быть надежно изолированы.
В свою очередь, щеточные траверсы крепят либо к подшипникам, либо к подшипниковым щитам, либо к ярму или, наконец, устанавливают независимо на фундаментную плиту машины (при больших длинах коллектора).
Важными условиями, которым должны удовлетворять щеточный суппорт или щеточная траверса, являются, безусловное отсутствие вибраций, доступность осмотра щеток и их регулировки, легкий съем отдельных щеткодержателей для ремонта и возможность одновременного поворота всей системы щеток для точной установки их в надлежащем для коммутации положении при сохранении полной концентричности щеткодержателей и коллектора.
Щетки, щеткодержатели, пальцы (или бракеты) и траверса (или суппорт) составляют так называемый токособирательный аппарат машины постоянного тока. В него входят также соединения между собой зонных комплектов щеток одной и той же полярности.
Для отвода тока щеточные пальцы и бракеты одноименных зон (т. е. одной и той же полярности, положительные или отрицательные) соединяют электрически друг с другом изолированным проводом соответствующего сечения.
Таким образом, получают два собирательных полных или неполных кольца, которые затем присоединяют посредством гибких кабелей соответствующего сечения к внешним зажимам машины. Последние крепят на особой доске зажимов либо к ярму, либо к фундаментной плите машины. Прикрытая защитной крышкой доска зажимов образует коробку зажимов.
Правильное применение и выбор щеток вместе с надлежащим техническим обслуживанием приводят к повышению производительности машины и снижению затрат на время простоя.
Поскольку трение, вызванное вращением устройства, вызывает абразивный износ, щетки необходимо периодически заменять. По этой причине были изобретены бесщеточные электродвигатели.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Щётки генератора: что это такое
Очень важной составляющей автомобиля являются щётки генератора, что это такое знают немногие. Поэтому в статье мы обсудим, что они из себя представляют, почему они важны, как понять, что они функционируют неправильно. Начнём с их строения и предназначения в автомобильной системе.
Для чего нужны щётки в генераторе
Перед тем, как рассмотреть, для чего нужны щётки в генераторе, будет правильным разобрать другой вопрос. Он состоит в том, для чего нужен генератор в машине, какие у него функции. Те, кто думают, что главный в автомобиле аккумулятор, упускают из виду один очень важный момент. Основной «электростанцией» авто служит генератор. Он преобразует энергию вращения в электрическую.
Благодаря такому взаимодействию аккумулятора и генератора, все электрические составляющие машины способны функционировать. Генератор состоит из нескольких частей: корпуса, шкива, двух крышек, ротора и статора. Но именно благодаря щёткам, этот механизм работает. Почему?
Щётки генератора отвечают за подвод и отвод тока. Если они выходят из строя, то пропадает напряжение в сети и авто перестаёт работать. Вот так маленькая, на первый взгляд, деталь прямым образом влияет на работу всей автомобильной системы.
Что делают щётки генератора
Мы уже затронули тему о том, что делают щётки генератора и почему они важны. Они служат каналом получения и передачи тока от и к генератору. Благодаря этим маленьким и простым деталям машина может двигаться. Поэтому необходимо делать не только ремонт стартеров и генераторов автомобиля, но и регулярно проверять работу системы в целом.
Щётки изготавливаются из графита с одинаковыми характеристиками. Для механизмов, предназначенных работать в тяжёлых условиях, делают исключение и пропитывают специальным составом, чтобы они дольше не выходили из строя.
Ваш автомобиль стал спонтанно включаться и выключаться, начались проблемы с внутренним и внешним освещением, пропадает напряжение или быстро разряжается аккумулятор? Скорее всего дело в изношенности щёток генератора, так как в плановое ТО их осмотр и замена не включаются. И очень зря. Необходимость замены выявить очень просто – достаточно визуально оценить высоту детали. Если она менее 5 мм, требуется замена запчасти.
Срок работы щёток генератора может быть разным и зависит от интенсивности эксплуатации автомобиля. Обязательно проверять их нужно каждые 50 тысяч километров. Если Вы ездите очень мало, то срок проверки будет один раз в 4 года. Так как проверка не требует снятия генератора, это не займёт много времени и сил. В любом случае, для этого так же можно обратиться в соответствующий автосервис.
За что отвечают щётки генератора
Если описать то, за что отвечают щётки генератора в двух словах, то они поддерживают напряжение в сети. Основой работы генератора является электромагнитная индукция. В нём заложены 2 типа обмоток – возбуждающая и статорная.
Управляющий ток с возбуждающей обмотки посредством щёток передаётся на обмотку ротора. Таким образом контролируется и поддерживается напряжение в сети. Большинство автосервисов предоставляют услуги и ремонт стартеров в Люберцах, цена которого будет зависеть и от работы генераторных щёток.
Поэтому при малейшем подозрении об их изношенности, лучше сразу обратиться к специалистам, что бы в итоге ремонт не «влетел в копеечку». Замену щёток производят двумя способами: со снятием генератора и без него. При этом стоит придерживаться простой схемы.
После того, как откинут минус, производится демонтаж регулятора. Гнездо держателя и остальные детали тщательно очищают от загрязнений. После установки новых щёток, может потребоваться не большая притирка графитовых наконечников к коллектору.
После замены детали, всё собирается в обратном порядке, после чего к аккумулятору присоединяют убранные до этого провода. Не стоит пугаться небольших сбоев в работе электроприборов. Это связано с притиркой новых щёток и быстро прекратиться.
Как понять, что щётки генератора стёрлись
Если Вы не знаете, как понять, что щётки генератора стёрлись, достаточно сделать несколько простых действий. От аккумулятора отсоединяют минусовой провод, снимают регулятор напряжения и оценивают, на сколько графитовые части выдаются.
Если высота составляет меньше 5 миллиметров, их срочно нужно заменить. Установить новые детали можно в сервисе, который делает ремонт генераторов в Люберцах 24 часа, если вдруг Вы захотите сделать это в срочном порядке.
Следует помнить, что регулярное техническое обслуживание и диагностика возможных неисправностей, продлит срок службы Вашего автомобиля. Даже такая простая деталь, как щётка генератора, нуждается в регулярном уходе и замене. От этого зависит безопасность на дороге и нормальная работа машины.
Что такое щетки для электроинструмента и для чего они нужны
Содержание статьи
Назначение щеток для электроинструментов
Графитовые щетки, которые устанавливаются в электроинструментах, предназначены для передачи электрического тока на ротор. Это необходимо для создания вращения. Поэтому при выборе таких щеток следует особое внимание обращать на материал их изготовления. Он обязательно должен хорошо проводить электричество и быть достаточно твердым, чтобы не изнашиваться слишком быстро.
Угольные щетки для электроинструментов отвечают вышеозначенным требованиям. Кстати, положительным качеством этого материала можно считать то, что при возникновении дуги напряжения между контактами он не приваривается к металлу. Это очень важно, так как в процессе работы двигателя часто возникает электрическая дуга.
Замена щеток
Обычно щетки для электроинструментов, изначально установленные заводом-производителем, имеют небольшой эксплуатационный срок. Поэтому в любой момент может потребоваться их замена. Во многих профессиональных электроинструментах есть специальный клапан, открывающий доступ к двигателю. Так что поменять щетки не составит труда. Но необходимо учитывать, что они подойдут только к тем моделям, для которых были разработаны. Вот почему некоторые мастера прибегают к экстренным мерам. Они извлекают щетки из работающего устройства и ставят в нерабочее. При этом напильником тщательно подгоняются размеры. Но этот способ замены щеток совершенно не подходит для частого применения.
Разновидности щеток для электроинструментов
В настоящее время существует несколько видов щеток для электроинструментов. Подобное разнообразие достигается в основном за счет добавления дополнительных компонентов в графит. Это делается для придания продукции определенных качеств. Зачастую производители стараются увеличить эксплуатационные сроки материалов. Но существуют и специальные щетки, которые изготовлены из компонентов, значительно уменьшающих искрообразование в процессе работы.
Можно сделать вывод о том, что при активном использовании электроинструмента нужно заранее позаботиться о наличии расходных материалов, в том числе и специальных щеток. Они могут реально продлить срок работы инструмента и выручить мастера в самый ответственный рабочий момент. Но не рекомендуется давать на инструмент чересчур большие нагрузки, так как это может привести к выходу щеток из строя.
Онлайн помощник домашнего мастера
Щетки для электродвигателей: советы по выбору нужной модели, инструкция по замене и ремонту своими урками
В бытовых условиях мы очень часто используем электроинструмент. А что говорить о профессионалах, деятельность которых напрямую связана с применением разнообразных приборов с электродвигателем. В процессе интенсивной эксплуатации такие агрегаты очень часто изнашиваются, что приводит к поломке.
Часто причиной может выступать неисправность щеток. Для чего нужны щетки в электродвигателе, как они устроены, и что нужно сделать для замены, мы расскажем в данной статье.
Краткое содержимое статьи:
В чем состоит назначение
Передача электроэнергии на якорные обмотки в электродвигателе производится при помощи коллекторного узла. Из-за вращения якоря в процессе работы электроинструмента для передачи нужен контакт. Причем он должен быть подвижным, а поэтому использование металла не допустимо. Ведь число оборотов значительно, что сопровождается сильным трением.
В таком случае при контакте металла с металлом происходил бы перегрев поверхностей. Коллектор достаточно быстро вышел бы из строя. Решить проблему удалось при помощи изготовления контакта из угля или графита.
Щетки в электродвигателе создают контакт скользящего типа. Они выступают элементом механизма, который позволяет перевести механическую энергию в электрическую.
Главное назначение щеток для электродвигателей состоит в снятии и подведении электротока на коллекторах, в том числе и от контактных колец.
Основные характеристики устройств
Щетки могут выпускаться вместе с проводниками. Их изготавливают из металла. Но существуют модификации и без проводников. Чтобы закрепить провод на конструкции щетки используется несколько разных вариантов – развальцовкой, впрессовкой, пайкой.
При этом сами тоководы различаются марками. Они могут быть многожильными из медной проволоки (МПЩ), гибкими, отличающимися плетением из аналогичной проволоки (ПЩ), универсальными с повышенной степенью гибкости (ПЩС).
Рассматривая описание щеток для двигателей, нужно отметить наличие наконечников контактного типа на проводе. Они необходимы для более качественного крепления болтами держателей, расположенных на щетках. Для удобства такие наконечники различаются по форме – вилочные, флажковые, двойные и пластинчатые.
Электрощетки должны обеспечивать заданный режим функционирования основного и вспомогательного электрооборудования с минимальными расходами на ремонтно-обслуживающие работы.
Разновидности изделий
Особенности подбора
Планируя покупку, следует подробно изучить, как выбрать щетки для электродвигателя. Если установленные щетки износились, то целесообразно определить их основные параметры, что поможет в последующем правильно заменить устройства. Важны также геометрические формы, размер, марка графита.
Не следует забывать и о типе провода, а также его сечении. Если подобрать точное совпадение по марке не удастся – не отчаивайтесь. Следует взять аналог с тем же уровнем твердости и допустимым режимом работы. А вот по сечению имеются определенные нюансы – толщина проводника должна быть равной оригиналу и соотноситься по степени гибкости.
Если вы выбираете графитовые щетки, то учитывайте, что они могут быть жесткими и мягкими. При этом медь на коллекторе также отличается по жесткости. Когда вы выбираете несовпадающие варианты, то один из элементов будет выходить из строя быстрее из-за высокой силы трения и износа.
Щетки различаются и по уровню активного сопротивления. Это важно знать для расчета параметров обмоток и характеристик ПРУ. Щеточный узел должен работать согласованно. Поэтому следует учесть особенности прижимного блока, характеристики направляющих и контактных групп.
От степени прижима зависит надежность работы. Если прижатие чрезмерное, то коллектор и щеточный блок могут перегреваться, а при недостаточной степени прижима возможно искрение.
На фото щеток для электродвигателей представлены разные их модификации. Однако не все из них могут применяться в конкретных условиях. Например, не рекомендуется монтировать в электроинструменте генераторные модификации медно-графитовых изделий. Чрезмерный перегрев и высокие токи приведут к проблемам с работоспособностью обмоток.
Причины неисправностей и замены
Роль щеток в электродвигателе неоспорима. Поэтому целесообразно минимизировать действие факторов, которые приводят к их неисправности.
Даже если щетки подобраны правильно, рекомендуется выделить время на их притирку. Для этого целесообразно запускать мотор вхолостую, не нагружая его. Также коллектор должен регулярно очищаться, а использование специальных смазок поможет продлить срок службы всей конструкции.