Krtače in nosilci ščetk enosmernih električnih strojev: namen, material, vrste in naprava

Pri elektromotorjih in generatorjih je pogosto treba vzpostaviti električno povezavo med mirujočim in vrtljivim delom naprave.

V primeru statorskega (tj. stacionarnega) glavnega navitja električnega stroja je enostavno razporediti odcepe od njega za povezavo zunanjega stacionarnega električnega sistema, toda v primeru rotorskega (tj. vrtečega se) glavnega navitja postane potrebno je urediti drsni električni kontakt, ker drugače navitje rotorja ni na voljo.

Električni drsni kontakt je možno izvesti na dva načina: ali kot obročni drsni kontakt ali kot kolektorski drsni kontakt. V obeh primerih delovanje električnega stroja zahteva posebne naprave - ščetke.

Pri prvih električnih strojih so bile ščetke paket, sestavljen iz bakrenih plošč ali tankih žic, po čemer so tudi dobile ime.

Krtače sodobnih strojev so kocke, stisnjene iz prahu premoga, grafita ali bakra, zato ne upravičijo svojega imena, ki pa je ostalo za njimi.

Bakrene, železne in bronaste ščetke, ki so v prvih enosmernih strojih v poznem 19. stoletju zelo dobro opravljale svoje delo, so se izkazale za premajhne torne materiale. Hitro se obrabijo in v novih izvedbah strojev jih nadomestita premog in grafit.

Trenutno za enosmerne stroje uporablja skoraj izključno ogljikove ščetke s primesjo grafita, ležaj, glede na odstotek grafita in način izdelave ščetk, imena ogljik-grafit, grafit ali elektrograf. Samo pri nizkonapetostnih strojih do 30 V se uporabljajo kovinsko-ogljene ščetke, ki dajejo manjši padec napetosti v kontaktni (prehodni) plasti. na zbiralniku.

Ogljikove ščetke so izdelani iz čistega grafita, retortnega oglja in saj v različnih razmerjih. Premog je samomazljiv material, ki ne poškoduje površine, na katero drgne, in se ne obrabi hitro.

Grafitne ščetke so izdelani iz čistega naravnega grafita. Grafit zdrobimo v fin prah, ki ga nato pod zelo visokim pritiskom stisnemo v palice želene velikosti. Premog in grafit sta odlična prevodnika električnega toka.

Elektrografitne ščetke V bistvu so ogljikove ščetke, vendar so izpostavljene visokim temperaturam v električni peči in tako pretvorjene v grafit. Te ščetke imajo zelo dobre lastnosti brušenja.

Ogljikove ščetke iz premoga in bakra, zdrobljenega v fin prah, včasih z dodatkom druge zdrobljene kovine (najpogosteje kositra).

Proizvodnja teh ščetk poteka tako, da ima ščetka čim boljšo prevodnost v aksialni smeri, v kateri teče delovni tok stroja, in slabo prevodnost (velik električni upor) v prečni smeri, v kateri dodatni tokovi vključenih odsekov so med komutacijo zaprti.

Električne strojne krtače so standardizirane. Odlikujejo jih trdota, prehodni padec napetosti na kontaktu in dovoljena gostota toka.

Ta tehnologija prenosa energije, ki je stara več kot sto let, je še danes zelo razširjena. Oglene ščetke še vedno najdemo v mnogih elektromotorjih. Začenši z majhnimi motorji v igračah, električnih kuhinjskih aparatih, električnih oknih, brivnikih, pralnih strojih, sušilnikih za lase, sesalnikih ali električnih orodjih (električni vrtalniki, kotni brusilniki, rezkalniki, krožne žage itd.),

Krtače se uporabljajo tudi v velikih enosmernih strojih v električnih lokomotivah, podmornicah in generatorjih elektrarn ter v vetrnih turbinah. V skladu s tem so geometrijske in električne lastnosti ogljikovih ščetk različne.

Število območij (ki tvorijo cilindrično površino kolektorja) sklopa ščetk na kolektorju je običajno enako številu polov stroja. Število ščetk v vsaki coni je odvisno od vrednosti toka in gostote toka pod krtačo, ki je dovoljena za dano vrsto krtače, vendar manj kot dve krtači na cono lahko najdemo le pri zelo majhnih strojih, saj z eno krtačo na coni je težko zagotoviti zanesljivost stika s čopičem.

Krtače, ki ostanejo v istem območju, se imenujejo nabor conskih ščetk, nabor vseh naborov območij danega stroja pa se imenuje celoten nabor ščetk.

Končna površina ščetk na strani, ki je nasprotna stiku s kolektorjem, je običajno pobakrena, včasih pokositrena. Pri majhnem toku, ki ga vleče ščetka, zagotavlja dovolj zadovoljive pogoje za odvod toka s kontaktno površino ščetke z držalom ščetke in tlačno vzmetjo.

Velike ščetke so opremljene s pokrovčki iz bakrene pločevine, ki so tesno pritrjeni nanje, nanje pa so pritrjene žice iz mehkih gibljivih kablov ustreznih prerezov, s konicami za pritrditev pod vijak na držalo ščetke ali na del, ki je namenjen odvajanju vode. krtačni tok. Pokrov krtače iz vrvi se imenuje roka krtače.

Krtače so v fiksnem položaju glede na kolektor držala za ščetke, katerega dizajn je zelo raznolik.

Če je električni stroj zasnovan za obe smeri vrtenja, se uporabljajo radialna držala krtač, ki zagotavljajo lokacijo krtače vzdolž polmera kolektorja. Na strojih z eno določeno smerjo vrtenja se držala krtač pogosto uporabljajo z določenim naklonom krtače glede na polmer.

Držalo krtač za enosmerne stroje majhne in srednje moči

Veliko držalo krtač za DC stroj

Enoconska držala ščetk so pritrjena na okrogle ali kvadratne prste ščetk ali na krtačne spone… Krtačni prsti ali spone iz različnih področij krtač so ojačani opore za krtače ali pragove za krtačeod katerih morajo biti zanesljivo izolirani.

Po drugi strani so enakomerni pragovi pritrjeni bodisi na ležaje bodisi na končne ščite ali na jarem ali končno neodvisno na osnovno ploščo stroja (za dolge kolektorje).

Pomembni pogoji, ki jih mora izpolnjevati nosilec ščetke ali križna glava ščetke, so popolna odsotnost tresljajev, dostopnost za preverjanje in nastavitev ščetk, enostavno odstranjevanje posameznih nosilcev ščetk za popravila in možnost hkratnega vrtenja celotnega sistema ščetk za natančno namestitev v pravilen komutacijski položaj ob ohranjanju popolne koncentričnosti držal ščetk in kolektorja.

Krtače, držala za ščetke, prsti (ali objemke) in traverza (ali podpora) sestavljajo tako imenovani zbiralnik toka enosmernega stroja. Vključuje tudi povezave med kompleti conskih ščetk iste polarnosti.

Za odvajanje toka so prsti ščetke in objemke con z istim imenom (to je enake polarnosti, pozitivne ali negativne) med seboj električno povezani z izolirano žico ustreznega odseka.

Na ta način dobimo dva popolna ali delna zbirna obroča, ki ju nato z gibljivimi kabli ustreznega preseka povežemo z zunanjimi sponkami stroja. Slednji so pritrjeni na posebno vpenjalno ploščo bodisi na jarem bodisi na glavno ploščo stroja. Priključna plošča, prekrita z zaščitnim pokrovom, tvori priključno omarico.

Pravilna uporaba in izbira krtač, skupaj s pravilnim vzdrževanjem, imata za posledico večjo zmogljivost stroja in zmanjšane stroške izpadov.

Ker trenje, ki ga povzroča vrtenje naprave, povzroča abrazivno obrabo, je treba krtače občasno zamenjati.Za ta razlog, brezkrtačni motorji.