Причины искрения щеток электродвигателя: причина, сильно искрят на якоре дрели, болгарке

Устранение искрения машин постоянного тока

Подробности

Категория: Электрические машины

• ремонт
• электродвигатель
• постоянный ток

Содержание материала

• Устранение искрения машин постоянного тока
• Регулировка добавочных полюсов

Страница 1 из 2

А. МЕТОДИКА УСТРАНЕНИЯ ИСКРЕНИЯ

Причины искрения на коллекторе, являются основными, но не исчерпывающими. Искрение может появиться от самых разнообразных причин, в том числе и от химического состояния среды [20], в которой машина работает; кроме того» искрение может появиться внезапно или даже изменяться с течением времени. В некоторых случаях для выявления причин искрения приходится длительно вести наблюдения за работой коллектора и щеток. Учитывая многообразие причин искрения, нельзя указать исчерпывающие способы распознавания этих причин. Здесь мы ограничимся некоторыми общими указаниями.
Прежде всего необходимо дать правильную оценку степени искрения.

Таблица 1

Степень искрения (класс коммутации)	Характеристика степени искрения	Состояние коллектора и теток
1	Отсутствие искрения (темная коммутация)	Отсутствие почернения на кол- лекторе и нагара на щетках
	Слабое точечное искрение под небольшой частью края щетки
	Слабое искрение под большей частью края щетки	Появление следов почернения на коллекторе, легко устраняемых протиранием поверхности коллектора бензином, а также следов нагара на щетках
2	Искрение под всем краем щетки. Допускается только при кратковременных толчках нагрузки и перегрузки	Появление следов почернения на коллекторе, не устраняемых протиранием поверхности бензином, а также следов нагара на щетках
3	Значительное искренне под всем краем щетки с наличием крупных и вылетающих искр. Допускается только для моментов прямого (без реостатных ступеней) включения или реверсирования машин, если при этом коллектор и щетки остаются в состоянии» пригодном для дальнейшей работы	Значительное почернение на коллекторе, не устраняемое протиранием поверхности коллектора бензином, а также подгар и разрушение щеток

В соответствии с нормами (ГОСТ J83—74) искрение на коллекторе электрической машины должно оцениваться по степени искрения под сбегающим краем щетки и по шкале (классам коммутации), указанной в табл. -1.
При номинальном режиме работы машины степень искрения должна быть не выше 1 если она не оговорена в соответствующем стандарте или в технических условиях на данную машину.

Таким образом, основным критерием для оценки степени искрения служит состояние рабочей поверхности коллектора и щеток.
Полезным может оказаться наблюдение за цветом искр.

Рис. 1. Двойные щетки
Рис.     2. Надрезы   на рабочей   поверхности щеток

Небольшое искрение, наблюдаемое часто на сбегающем крае щетки, не представляет собой никакой опасности, причем в этом случае искры обычно имеют белый или голубовато-белый цвет, они небольшого размера («точечное искрение»). Вытянутые искры желтоватого оттенка на многих щетках свидетельствуют о неправильной коммутации. Зеленая окраска искр и наличие меди на зеркале щеток являются следствием сгорания меди и указывают на механические причины искрения, например выступанне коллекторных пластин, эксцентричность коллектора, вибрацию щеток и т. п.

Для выявления причин искрения под щетками необходимо произвести тщательное обследование машины и устранить все дефекты в скользящем контакте и в электрической и магнитных цепях машины. Лишь после этого приступают к исследованию коммутации по методу безыскровой зоны и к регулировке добавочных полюсов (см. разд. Б). Если после устранения всех дефектов и регулировки добавочных полюсов коммутация машины все же неудовлетворительная, то приходится изменять марку щеток и применять слоистые и разрезные (двойные) щетки.
Через щетку по направлению к щеточному токоподводу (назовем это направление продольным) проходит ток нагрузки; поперек щетки замыкается ток коммутируемых секций. Для улучшения коммутации желательно неодинаковое сопротивление щетки в указанных направлениях, а именно увеличенное — в поперечном направлении и уменьшенное — в продольном. Такая щетка, называемая слоистой, состоит из склеенных изоляционным клеем продольных пластинок щеточного полуфабриката. Она меньше нагревается и имеет меньшее падение напряжения в продольном направлении. Двойная щетка представляет собой две щетки, которые установлены в общем щеткодержателе (рис. -1) и могут перемещаться относительно друг друга. Такие щетки благодаря разделяющей их поверхности имеют увеличенное сопротивление для поперечного тока коммутации, а для тока нагрузки — такое же, как и при целой щетке. Разрезные щетки благодаря их меньшей ширине по сравнению с целой щеткой лучше пришлифовываются к коллектору и дают лучший контакт.

Рис. -3. Расширение коммутационной зоны смещением щеток

Для увеличения поперечного сопротивления щеток можно на рабочей поверхности существующих щеток прорезать несколько взаимно перпендикулярных канавок шириной 1 мм и глубиной 3 мм, как это указано на рис. -2. Благодаря этим надрезам улучшается также вентиляция, а следовательно, и охлаждение щеток.

В некоторых случаях улучшения коммутации можно достигнуть, расширяя коммутационную зону или применяя более широкие щетки. Чтобы расширить коммутационную зону, щетки каждого бракета траверсы смещают относительно друг друга по окружности коллектора, располагая их в шахматном порядке (рис. -3). В нереверсивных машинах улучшение коммутации может быть иногда достигнуто сдвигом траверсы.

• Вперёд

• Назад
• Вперёд

• Вы здесь:  
• Главная
• Оборудование
• Эл. машины
• Технология и оборудование производства электрических машин

Еще по теме:

• Предремонтные испытания электрических машин
• Сроки устранения дефектов электрических машин
• Дефекты обмоток якоря электрических машин постоянного тока
• Обозначения вывода обмоток электрических машин постоянного тока
• Машины постоянного тока

4.9. Причины искрения щеток

Работа машины постоянного тока часто сопровождается искрением щеток (в основном на сбегающем крае). Искрение щеток – опасное явление и может нарушить работу машины. Однако требование абсолютно безыскровой («темной коммутации») является чрезмерным, т.к. слабое искрение под небольшой частью щеток неопасно для машины.

Степень искрения	Характеристика степени искрения	Состояние коллектора и щеток
1	Отсутствие искрения («темная коммутация»)	Нормальное
1,25	Слабое точечное искрение под небольшой частью полюса	Отсутствие почернения на коллекторе и нагара на щетках
1,5	Слабое искрение под небольшой частью щетки	Появление следов почернения на коллекторе, устраняемых протиранием поверхности коллектора бензином, а также следов нагара на щетках
2	Искрение под всем краем щетки. Допускается при кратковременных толчках нагрузки и перегрузках	Появление следов почернения на коллекторных не устраняемых протиранием бензином, а также следов нагара на щетках
3	Значительное искрение под всем краем щетки с наличием крупных вылетающих искр. Допускается только для моментов прямого безреостатного включения или реверсирования машин, если при этом коллектор и щетки остаются в состоянии, пригодном для работы.	Значительное почернение на коллекторе, не устраняемое протиранием поверхности коллектора бензином, а также подгар и разрушение щеток.

Причины искрения:

Механические причины искрения – слабое давление щеток на коллектор, биение коллектора, его эллиптичность или негладкая поверхность, загрязнение поверхности коллектора, выступание миканитовой изоляции над медными пластинами, неплотное закрепление траверсы, пальцев или щеткодержателей, а также другие причины, вызывающие нарушение электрического контакта между щеткой и коллектором.

Потенциальные причины искрения появляются при возникновении напряжения между смежными коллекторными пластинами, превышающего допустимое значение. В этом случае искрение наиболее опасно, так как оно обычно сопровождается появлением на коллекторе электрических дуг.

Коммутационные причины искрения создаются физическими процессами, происходящими в машине при переходе секций обмотки якоря из одной параллельной ветви в другую.

Иногда искрение вызывается целым комплексом причин. Выяснение причин искрения следует начинать с механических, так как их обнаруживают осмотром коллектора и щеточного устройства. Труднее обнаружить и устранить коммутационные причины искрения.

Основная причина неудовлетворительной коммутации в машинах постоянного тока – добавочный ток коммутации :

, где– сумма электрических сопротивлений добавочному току коммутации. Наибольшее значение имеет сопротивление щетки и переходного контакта:

.

Отсюда следуют способы улучшения коммутации.

Выбор щеток. Для обеспечения удовлетворительной коммутации целесообразнее применять щетки с большим переходным падением напряжения в переходном контакте и собственно щетке. Однако допустимая плотность тока в щеточном контакте невелика, что требует увеличения площади щеточного контакта и длины коллектора. Поэтому щетки с большим сопротивлением применяют в основном в машинах с относительно высоким напряжением и небольшим рабочим током.

Щетки для электрических машин разделяют на четыре группы.

Группа щеток, обозначение	Переходное падение напряжения на пару щеток при номинальном токе, В	Номинальная плотность тока, А/мм2	Область применения
Графитовые Г	1,9 – 2,0	0,11 – 0,12	Для машин с облегченными условиями коммутации
Электрографитовые ЭГ	2,0 – 2,7	0,10 – 0,15	Для машин со средними и затруднительными условиями коммутации и для контактных колец
Угольно-графитовые УГ, Т	2,0	0,06 – 0,07	Для машин со средними условиями коммутации
Медно-графитовые М, МГ	0,2 – 1,5	0,15 – 0,20	Для низковольтных (до 48 В) машин и контактных колец

Наибольшее применение в машинах постоянного тока напряжением 110 – 440 В имеют электрографитированные щетки.

Увеличению переходного сопротивления щеточного контакта, а следовательно улучшению коммутации, способствует политура коллектора – тонкая оксидная пленка на поверхности коллектора, обладающая повышенным электрическим сопротивлением.

Уменьшение реактивной ЭДС. Существенное влияние на суммарную ЭДС в коммутирующей секции оказывает реактивная ЭДС

.

ЭДС внешнего поля (взаимоиндукции) зависит от ширины щетки: чем шире щетка, тем большее число коллекторных пластин она перекрывает, тем больше секций одновременно коммутируется, что вызывает повышение ЭДС. Однако слишком узкие щетки также нежелательны. Наиболее целесообразны щетки шириной в 2 – 3 коллекторных деления.

Реактивная ЭДС может быть ослаблена уменьшением индуктивности секций. Для этого не применяют в обмотке якоря секции с большим числом витков и полузакрытые пазы, что влияет на размеры машины. При проектировании машин постоянного тока выбор ее параметров связывают со стремлением получить компактную и экономичную машину.

Добавочные полюсы. Они предназначены для создания в зоне коммутации магнитного поля такой величины и направления, чтобы наводимая этим полем в коммутирующей секции ЭДС вращения компенсировала реактивную ЭДС. Это основной способ улучшения коммутации. Без принятия мер по улучшению коммутации ЭДСинаправлены в одну сторону, т.е. действуют согласно. Посредствам добавочных полюсов можно создать в зоне коммутации магнитное поле такой величины и направления, что ЭДС вращенияизменила свое направление на обратное и. В этом случае коммутация становится прямолинейной (идеальной). Добавочные полюсы располагают между главными. При этом щетки устанавливают на геометрической нейтрали.

Все машины постоянного тока мощностью свыше 1 кВт снабжаются добавочными полюсами, число которых принимают равным числу главных полюсов или вдвое меньшим. Наличие добавочных полюсов позволяют увеличить линейную нагрузку машины и при заданной мощности получить машину меньшего веса и габаритов.

Обмотку добавочных полюсов включают последовательно с обмоткой якоря. В этом случае МДС добавочных полюсов при различных нагрузках машины изменяется пропорционально току якоря, т.е. пропорционально МДС якоря. Полярность добавочного полюса в генераторе должна быть такой же, как и у следующего по направлению вращения главного полюса, а в двигателе – как у предшествующего полюса.

Получение коммутирующего поля смещением щеток. В машинах постоянного тока мощностью до 1 кВт, выполняемых без добавочных полюсов, коммутирующее поле в зоне коммутации создается смещением щеток с геометрической нейтрали. Если щетки установлены на геометрической нейтрали, то поперечное магнитное поле якоря с магнитной индукцией создает в зоне коммутации индукцию. В результате в коммутирующих секциях наводится ЭДС вращения, направленная согласованно с реактивной ЭДСи способствующая замедленной коммутации.

Если же щетки сдвинуть на угол за физическую нейтраль, то коммутирующее поле с индукциейизменит свое направление относительно направления при положении щеток на геометрической нейтрали. Это поле будет наводить в коммутирующих секциях ЭДС вращения, равную реактивной ЭДС и противоположную ей по направлению, т.е. реактивная ЭДС окажется скомпенсированной и коммутация станет прямолинейной (идеальной).

Щетки смещают в направлении вращения якоря у генераторов или против вращения якоря у двигателей. Способ улучшения коммутации сдвигом щеток с геометрической нейтрали имеет следующие недостатки:

– коммутирующее поле изменяется не пропорционально нагрузке машины;

– усиливается размагничивающее действие реакции якоря;

– недопустимо применение способа для реверсируемых машин

Использование, распространенные неисправности и многое другое

Некоторые предпочитают двигатели постоянного тока в промышленной сфере из-за их низкой стоимости, функций и множества применений. Однако знать, как они работают, и полностью понимать оборудование от начала до конца — это совсем другое дело.

Независимо от того, является ли это двигателем постоянного тока или любым другим оборудованием, всегда полезно знать, как оно работает на самом деле, если оно у вас есть. Особенно, когда дело доходит до поломки, такие знания пригодятся и помогут либо сохранить ваше оборудование, либо решить проблему, либо улучшить его.

Теперь, когда вы понимаете важность, давайте познакомим вас с основами угольных щеток в двигателях постоянного тока.

Назначение угольных щеток в двигателях постоянного тока

Угольная щетка является важным компонентом двигателя постоянного тока по многим причинам. Во-первых, он передает электрический ток, который исходит от вращающегося компонента оборудования, к центру. Также в процессе вращения – отвечает за переменное течение тока в проводниках.

Кроме того, он обеспечивает коммутацию направления тока пару раз за оборот оборудования и действует как хороший проводник.

Помимо этих функций, он также поддерживает чистоту поверхности коллектора или токосъемного кольца.

Материал щетки – карбон – тоже играет огромную роль. Он включает в себя все физические, механические и электрические свойства, необходимые для защиты оборудования от повреждений. Его самосмазывающиеся свойства также приводят к меньшему износу коллектора по сравнению со щетками, изготовленными из более прочных металлов, таких как сталь или медь, что позволяет достичь оптимального состояния и гладкости.

Распространенные неисправности

Как и любая другая часть вашего двигателя, она рано или поздно выйдет из строя. Кроме того, это означает, что есть определенные признаки, на которые следует обратить внимание, прежде чем вы решите отправиться на ремонт электродвигателя в Сингапуре. Возможны следующие варианты:

• Повторяющиеся проблемы с коллектором (например, изношенные щетки, вызывающие чрезмерное искрение)
• Поврежденные щетки из-за электрической перегрузки или разгрузки
• Неправильно установленные щетки или щетки неподходящего размера
• Щетки неправильной формы, которые не соответствуют дуге коллектора
• Сильные скачки напряжения

Последствия износа угольных щеток

Хотя углерод действительно самый эффективный среди других материалов, когда дело доходит до щеток – со временем он изнашивается.

Это мягкий металл, предназначенный для уменьшения повреждения коллектора из-за трения. Итак, когда угольная щетка начнет искрить — вы поймете, что она начинает изнашиваться.

Как только двигатель достигнет точки полного износа, это повлияет на производительность двигателя, и он начнет работать хуже, прежде чем сломается. Более того, если угольные щетки не будут отремонтированы или заменены, это может привести к серьезному повреждению двигателя, в результате чего он выйдет из строя и потеряет возможность постоянной работы.

В подобных случаях вам, возможно, придется заручиться помощью опытного инженера для капитального ремонта электродвигателя для тщательной проверки состояния оборудования. Если это неисправная угольная щетка — то знайте, что пора принимать меры и решать этот вопрос.

Обслуживание и продление срока службы угольных щеток

Несмотря на то, что угольные щетки подвержены износу, они по-прежнему довольно надежны. При правильном использовании, уходе и обслуживании вы сможете легко продлить срок их службы. Точно так же щетки в лучшем состоянии обеспечивают повышенную производительность и более эффективный двигатель постоянного тока.

Вот несколько способов сохранить и продлить срок службы угольных щеток в двигателе постоянного тока:

Стабильность угольной щетки

Посмотрите на зазор между щеткой и держателями щеток, чтобы убедиться, что она устойчива и правильно скользит. Также обратите внимание на расстояние между контактным кольцом коллектора и щеткодержателем, чтобы убедиться, что щеткодержатель находится в правильном положении и под правильным углом.

Регулярная очистка двигателя

Будь то медная пыль или следы износа коллектора — всегда нужно быть начеку, чтобы сразу избавиться от этих проблем.

Например, наличие пыли вызывает загрязнение машины, заедание боковых сторон щеток, высокий износ щеток и образование канавок на коллекторах/токосъемных кольцах. Обычно лучший способ справиться с такими ситуациями — регулярно проводить техническое обслуживание или очистку — это позволит убедиться, что воздушные фильтры подают чистый воздух к двигателю.

Скошить кромки

Обрезая щетки, вы дополнительно гарантируете, что угольные щетки не изнашиваются – так же, как это происходит с коллекторами. Делайте все возможное, чтобы исправить любую аномалию на поверхности, чтобы избежать повреждения щетки и в то же время продлить срок ее службы.

Сделайте канавки для защиты от пыли

Лучше всего, чтобы на поверхности щеток были канавки для защиты от пыли. Они очень эффективны в улучшении их оптимального состояния и производительности. При правильной длине щетки могут адаптироваться к постоянному давлению.

Когда ваш двигатель выходит из строя, вы можете задаться вопросом о причинах. И обычно дело может заключаться в конкретном компоненте, например, в угольной щетке.

Итак, уделите время изучению различных частей двигателя, начиная с угольной щетки. Перемотка электродвигателя может быть эффективной для решения проблемы, но всегда полезно полностью понимать его использование и признаки отказа, вы будете знать, пора ли звонить инженеру и принимать меры.

Понимание и обслуживание угольных щеток в электродвигателях

Добро пожаловать в Thomas Insights — каждый день мы публикуем последние новости и аналитические материалы, чтобы информировать наших читателей о том, что происходит в отрасли. Зарегистрируйтесь здесь, чтобы получать главные новости дня прямо на ваш почтовый ящик.

Угольные щетки или щетки для электродвигателей играют важную роль в двигателях и генераторах, выступая в качестве электрических проводников. Это достигается за счет пропускания электрического тока между неподвижным и вращающимся проводами двигателя. Угольная щетка может иметь один или несколько угольных блоков и один или несколько шунтов или клемм. В двигателе или генераторе часто бывает несколько угольных щеток.

Угольные щетки различных марок

Хотя первые щетки были сделаны из меди, углерод в конечном итоге стал предпочтительным материалом для щеток двигателя из-за его высокого контактного сопротивления, низкого трения и способности противостоять искрению.

Угольные щетки делятся на четыре семейства щеток:

• Углеродный графит
• Электрографиты
• Графиты
• Металлический графит

Угольная графитовая щетка

Одна из первых угольных щеток, подходит для использования на старых, более медленных машинах с максимальной скоростью поверхности 4000 футов в минуту. Этот тип угольной щетки используется в металлических контактах и ​​основаниях и редко встречается в коммутаторах из-за высокого трения, которое она создает.

Электрографитная угольная щетка

Электрографитовые щетки обрабатываются при высоких температурах, что делает их более долговечными и идеальными для использования в коллекторах. Эти щетки могут быть обработаны органическими или неорганическими материалами, чтобы сделать их более прочными. Этот тип щеток идеально подходит для использования в различных рабочих условиях, в том числе в тех, в которых нормой являются высокие температуры и низкая влажность.

Графитовая угольная щетка

Графитовые щетки, характеризующиеся слоями материала, изготавливаются путем связывания природного или искусственного графита со смолой или пеком. Эти щетки часто используются в коллекторах и контактных кольцах. Их высокая плотность и низкая пористость делают их идеальными для загрязненных сред.

Металлическая графитовая угольная щетка

Щетки из металлического графита изготавливаются путем объединения графита с мелкими металлическими порошками, такими как медь, серебро, олово и свинец. Благодаря низкому удельному сопротивлению эти щетки используются множеством способов. Их можно увидеть в двигателях вилочных погрузчиков, зарядных устройствах для аккумуляторов и сварочных генераторах, токосъемных кольцах с высокой плотностью тока щеток, генераторах для гальванических покрытий и машинах постоянного тока, и они часто используются в качестве заземляющих щеток.

Обслуживание угольных щеток

Неисправности оборудования часто связаны с выходом из строя угольных щеток. Знание того, как правильно обслуживать и когда заменять угольные щетки, является ключом к предотвращению простоев.

При искрении или других проблемах с щеткой рекомендуется выполнять следующие процедуры обслуживания угольной щетки:

• Убедитесь, что на щетке нет видимых повреждений или грязи.
• Убедитесь, что щетки могут двигаться в своих держателях.
• Проверьте пружины каждой щетки и соответствующим образом отрегулируйте давление.
• Осмотрите коллектор на наличие признаков слюды, плавников и/или шлаков.
• Убедитесь, что в коллекторах нет почерневших, выщербленных или сгоревших сегментов.
• Ищите округлости и межстержневые отклонения в коллекторах.
• Убедитесь, что стояки правильно подключены.
• Проверьте падение щетки или кривую формы поля машины, работающей при нормальной нагрузке.
• Проверьте, вибрируют ли щетки, подержав кусок изоляционного материала поверх щетки.
• Убедитесь, что подшипники не вибрируют чрезмерно.

Регулярная очистка двигателей с помощью воздушного компрессора поможет избежать развития многих из этих проблем. Если описанные выше процедуры были выполнены, но проблема не устранена, обратитесь к производителю угольных щеток или к своему дистрибьютору. Может потребоваться обслуживание или замена щеток.

Надлежащее профилактическое обслуживание

Хотя иногда легко не заметить, угольные щетки являются одним из наиболее важных компонентов двигателей и генераторов. Без щеток двигатели и генераторы не могли бы проводить электричество и, следовательно, не могли бы функционировать.

Убедитесь, что вы не отказываетесь от обслуживания двигателя. Надлежащие проверки и очистка двигателя должны значительно продлить срок службы ваших угольных щеток и помочь вам избежать серьезных проблем с обслуживанием угольных щеток.

 

Ресурсы:

• How It Works – Carbon Brush Operation

• https://www.