Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Пара угольных щеток

Щетка или щетка углерода представляет собой электрический контакт , который проводит ток между неподвижными проводами и двигающимися частями, наиболее часто во вращающемся вале . Типичные области применения включают электродвигатели , генераторы переменного тока и электрические генераторы . Срок службы угольной щетки зависит от того, как часто используется двигатель и какая мощность передается через двигатель. [1]

Этимология [ править ]

Для некоторых типов электродвигателей и генераторов к функции, то катушки этого ротора должны быть подключены к замкнуть электрическую цепь. Первоначально это было достигнуто путем прикрепления медного или латунного коммутатора или ' скольжения кольца на вал , с пружинами прижимных плетеной медной проволоки „щетками“ на кольца , которые проводят ток. Такие щетки обеспечивали плохую коммутацию при перемещении от одного сегмента коммутатора к другому. Решением стало введение « щеток с высоким сопротивлением », сделанных из графита.(иногда с добавлением меди). Хотя сопротивление было порядка десятков миллиомов, оно было достаточно высоким, чтобы обеспечить постепенный переход тока от одного сегмента коммутатора к другому. Угольные щетки доступны в четырех основных категориях марок: угольный графит, электрографит, графит и металлический графит. [2] Термин « кисть» остается в употреблении. Поскольку щетки изнашиваются, их можно заменить в изделиях, предназначенных для обслуживания.

Щетки из металлического волокна в настоящее время разрабатываются. [3] Они могут иметь преимущества по сравнению с существующими технологиями щеток, но еще не получили широкого распространения.

Производственный процесс [ править ]

Смешивание компонентов [ править ]

Точный состав кисти зависит от области применения. Обычно используется графит / угольный порошок. Медь используется для лучшей проводимости (редко для приложений переменного тока). Чтобы максимизировать электрическую проводимость и прочность сырца, используется высокодендритный (электролитический) медный порошок. [4] Связующие , в основном фенол или другие смолы или пек , примешиваются, чтобы порошок сохранял свою форму при уплотнении. Другие добавки включают металлические порошки и твердые смазочные материалы, такие как MoS 2 , WS 2 . Чтобы определить состав смеси щеток для каждого применения или двигателя, необходимо много ноу-хау и исследований.

Уплотнение смеси [ править ]

Щеточный состав уплотняется в инструменте, состоящем из верхнего и нижнего пуансона и матрицы, на механических или гидравлических прессах. На этом этапе, в зависимости от дальнейшей обработки, медная проволока (называемая шунтирующей проволокой) может быть автоматически вставлена ​​через отверстие в верхнем пуансоне и зафиксирована в прессованном щеточном блоке с помощью порошка, вдавливаемого вокруг. Эта операция, называемая «утрамбовкой», обычно выполняется с использованием порошка электролитической меди, возможно, с серебряным покрытием для некоторых высокопроизводительных применений. [5] После этого процесса кисть все еще остается очень хрупкой и на профессиональном жаргоне называется «зеленая кисть».

Обжиг зеленых кистей [ править ]

Далее следует термообработка «зеленых щеток» в искусственной атмосфере (обычно водородной и азотной ). Диапазон температур до 1200 ° C. Этот процесс называется спеканием или запеканием. Во время спекания связующие либо выгорают, либо обугливаются, образуя кристаллическую структуру между углеродом, медью и другими добавками. [6]После запекания следует графитизация (термическая обработка). Термическая обработка преобразуется с помощью температурной кривой, точно определенной для каждой смеси материалов. Помимо состава смеси, используемая температурная кривая является вторым большим секретом каждого производителя щеток. После термообработки структура кисти изменяется таким образом, что копирование кисти практически невозможно для конкурирующих компаний.

Вторичные операции [ править ]

Спекание приводит к усадке и изгибу щеток. Их необходимо отшлифовать до чистой формы. Некоторые компании используют дополнительную обработку, чтобы сделать щетку более износостойкой, с помощью таких методов, как пропитка беговой поверхности специальными маслами, смолами и смазками. [6]

Производство угольных щеток требует глубоких знаний материалов и опыта составления смесей. Очень небольшие изменения содержимого кисти всего на несколько процентов компонентов по весу могут значительно изменить свойства кистей в их приложениях. В мире существует всего несколько компаний, занимающихся разработкой кистей, которые в основном специализируются на определенных типах кистей.

Угольные щетки - одна из наименее дорогих частей электродвигателя. С другой стороны, они обычно являются ключевой частью, обеспечивающей долговечность («срок службы») и производительность двигателя, в котором они используются. Их производство требует очень высокого внимания к контролю качества и контролю производственного процесса на всех этапах производства. производственный процесс.

Кисти из жидкого металла [ править ]

Время от времени исследуются возможности использования жидких металлов для создания контактов. Недостатки этого подхода включают необходимость удерживать жидкий металл (поскольку он обычно токсичен или вызывает коррозию) и потери мощности из-за индукции и турбулентности.

См. Также [ править ]

  • Коммутатор (электрический) § Щеточная конструкция
  • Скольжения кольцо

Ссылки [ править ]

  1. ^ topdealsonline (17 сентября 2020 г.). «Как долго угольные щетки служат в электроинструментах?» . Лучшие предложения в Интернете . Проверено 6 октября 2020 .
  2. ^ https://www.repcoinc.com/about/blog/What-is-a-carbon-brush-bd.html
  3. ^ http://www.dh-inc.com/metal-fiber-brush-and-slip-rings
  4. ^ Занон, Маттео; Рампин, Илария; Бреда, Алессандро; Бортолотти, Франческо (2015-10-05). «Поведение при спекании электролитических и распыленных водой медных порошков» . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  5. ^ Занон, Маттео; Нассуато, Мирко; Рампин, Илария; Эчеберрия, Джон; Мартинес, Ане Майте (23.09.2014). «Электропроводность медных и покрытых серебром медных порошков» . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  6. ^ a b mrcarbonbrush (01.11.2019). "Как изготавливаются кисти?" . Mrcarbonbrush . Проверено 12 февраля 2020 .