Четки и държачи за четки на електрически машини с постоянен ток: предназначение, материал, видове и устройство

В електрическите двигатели и генераторите често е необходимо да се установи електрическа връзка между неподвижните и въртящите се части на устройството.

В случай на статорна (т.е. стационарна) основна намотка на електрическа машина, лесно е да се подредят клони от нея за свързване на външна стационарна електрическа система, но в случай на роторна (т.е. въртяща се) основна намотка, тя става необходимо да се организира плъзгащ се електрически контакт, тъй като в противен случай намотката на ротора не е налична.

Електрическият плъзгащ се контакт може да бъде реализиран по два начина: или като пръстеновиден плъзгащ се контакт, или като колекторен плъзгащ се контакт. И в двата случая за работата на електрическа машина са необходими специални устройства — четки.

В първите електрически машини четките са пакет, сглобен от медни плочи или тънки проводници, откъдето са получили името си.

Четките на съвременните машини са кубчета, пресовани от въглища, графит или медни прахове и следователно не отговарят на името си, което обаче остана зад тях.

Медни, железни и бронзови четки, които си свършиха работата много добре в първите DC машини в края XIX век, се оказаха не особено добри материали по отношение на триенето. Те се износват бързо и в новите конструкции на машините те са заменени с въглища и графит.

Понастоящем за DC машини използва се почти изключително въглеродни четки с примес от графит, носещи, в зависимост от процента на графит и от начина на изработка на четки, имената на въглерод-графит, графит или електрограф. Само за машини с ниско напрежение, до 30 V, се използват метално-въглеродни четки, които дават по-нисък спад на напрежението в контактния (преходния) слой на колектора.

Въглеродни четки са направени от чист графит, ретортен въглен и сажди в различни пропорции. Въглищата са самосмазващ се материал, който не уврежда повърхността, по която се трие и не се износва бързо.

Графитни четки са изработени от чист естествен графит. Графитът се натрошава на фин прах, който след това се пресова под много високо налягане в пръти с желания размер. Въглищата и графитът са отлични проводници на електрически ток.

Електрографитни четки По същество са въглеродни четки, но изложени на високи температури в електрическа пещ и по този начин се превръщат в графит. Тези четки имат много добри смилащи свойства.

Въглеродни четки направени от въглища и мед, натрошени на фин прах, понякога с добавяне на друг натрошен метал (най -често калай).

Производството на тези четки се извършва по такъв начин, че четката да има възможно най -добрата проводимост в аксиалната посока, в която преминава работния ток на машината, и лоша проводимост (високо електрическо съпротивление) в напречна посока, в която допълнителните токове на включените секции се затварят по време на комутация.

Четките за електрически машини са стандартизирани. Те се характеризират с твърдост, преходен спад на напрежението в контакта и допустима плътност на тока.

Тази технология за предаване на енергия, която е на повече от сто години, се използва широко и днес. Въглеродните четки все още могат да бъдат намерени в много електрически двигатели. Започвайки с малки двигатели в играчки, електрически кухненски уреди, електрически прозорци, самобръсначки, перални машини, сешоари, прахосмукачки или електроинструменти (електрически бормашини, ъглошлайфи, фрези, циркуляри и др.),

Четките се използват и в големи машини с постоянен ток в електрически локомотиви, подводници и генератори на електроцентрали, както и във вятърни турбини. Съответно геометричните и електрическите характеристики на въглеродните четки са различни.

Броят на зоните (образуващи цилиндричната повърхност на колектора) на монтажа на четки върху колектора обикновено е равен на броя на полюсите на машината. Броят на четките във всяка зона зависи от стойността на тока и плътността на тока под четката, допустима за даден тип четка, но по -малко от две четки на зона могат да бъдат намерени само в много малки машини, тъй като с една четка на зона е трудно да се осигури надеждността на контакта на четката.

Четките, които стоят в една и съща зона, се наричат ​​зонален набор от четки, а съвкупността от всички набори зони на дадена машина се нарича пълен набор от четки.

Крайната повърхност на четките от страната, противоположна на контакта с колектора, обикновено е с медно покритие, понякога калайдисана. При малък ток, изтеглен от четката, достатъчно задоволителни условия за оттичане на ток се осигуряват от контактната повърхност на четката с държача на четката и притискащата пружина.

Големите четки са оборудвани с капачки, изработени от медна ламарина, плътно поставени върху тях и с прикрепени към тях проводници, изработени от меки гъвкави кабели с подходящи секции, със съвети за закрепване под винт към държач за четки или към част, предназначена за източване на ток от четка. Капачката на четката с въже се нарича рамо за четка.

Четките се държат във фиксирано положение спрямо колектора държачи за четки, чийто дизайн е много разнообразен.

Ако електрическата машина е предназначена за двете посоки на въртене, тогава се използват радиални държачи за четки, които осигуряват местоположението на четката по радиуса на колектора. При машини с една определена посока на въртене държачи на четки често се използват с известно наклонение на четката към радиуса.

Поставка за четки за машини с постоянен ток с ниска и средна мощност

Голям държач за четка за DC машина

Поставките за четки от една зона са прикрепени към кръгли или квадратни пръсти на четката или към скоби за четки… Пръстите на четката или скобите от различни зони на четка са подсилени опори за четки или траверси за четкиот които те трябва да бъдат надеждно изолирани.

От своя страна четните траверси са прикрепени или към лагерите, или към крайните щитове, или към хомота, или, накрая, независимо към основната плоча на машината (за дълги колектори).

Важни условия, на които трябва да отговарят опората на четката или напречната глава на четката, са абсолютната липса на вибрации, достъпността за проверка и регулиране на четките, лесното отстраняване на отделните държачи на четки за ремонт и възможността за едновременно завъртане на цялата система от четки за прецизен монтаж в правилното положение за комутация, като същевременно се поддържа пълна концентричност на държачите на четките и колектора.

Четки, държачи за четки, пръсти (или скоби) и траверс (или опора) съставляват така наречения апарат за събиране на ток на DC машина. Той също така включва връзки между зонални комплекти четки със същата полярност.

За да се източи токът, пръстите на четката и скобите на зоните със същото име (тоест с една и съща полярност, положителна или отрицателна) са електрически свързани помежду си с изолиран проводник на съответната секция.

По този начин се получават два пълни или частични събиращи пръстена, които след това са свързани чрез гъвкави кабели с подходящо напречно сечение към външните клеми на машината. Последните се фиксират на специална затягаща дъска или към хомота, или към основната плоча на машината. Клемната платка, покрита със защитен капак, образува клемна кутия.

Правилното нанасяне и подбор на четки, съчетано с подходяща поддръжка, води до повишена производителност на машината и намаляване на разходите за престой.

Тъй като триенето, причинено от завъртането на устройството, причинява абразивно износване, четките трябва да се сменят периодично. Поради тази причина, безчеткови двигатели.