Четке и држачи четкица електричних машина једносмерне струје: намена, материјал, врсте и уређај

Код електромотора и генератора често је потребно успоставити електричну везу између стационарног и ротационог дела уређаја.

У случају статорског (тј. стационарног) главног намотаја електричне машине, од њега је лако уредити гране за повезивање спољашњег стационарног електричног система, али у случају роторског (тј. ротационог) главног намотаја, он постаје потребно је уредити клизни електрични контакт, јер иначе намотај ротора није доступан.

Електрични клизни контакт може се реализовати на два начина: или као прстенасти клизни контакт или као колекторски клизни контакт. У оба случаја, рад електричне машине захтева посебне уређаје - четке.

У првим електричним машинама, четке су биле пакет састављен од бакарних плоча или танких жица, по чему су и добиле име.

Четке савремених машина су коцке пресоване од праха угља, графита или бакра и стога не оправдавају своје име које је, међутим, остало иза њих.

Бакарне, гвоздене и бронзане четке, које су веома добро обављале посао у првим машинама једносмерне струје у касном 19. веку, показале су се као не баш добри материјали у погледу трења. Брзо се троше и у новим дизајнима машина замењују их угаљ и графит.

Тренутно за ДЦ машине користи се скоро искључиво угљене четке са примесом графита, носећи, у зависности од процента графита и начина израде четкица, називе угљен-графита, графита или електрографа. Само за нисконапонске машине, до 30 В, користе се метално-угљеничне четке које дају мањи пад напона у контактном (прелазном) слоју. на колектору.

Угљене четке су направљени од чистог графита, ретортног угљеника и чађе у различитим размерама. Угаљ је самоподмазујући материјал који не оштећује површину о којој трља и не хаба се брзо.

Графитне четке су направљени од чистог природног графита. Графит се уситњава у фини прах, који се затим под веома високим притиском пресује у шипке жељене величине. Угаљ и графит су одлични проводници електричне енергије.

Електрографске четке Оне су у суштини угљеничне четке, али су изложене високим температурама у електричној пећи и тако се претварају у графит. Ове четке имају веома добра својства брушења.

Угљене четке од угља и бакра уситњеног у фини прах, понекад уз додатак другог уситњеног метала (најчешће калаја).

Производња ових четкица се одвија тако да четкица има најбољу могућу проводљивост у аксијалном правцу, у коме пролази радна струја машине, и лошу проводљивост (висок електрични отпор) у попречном правцу, у коме додатне струје укључених секција су затворене током комутације.

Четке за електричне машине су стандардизоване. Одликују се тврдоћом, пролазним падом напона у контакту и дозвољеном густином струје.

Ова технологија преноса енергије, стара више од сто година, и данас се широко користи. Угљене четке се још увек могу наћи у многим електромоторима. Почевши од малих мотора у играчкама, електричним кухињским апаратима, електричним прозорима, бријачима, машинама за прање веша, феном за косу, усисивачима или електричним алатима (електричне бушилице, угаоне брусилице, глодалице, кружне тестере итд.),

Четке се такође користе у великим машинама једносмерне струје у електричним локомотивама, подморницама и генераторима електрана, као и у ветротурбинама. Сходно томе, геометријске и електричне карактеристике угљених четкица су различите.

Број зона (који формирају цилиндричну површину колектора) склопа четкица на колектору обично је једнак броју полова машине. Број четкица у свакој зони зависи од вредности струје и густине струје испод четке дозвољене за дату врсту четке, али мање од две четке по зони могу се наћи само у веома малим машинама, јер са једном четком по зона тешко је осигурати поузданост контакта четке.

Четке које остају у истој зони називају се зонски сет четкица, а скуп свих зонских скупова дате машине назива се комплетан сет четкица.

Крајња површина четкица на страни супротној од контакта са колектором је обично бакрена, понекад калајисана. При малој струји коју повлачи четка, довољно задовољавајуће услове за одвод струје обезбеђује контактна површина четке са држачем четкице и притисном опругом.

Велике четке су опремљене поклопцима од бакарног лима, на њима чврсто причвршћеним жицама, од меких савитљивих каблова одговарајућих пресека, са врховима за причвршћивање испод завртња на држач четкица или на део намењен за одводњавање. струја четке. Поклопац четке за ужад се назива крак четке.

Четке се држе у фиксном положају у односу на колектор држачи четкица, чији је дизајн веома разнолик.

Ако је електрична машина дизајнирана за оба смера ротације, онда се користе радијални држачи четкица, који обезбеђују локацију четке дуж радијуса колектора. На машинама са једним специфичним смером ротације, често се користе држачи четкица са одређеним нагибом четке према радијусу.

Држач четкица за ДЦ машине мале и средње снаге

Велики држач четкица за ДЦ машину

Једнозонски држачи четкица се причвршћују на округле или квадратне прсте четкице или на стезаљке за четке… Прсти четкице или стезаљке из различитих области четкице су ојачане носачи четкица или прагови за четкеод којих морају бити поуздано изоловани.

Заузврат, равни прагови су причвршћени или на лежајеве, или на крајње штитове, или на јарам, или, коначно, независно на основну плочу машине (за дугачке колекторе).

Важни услови које мора да испуњава носач четкице или попречна глава четкице су апсолутно одсуство вибрација, приступачност за проверу и подешавање четкица, лако уклањање појединачних држача четки за поправке и могућност истовременог ротирања целог система четкица за прецизну монтажу у исправан положај комутације уз одржавање пуне концентричности држача четкица и колектора.

Четке, држачи четкица, прсти (или стеге) и траверза (или ослонац) чине такозвани колектор струје ДЦ машине. Такође укључује везе између комплета зонских четкица истог поларитета.

За одвод струје, прсти четкице и стезаљке истоимених зона (тј. истог поларитета, позитивног или негативног) су међусобно електрично повезани изолованом жицом одговарајућег пресека.

На тај начин се добијају два потпуна или делимична сабирна прстена, који се затим повезују савитљивим кабловима одговарајућег пресека са спољним терминалима машине. Потоњи су причвршћени на посебну стезну плочу или на јарам или на главну плочу машине. Прикључна плоча, прекривена заштитним поклопцем, чини прикључну кутију.

Правилно наношење и избор четкица, у комбинацији са правилним одржавањем, резултира повећањем перформанси машине и смањеним трошковима застоја.

Пошто трење изазвано ротацијом уређаја изазива абразивно хабање, четке се морају периодично мењати.Из тог разлога, мотори без четкица.