чем отличаются графитовые щетки
Онлайн помощник домашнего мастера
Щетки для электродвигателей: советы по выбору нужной модели, инструкция по замене и ремонту своими урками
В бытовых условиях мы очень часто используем электроинструмент. А что говорить о профессионалах, деятельность которых напрямую связана с применением разнообразных приборов с электродвигателем. В процессе интенсивной эксплуатации такие агрегаты очень часто изнашиваются, что приводит к поломке.
Часто причиной может выступать неисправность щеток. Для чего нужны щетки в электродвигателе, как они устроены, и что нужно сделать для замены, мы расскажем в данной статье.
Краткое содержимое статьи:
В чем состоит назначение
Передача электроэнергии на якорные обмотки в электродвигателе производится при помощи коллекторного узла. Из-за вращения якоря в процессе работы электроинструмента для передачи нужен контакт. Причем он должен быть подвижным, а поэтому использование металла не допустимо. Ведь число оборотов значительно, что сопровождается сильным трением.
В таком случае при контакте металла с металлом происходил бы перегрев поверхностей. Коллектор достаточно быстро вышел бы из строя. Решить проблему удалось при помощи изготовления контакта из угля или графита.
Щетки в электродвигателе создают контакт скользящего типа. Они выступают элементом механизма, который позволяет перевести механическую энергию в электрическую.
Главное назначение щеток для электродвигателей состоит в снятии и подведении электротока на коллекторах, в том числе и от контактных колец.
Основные характеристики устройств
Щетки могут выпускаться вместе с проводниками. Их изготавливают из металла. Но существуют модификации и без проводников. Чтобы закрепить провод на конструкции щетки используется несколько разных вариантов – развальцовкой, впрессовкой, пайкой.
При этом сами тоководы различаются марками. Они могут быть многожильными из медной проволоки (МПЩ), гибкими, отличающимися плетением из аналогичной проволоки (ПЩ), универсальными с повышенной степенью гибкости (ПЩС).
Рассматривая описание щеток для двигателей, нужно отметить наличие наконечников контактного типа на проводе. Они необходимы для более качественного крепления болтами держателей, расположенных на щетках. Для удобства такие наконечники различаются по форме – вилочные, флажковые, двойные и пластинчатые.
Электрощетки должны обеспечивать заданный режим функционирования основного и вспомогательного электрооборудования с минимальными расходами на ремонтно-обслуживающие работы.
Разновидности изделий
Особенности подбора
Планируя покупку, следует подробно изучить, как выбрать щетки для электродвигателя. Если установленные щетки износились, то целесообразно определить их основные параметры, что поможет в последующем правильно заменить устройства. Важны также геометрические формы, размер, марка графита.
Не следует забывать и о типе провода, а также его сечении. Если подобрать точное совпадение по марке не удастся – не отчаивайтесь. Следует взять аналог с тем же уровнем твердости и допустимым режимом работы. А вот по сечению имеются определенные нюансы – толщина проводника должна быть равной оригиналу и соотноситься по степени гибкости.
Если вы выбираете графитовые щетки, то учитывайте, что они могут быть жесткими и мягкими. При этом медь на коллекторе также отличается по жесткости. Когда вы выбираете несовпадающие варианты, то один из элементов будет выходить из строя быстрее из-за высокой силы трения и износа.
Щетки различаются и по уровню активного сопротивления. Это важно знать для расчета параметров обмоток и характеристик ПРУ. Щеточный узел должен работать согласованно. Поэтому следует учесть особенности прижимного блока, характеристики направляющих и контактных групп.
От степени прижима зависит надежность работы. Если прижатие чрезмерное, то коллектор и щеточный блок могут перегреваться, а при недостаточной степени прижима возможно искрение.
На фото щеток для электродвигателей представлены разные их модификации. Однако не все из них могут применяться в конкретных условиях. Например, не рекомендуется монтировать в электроинструменте генераторные модификации медно-графитовых изделий. Чрезмерный перегрев и высокие токи приведут к проблемам с работоспособностью обмоток.
Причины неисправностей и замены
Роль щеток в электродвигателе неоспорима. Поэтому целесообразно минимизировать действие факторов, которые приводят к их неисправности.
Даже если щетки подобраны правильно, рекомендуется выделить время на их притирку. Для этого целесообразно запускать мотор вхолостую, не нагружая его. Также коллектор должен регулярно очищаться, а использование специальных смазок поможет продлить срок службы всей конструкции.
Щетки для болгарки
Угольные щетки (2 шт.) для Интерскол УШМ-125/1100Э. Фото 220Вольт
В данной статье мы постарались дать все подробности о такой важной части болгарки, как электрощетки. Если вы ищете, где купить, переходите сразу сюда. О щеточных насадках смотрите другую статью. Если хотите детально разбираться в вопросе, читайте, пожалуйста, далее.
Прослушать статью
Предыстория
Электрическая угловая шлифовальная машина изобретена в первой половине прошлого, двадцатого, века. Серийный выпуск начат в 1954 году немецкой компанией FLEX-Elektrowerkzeuge.
В нашей стране люди старше 40 лет помнят, что такое СЭВ. Именно по плану Совета экономической взаимопомощи в 1970-х годах в Болгарии, тогда стране народной демократии, на заводе «Спарки-Элтос» в городе Ловеч был начат выпуск УШМ под торговой маркой Eltos. Значительная часть продукции завода поставлялась в СССР.
Первые Eltos, окрещенные советским народом «болгарками», имели сенсационный успех в разных отраслях промышленности и строительства, позволили механизировать и ускорить многие технологические процессы, связанные с обработкой листового и профильного металла. Применявшиеся до этого прямошлифовальные машины из-за малого числа оборотов имели единственную функцию – шлифовка, и низкую мобильность, так как запитывались от трехфазной электросети.
Своим глобальным распространением современные болгарки, работающие везде, где есть розетка 220 В, обязаны немецким инженерам, сумевшим коллекторную электромашину постоянного тока превратить в малогабаритный высокооборотный однофазный УКД, универсальный коллекторный двигатель.
Эту непростую задачу решает щеточно-коллекторный узел.
Щетка двигателя – скромная деталь, выполняющая ответственные функции в экстремальных условиях.
Что это такое?
Электросхема болгарки незамысловата. Из-за разности потенциалов между «фазным» и «нулевым» проводами, электрический ток с частотой 50 Гц поступает через выключатель на обмотки в порядке «статор – ротор – ротор – статор». Все навороты, призванные расширить функции болгарки, типа системы поддержания оборотов независимо от нагрузки, принципиальную схему не изменяют.
Сомневающиеся в определениях могут заглянуть в ГОСТ 24471-87.
Статор, неподвижная часть двигателя, состоит из двух сердечников, набранных из листов специальной стали, на которых виток к витку уложены обмотки из медной проволоки. Проволока обмоток, изначально имеющая лаковую изоляцию, при изготовлении обмоток дополнительно послойно изолируется лаком, готовая обмотка «бронируется» специальной тканью и снова пропитывается лаком. При работе машины статор неподвижен и не воспринимает механических нагрузок, непрерывно охлаждаясь потоком воздуха от вентилятора.
Есть все основания считать статор «вечным» узлом. Так оно и есть, если ваша болгарка выпущена солидной фирмой, для которой собственная репутация не менее важна, чем прибыль.
Ротор конструктивно сложный узел, назначение его – преобразовать взаимодействие электромагнитных полей во вращение и крутящий момент и передать их мощность через редуктор на рабочий инструмент, отрезной круг или, скажем, корд-щетку.
Все составные части ротора: сердечник якоря с обмотками, коллектор, вентилятор – собраны на общем валу, устанавливаемом в подшипниках. На рабочем конце вала крепится ведущая шестерня редуктора.
Сердечник якоря из отдельных стальных фигурных пластин, напрессованных на шлицы вала. В пазах якоря послойно уложены витки обмотки. С наружной цилиндрической поверхности ротора обмотки защищены вставками из изолирующего материала.
Коллектор цилиндрической формы, состоит из отдельных деталей, называемых ламелями, изготовленными из меди (медного сплава), трапециевидного сечения, со стороны якоря имеют выступы с прорезью – «петушки». К «петушкам» припаяны концы медной проволоки, из которой набраны отдельные секции обмотки якоря. Витки секций укладываются в пазы якоря в строгом порядке. Направление намотки витков и их подключение к ламелям коллектора тщательно контролируются. Между ламелями установлены тонкие изолирующие пластины. (У пра-болгарки Eltos изолирующим материалом была слюда, природный минерал).
Так же, как у статора, обмотки якоря при его изготовлении многократно покрыты изолирующим лаком и «забронированы». У некоторых моделей обмотка со стороны коллектора защищена теплопроводным изолирующим материалом для защиты от износа микрочастицами, движущимися с потоком воздуха.
После сборки ротора, наружные поверхности якоря и коллектора протачиваются, коллектор шлифуется и полируется, после чего ротор подвергается балансировке.
Правильно спроектированный и изготовленный ротор в течение долгого времени выдерживает все тепловые, динамические и электрические нагрузки и перегрузки, какие только могут возникнуть у болгарки в её нелегкой работе.
Срок жизни ротора ограничен только износом коллектора, который вызывают щетки.
Итак, щетки.
Щетки угольные Bosch для УШМ GWS 20, 21, 24, 26. Фото ВсеИнструменты.ру
Их задача – передать электрическую мощность (амперы, помноженные на вольты) от неподвижного статора на бешено вращающийся коллектор ротора, и сделать это без электрических, механических и тепловых потерь, с минимальным ущербом для коллектора.
Щетка представляет собой съемный электрический контакт скользящего типа. Во всех болгарках два щеточных узла.
Конструкции щеток генераторов, двигателей и обратимых электромашин разнообразны, но достаточно унифицированы.
Щетки болгарок входят в обширную группу щеток для однофазных коллекторных двигателей мощностью от 400 до 2500 ватт, применяющихся в ручных электроинструментах (дрели, перфораторы, пилы, рубанки) и других типах оборудования с аналогичным электроприводом: насосы, вентиляторы, газонокосилки, пылесосы.
Конструктивно электрощетки, относящиеся к этой группе, представляют собой призматическую деталь прямоугольного сечения («тело» щетки), к которой присоединен проводник (токовод), заканчивающийся контактным наконечником для подключения в электросхему.
Закрепление токовода в теле щетки осуществляется развальцовкой или запрессовкой, иногда с помощью электропроводного клея.
Угольные щетки для УШМ Интерскол 115/900 и 125/900. Фото 220Вольт
Тоководы делаются только из медных неизолированных проводов типа Щ (щеточный):
Контактные наконечники тоководов изготавливаются или «под болт», или в виде ножевой («втычной») прямой и флажковой клемм, в зависимости от конструкции щеткодержателя болгарки.
У некоторых моделей УШМ щеткодержателем является гнездо, выполненное в пластиковом корпусе болгарки. Для таких вариантов щетки выпускаются в сборе с прижимной пружиной и круглым контактом, к которому закреплен токовод.
Угольные, графитовые и металлографитовые щетки для УШМ
При изготовлении щеток электромашин применяются следующие материалы:
Электрографит, получаемый из углеродных материалов (сажа, антрацит, нефтекокс, кокс), спрессованных после нагрева в электропечи при температуре выше 2500ºС.
При термообработке компоненты превращаются в искусственный графит, имеющий хорошие свойства коммутации и высокий уровень защиты от замыкания и обугливания.
Области применения: двигатели постоянного тока различной мощности; двигатели переменного тока; тяговые электродвигатели; универсальные электродвигатели; генераторы; вращающиеся преобразователи и т.д.
Щетки графитовые Makita подходят для УШМ 9565C/9565CV/9565CVL. Фото ВсеИнструменты.ру
Углеграфит, спеченная и спрессованная смесь аморфного углерода, графита и связующих веществ. Обладает низкой абразивностью, удаляет легкое обугливание при малой скорости скольжения, имеет слабое искрообразование.
Области применения: турбогенераторы; электродвигатели мощностью до 30 кВт; микродвигатели; универсальные двигатели; динамо-машины; автомобильные генераторы.
Твердый уголь, полученный из аморфных углеродов. Имеет прочную структуру, высокую твердость и абразивность, очищает поверхность коллектора. В условиях жестких переключений и значительной перифериийной скорости применяются щетки из твердого угля с высоким удельным сопротивлением и графитной структурой.
Области применения: универсальные двигатели; электромашины мощностью до 30 кВт и напряжением до 500 В. Щётки для двигателей бытовой техники.
Бакелитографит. Производится смешиванием порошка графита с бакелитовой смолой, прессуется и полимеризируется при высокой температуре.
Характеризуется большим удельным сопротивлением с падением напряжения, большой разницей между поперечными и продольными электрическими сопротивлениями, что положительно отражается на смягчении условий коммутации.
Области применения: электрогенераторы мощностью до 30 кВт, коллекторные электродвигатели, электродвигатели с изменяемой скоростью, универсальные двигатели и т.д.
Щетки угольные Hitachi 999059. Фото ВсеИнструменты.ру
Металлографит. Производится смешиванием натурального графита с порошком металлов, в первую очередь меди. Материал имеет более высокую электропроводимость и низкое электрическое сопротивление контакта; плотность тока гораздо больше, чем в других материалах для щеток.
Применяется для щеток электрических машин постоянного тока, работающих с малой скоростью и при низком напряжении: двигатели транспортных средств, низко- и среднескоростные синхронные двигатели с кольцевыми коллекторами и контактными кольцами и т.д.
Серебрографит, полученный смешиванием и уплотнением при высоких температурах порошка графита и серебра.
Обладает высокой проводимостью и применяется при необходимости уменьшения падения напряжения в точке контакта.
Щетки из серебрографита незаменимы, если требуется с особой точностью контролировать напряжение на контактных кольцах или коллекторе электромашины.
Области применения: тахогенераторы, микродвигатели низкого напряжения, передатчики сигналов измерения.
Краткий анализ приведенной классификации материалов для щеток показывает, что в двигателе вашей болгарки – двигателе универсального назначения – производитель мог применить детали, изготовленные из электрографита, углеграфита, твердого угля или бакелитографита. Выбор материала продиктован многими техническими условиями, вплоть до физических свойств сплава, из которого изготовлены ламели коллектора. Немалую роль сыграла себестоимость деталей, важная для серийного производства.
Почему горят, искрят щетки, какие причины неисправности
Возникновение искр в месте контакта щеток и коллектора неизбежно.
В момент перехода от одной ламели к другой возникает электрическая дуга, очень короткая во времени – большое число оборотов и в пространстве – изолирующие вставки между ламелями очень тонкие.
Отверстия в корпусе болгарки Makita GA9020. Фото 220Вольт
У большинства моделей болгарок искрение щеток можно увидеть сквозь вентиляционные отверстия в задней части корпуса. Разумеется, заглядывать в болгарку можно только при работе её «вхолостую».
Если ваша УШМ устроена так, что зона касания щетками коллектора не видна, внешний признак неисправности – повышенный нагрев корпуса в районе щеток (электрическая дуга и плохие контакты всегда сопровождаются выделением тепла). Лучший способ предупреждения неисправностей такой болгарки – сократить перерывы между техническими обслуживаниями.
Основные причины повышенного искрения, способы устранения
Устранение перечисленных выше неисправностей по силам рядовому пользователю с минимальной квалификацией.
Щетка CARBON BRUSH Ryobi для УШМ Ryobi EAG600RS. Фото ВсеИнструменты.ру
Продолжим перечислять причины повышенного искрения и способы их устранения.
Не нужно самому пытаться «очистить зазоры между ламелями острым инструментом». Нет там никаких зазоров, а изолирующие вставки легко повредить.
Не вздумайте «смазать коллектор специальным маслом».
Относитесь к техническому обслуживанию болгарки и её щеточных узлов спокойно. Процессам естественного старения подвержены все, и электрические машины тоже.
Аварийные ситуации с двигателем, типа межвиткового замыкания обмоток и возникновения «кругового огня» на коллекторе рассматривать не будем. К щеткам они имеют косвенное отношение.
Как поменять
Техническое обслуживание болгарки с заменой щеток электродвигателя – несложно.
Снимите заднюю крышку корпуса и вы получите доступ к щеточно-коллекторному узлу. Показываем в ролике на примере модели «Интерскол 115/900» (подойдет и для 125/900).
У некоторых моделей УШМ достаточно вывернуть пластмассовые пробки-заглушки по бокам корпуса, и щетки в сборе с пружинами, тоководами и контактами выпадут сами.
Щеточный узел, расположенный на корпусе болгарки Makita GA9020, обеспечивает удобную замену щеток. Фото ВсеИнструменты.ру
Заменяйте щетки, когда их износ достигнет одной трети первоначальной высоты.
При очистке и промывке коллектора и щеткодержателей пользуйтесь только бензином или уайт-спиритом.
Продуть и просушить внутренности машины удобно с помощью автомобильного компрессора. Можно использовать бытовой пылесос.
Некоторые производители выпускают щетки с заранее приработанной рабочей поверхностью. Обкатки такие щетки не требуют.
Щетки с плоским торцом приработайте (обкатайте) на холостом ходу болгарки, без нагрузки. После обкатки желательно продуть щеточные узлы и коллектор для удаления угольной пыли.
Где купить
Важно заменить изношенную деталь такой же новой, изготовленной тем же производителем из того же материала, обладающей всеми необходимыми свойствами.
Не надо ходить по магазинам со снятой щеткой в руках и подбирать очень похожее изделие, оно вполне может оказаться только похожим.
Можно найти в сети каталог производителя, выбрать модификацию своей УШМ, определить номер (код) нужной детали. Потом пуститься на интернет-поиски фирмы-поставщика. Потом уговорить её выслать вам не ящик, а только одну пару оригинальных щеток.
Нужно зайти в отдельный раздел нашего сайта, где собраны компании, квалифицированные специалисты которых помогут получить оригинальную деталь в фирменной упаковке, в оговоренные сроки, по указанному вами адресу за приятную цену.