Elektrický kartáč

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 15. října 2020; kontroly vyžadují 3 úpravy .

Elektrický kartáč , také uhlíkový kartáč  , je posuvný elektrický kontakt , který vede elektrický proud mezi pevnými částmi a pohyblivými částmi různých elektrických zařízení.

Obvykle se používá k přenosu elektrického proudu do rotujících uzlů [1] . Nejčastěji se používá v elektromotorech , elektrických generátorech stejnosměrného a střídavého proudu, dále v proměnných a trimovacích odporech, autotransformátorech (LATR) s plynulou regulací napětí, sběračích proudu elektrifikovaných vozidel ( trolejbusy , tramvaje , soupravy metra ), otočných stojanech.

Původ jména

Pro provoz mnoha typů elektrických motorů a generátorů musí být cívky rotoru elektricky propojeny, aby se vytvořil elektrický obvod . Toho bylo původně dosaženo umístěním měděného nebo mosazného komutátoru nebo sběracích kroužků na hřídel. Pomocí pružin byly ke sběrači nebo kroužkům přitlačovány pletené měděné drátěné „kartáče“ .

Nevýhodou těchto kartáčů je nespolehlivé spínání, protože se během provozu přesunuly z jednoho segmentu (desky) kolektoru do sousedního a zkratovaly je. Tento problém pomohlo vyřešit použití „ vysokoodolných kartáčů“ vyrobených z grafitu (někdy s přídavkem měděného prášku) . Elektrický odpor grafitových kartáčů je sice vyšší než u kovových kartáčků, ale v řádu desítek miliohmů je dostatečně nízký, aby přenesl vysoké proudy, a dostatečně vysoký, aby při spínání nezkratovaly sousední kolektorové desky.

Pojem "kartáč" pro tyto kluzné kontakty byl zachován pro název uhlíkových kartáčků.

Technologie štětců

Ingredience

Konkrétní složení materiálu kartáče závisí na aplikaci. Obvykle se používá grafitový nebo uhlíkový prášek. Pro zvýšení elektrické vodivosti a mechanické pevnosti se do grafitového prášku při výrobě přidává jemný měděný prášek ve formě dendritických jemných krystalů získaných elektrolytickou metodou [2] . Měď se zřídka přidává do materiálu kartáčů určených pro práci v zařízeních napájených střídavým proudem. .

Pojiva , zejména fenolformaldehydové pryskyřice nebo jiné polymerní pryskyřice nebo černouhelná dehtová smola , se přidávají do prášku získaného po smíchání složek a smíchají se, aby se po lisování získaly pevné polotovary pro následné vypálení. Do směsi lze také přidat prášky jiných kovů a pevná maziva, například disulfid molybdenu ( ) nebo disulfid wolframu ( ). Konkrétní složení směsi závisí na aplikaci a provozních podmínkách výrobků.

Lisování směsi

Směs se lisuje do formy sestávající z razníku a matrice na mechanických nebo hydraulických lisech. Při protlačování některých typů kartáčů otvorem v razníku se do lisované směsi zavádí pružný vodič z lanka měděného drátu (tzv. bočníkový drát ), jehož konec je potažen elektrolytickým měděným práškem. V kritických aplikacích je možné použít stříbrný prášek nebo postříbřený měděný drát [3] . Po vylisování je polotovar kartáče stále velmi křehký a v odborném žargonu se mu říká "green brush" ( angl.  green brush ).

Vypalování mokrých štětců

"Syrové kartáče" jsou podrobeny tepelnému zpracování (vypalování) v ochranné atmosféře (obvykle směs vodíku a dusíku ) při teplotách dosahujících 1200 °C. Tento proces se nazývá slinování nebo "pečení". Během slinování organická pojiva částečně vyhoří a částečně zuhelnatí, čímž se vytvoří grafitová krystalická vazebná struktura mezi částicemi uhlíku, částicemi mědi a dalšími složkami. Tepelné zpracování probíhá podle přesně řízeného teplotního cyklu , nastaveného pro každou konkrétní směs a konkrétní účel konečného produktu.

Dodatečné technologické operace

Při slinování se polotovary smršťují a deformují. Aby měly požadované rozměry, jsou leštěné . Někteří výrobci kartáčů používají pro zvýšení trvanlivosti dodatečné zpracování, například impregnaci kontaktní třecí plochy speciálními oleji, pryskyřicemi a mazivy.

Využití

Protože se kartáče opotřebovávají, jsou produkty údržby navrženy tak, aby se vyměňovaly.

Uhlíkové kartáče jsou jednou z nejlevnějších součástí elektromotoru. Na druhou stranu jsou důležitou součástí dlouhé životnosti („životnosti“) a výkonu zařízení, ve kterém jsou použity.

Slibný vývoj

Kartáče na tekuté kovy

Probíhá výzkum využití tekutých kovů k vytvoření aplikací v kluzných kontaktních párech. Složitost tohoto použití spočívá v potřebě zadržování tekutého kovu (protože kovy, které jsou kapalné při nízkých teplotách, jsou obvykle toxické nebo korozivní) a ztrátě energie v důsledku indukce[ vyjasnit ] a turbulence .

Kartáče z kovových vláken

Kartáče z kovových vláken jsou v současné době ve vývoji [4] . Mohou mít výhodu oproti současné technologii, ale zatím nejsou široce přijaty.

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Ale D. A. Kapitola 1. Obecné informace o bezkontaktních elektrických strojích // Bezdotykové elektrické stroje. - 2. - M: Vyšší škola, 1990. - S. 9. - 416 s. : nemocný. — ISBN 5-06-000719-7 .
  2. ↑ Zanon, Matteo; Rampin, Ilaria; Breda, Alessandro; Bortolotti, Francesco. Slinovací chování elektrolytických a vodou atomizovaných měděných prášků  (anglicky)  : journal. - 2015. - 5. října.
  3. ↑ Zanon, Matteo; Nassuato, Mirko; Rampin, Ilaria; Echeberria, John; Martinez, Ane Maite. Vodivé chování měděných a měděných prášků potažených stříbrem  (anglicky)  : journal. - 2014. - 23. září.
  4. ↑ Štětce a kroužky z kovových vláken . www.dh-inc.com. Staženo: 5. listopadu 2019.

Literatura

Odkazy