Četke i držači četkica istosmjernih električnih strojeva: namjena, materijal, vrste i uređaj

Kod elektromotora i generatora često je potrebno uspostaviti električnu vezu između nepokretnih i rotirajućih dijelova uređaja.

U slučaju statorskog (tj. stacionarnog) glavnog namota električnog stroja, lako je rasporediti ogranke od njega za povezivanje vanjskog stacionarnog električnog sustava, ali u slučaju rotorskog (tj. rotirajućeg) glavnog namota, to postaje potrebno urediti klizni električni kontakt, jer inače namot rotora nije dostupan.

Električni klizni kontakt može se izvesti na dva načina: ili kao prstenasti klizni kontakt ili kao kolektorski klizni kontakt. U oba slučaja, rad električnog stroja zahtijeva posebne uređaje - četke.

U prvim električnim strojevima četke su bile paket sastavljen od bakrenih ploča ili tankih žica, po čemu su i dobile ime.

Četke modernih strojeva su kocke prešane od praha ugljena, grafita ili bakra i stoga ne opravdavaju svoje ime, koje je ipak ostalo iza njih.

Bakrene, željezne i brončane četke, koje su vrlo dobro obavljale posao u prvim istosmjernim strojevima krajem 19. stoljeća, pokazale su se kao ne baš dobri materijali u smislu trenja. Brzo se troše i u novim konstrukcijama strojeva zamjenjuju ih ugljen i grafit.

Trenutno za istosmjerne strojeve koristi se gotovo isključivo karbonske četke s dodatkom grafita, nosi, ovisno o postotku grafita i načinu izrade četkica, nazive karbon-grafit, grafit ili elektrograf. Samo za niskonaponske strojeve, do 30 V, koriste se metalno-ugljične četkice koje daju manji pad napona u kontaktnom (prijelaznom) sloju na kolektoru.

Ugljične četke izrađeni su od čistog grafita, retortnog ugljika i čađe u različitim omjerima. Ugljen je samopodmazujući materijal koji ne oštećuje površinu kojom se trlja i ne troši se brzo.

Grafitne četke izrađeni su od čistog prirodnog grafita. Grafit se usitnjava u fini prah, koji se zatim pod vrlo visokim pritiskom preša u šipke željene veličine. Ugljen i grafit izvrsni su vodiči električne struje.

Elektrografitne četke One su u suštini ugljene četkice, ali su izložene visokim temperaturama u električnoj peći i tako pretvorene u grafit. Ove četke imaju vrlo dobra svojstva brušenja.

Ugljične četke izrađen od ugljena i bakra usitnjenog u fini prah, ponekad s dodatkom drugog usitnjenog metala (najčešće kositra).

Proizvodnja ovih četkica odvija se na način da četka ima najbolju moguću vodljivost u aksijalnom smjeru, u kojem prolazi radna struja stroja, a slabu vodljivost (veliki električni otpor) u poprečnom smjeru, u kojem dodatne struje uključenih sekcija su zatvorene tijekom komutacije.

Električne strojne četke su standardizirane. Karakterizira ih tvrdoća, prolazni pad napona u kontaktu i dopuštena gustoća struje.

Ova tehnologija prijenosa energije, stara više od stotinu godina, i danas je u širokoj uporabi. Karbonske četkice još uvijek se mogu naći u mnogim električnim motorima. Počevši od malih motora u igračkama, električnim kuhinjskim aparatima, električnim prozorima, brijačima, perilicama rublja, sušilima za kosu, usisavačima ili električnim alatima (električne bušilice, kutne brusilice, glodalice, kružne pile itd.),

Četke se također koriste u velikim istosmjernim strojevima u električnim lokomotivama, podmornicama i generatorima elektrana, kao iu vjetroturbinama. Sukladno tome, geometrijske i električne karakteristike karbonskih četkica su različite.

Broj zona (koji čine cilindričnu površinu kolektora) sklopa četkica na kolektoru obično je jednak broju polova stroja. Broj četkica u svakoj zoni ovisi o vrijednosti struje i gustoći struje ispod četkice koja je dopuštena za određenu vrstu četkice, ali manje od dvije četkice po zoni mogu se naći samo u vrlo malim strojevima, jer s jednom četkicom po zoni teško je osigurati pouzdanost kontakta četke.

Četke koje ostaju u istoj zoni nazivaju se zonski set četkica, a skup svih zonskih skupova određenog stroja naziva se kompletan set četkica.

Krajnja površina četkica na strani suprotnoj od kontakta s kolektorom obično je pobakrena, ponekad pokositrena. Pri maloj struji koju četkica povlači dovoljno zadovoljavajuće uvjete za odvod struje osigurava kontaktna površina četkice s držačem četkice i tlačna opruga.

Velike četke su opremljene čepovima od bakrenog lima, čvrsto pričvršćenim na njih, i na njih pričvršćene žice, izrađene od mekanih savitljivih kablova odgovarajućeg presjeka, sa vrhovima za pričvršćivanje ispod vijka na držač četkice ili na dio namijenjen za odvod vode. struja četke. Kapica četke od užeta naziva se ruka četke.

Četke se drže u fiksnom položaju u odnosu na kolektor držači četkica, čiji je dizajn vrlo raznolik.

Ako je električni stroj dizajniran za oba smjera vrtnje, tada se koriste radijalni držači četkica, koji osiguravaju položaj četke duž polumjera kolektora. Na strojevima s jednim određenim smjerom rotacije često se koriste držači četkica s određenim nagibom četkice prema radijusu.

Držač četkica za istosmjerne strojeve male i srednje snage

Veliki držač četkica za DC stroj

Jednozonski držači četkica pričvršćeni su na okrugle ili četvrtaste prste četkice ili na stezaljke za četke… Prsti četke ili stezaljke iz različitih područja četke su ojačani nosači grmlja ili pragovi grmljaod kojih moraju biti pouzdano izolirani.

Zauzvrat, ravni pragovi pričvršćeni su ili na ležajeve, ili na krajnje štitove, ili na jaram, ili, konačno, neovisno o osnovnoj ploči stroja (za duge kolektore).

Važni uvjeti koje nosač četkice ili križna glava četkice moraju zadovoljiti su apsolutna odsutnost vibracija, dostupnost za provjeru i podešavanje četkica, jednostavno uklanjanje pojedinačnih držača četkica radi popravaka i mogućnost istovremenog okretanja cijelog sustava četkica za preciznu montažu u ispravan položaj komutacije uz održavanje pune koncentričnosti držača četkica i kolektora.

Četke, držači četkica, prsti (ili stezaljke) i traverza (ili oslonac) čine takozvani kolektor struje istosmjernog stroja. Također uključuje veze između setova zonskih četkica istog polariteta.

Za odvod struje, prsti četke i stezaljke istoimenih zona (to jest, istog polariteta, pozitivnog ili negativnog) međusobno su međusobno električno povezani izoliranom žicom odgovarajućeg odjeljka.

Na taj način se dobivaju dva kompletna ili djelomična sabirna prstena, koji se zatim savitljivim kabelima odgovarajućeg presjeka spajaju na vanjske stezaljke stroja. Potonji su pričvršćeni na posebnu steznu ploču ili na jaram ili na glavnu ploču stroja. Priključna ploča, prekrivena zaštitnim poklopcem, čini priključnu kutiju.

Ispravna primjena i odabir četke, u kombinaciji s pravilnim održavanjem, rezultira povećanjem performansi stroja i smanjenjem troškova zastoja.

Budući da trenje uzrokovano rotiranjem uređaja uzrokuje abrazivno trošenje, četke je potrebno povremeno mijenjati.Zbog tog razloga, motori bez četkica.