Как определить размер угольной щетки: полное руководство

Как определить размер угольной щетки: прямой ответ

Чтобы определить угольная щетка размер, нужно измерить три основных размера: ширина (Ш), толщина (Т) и длина (Д). — обычно выражается в миллиметрах (например, 6 мм × 8 мм × 15 мм). Эти измерения определяют физическую посадку щетки в держателе. Помимо геометрии, вы также должны подобрать кисть. марка (тип углеродного соединения) в зависимости от напряжения двигателя, плотности тока и условий эксплуатации. Щетка должна плотно прилегать к держателю с зазором 0,1–0,2 мм с каждой стороны — достаточно свободно, чтобы свободно скользить, и достаточно туго, чтобы поддерживать стабильный контакт.

Если вы заменяете изношенную щетку, измерьте прорезь держателя непосредственно штангенциркулем. При выборе новой конструкции ознакомьтесь со спецификациями плотности тока двигателя и выберите тип щетки, рассчитанный на эту нагрузку.

Три важнейших аспекта угольной щетки

Каждая угольная щетка определяется тремя измеряемыми размерами. Даже одна ошибка приводит к плохому контакту, чрезмерному износу или повреждению двигателя.

Ширина и толщина (поперечное сечение)

Ширина и толщина определяют, как кисть помещается в щеткодержателе. Они должны соответствовать размерам внутреннего паза держателя. рабочий зазор от 0,1 мм до 0,2 мм. . Слишком тугая кисть будет застревать и не обеспечит постоянного контакта; слишком ослабленный будет вибрировать, искрить и неравномерно изнашиваться.

Измерьте прорезь держателя щетки штангенциркулем или цифровым микрометром.
Для получения правильного сечения щетки отнимите 0,1–0,2 мм от каждого измеренного размера.
Общие поперечные сечения варьируются от 4×6 мм для небольших моторов чтобы 25х32мм для промышленных генераторов .

Длина (Высота)

Длина определяет, как долго прослужит щетка, прежде чем достигнет минимального предела износа. Более длинная щетка имеет больше материала и более длительный срок службы. Однако длина также ограничена физической глубиной коробки держателя щеток.

Минимальная полезная длина обычно составляет 30–40% от исходной длины до того, как потребуется замена.
Исходная длина щеток в промышленных двигателях обычно составляет от от 20 мм до 80 мм .
Всегда измеряйте размер новой эталонной щетки, если таковая имеется, или сверяйтесь со спецификациями OEM.

Как измерить размер угольной щетки шаг за шагом

Независимо от того, заменяете ли вы изношенную щетку или выбираете новую, для обеспечения точности следуйте следующему процессу измерения:

Выключите и изолируйте двигатель прежде чем снимать щетки.
Снимите изношенную щетку с держателя. Обратите внимание на ориентацию скоса или изогнутой поверхности — это контактная поверхность, которая прилегает к коллектору.
Если старая щетка не слишком изношена, измерьте ее ширину, толщину и оставшуюся длину штангенциркулем. Добавьте расчетный износ, чтобы приблизить первоначальную длину, или измерьте запасную часть из той же партии.
Измерьте прорезь держателя щеток. непосредственно: ширина, глубина (толщина) и внутренняя длина коробки-держателя.
Для получения размеров поперечного сечения щетки вычтите 0,1–0,2 мм из ширины и толщины.
При замене пружины также проверьте номинальное давление пружины — типичные значения варьируются от 150–350 г/см² в зависимости от марки щетки и типа двигателя.
Сравните свои измерения с каталогами производителя или используйте номер детали OEM, если таковой имеется.

Марка угольной щетки: почему одного размера недостаточно

Кисть может быть физически подходящего размера, но химически неподходящей для ее применения. Марка угольной щетки относится к составу материала — соотношению углерода, графита, меди и связующих веществ — который определяет электрическое сопротивление, твердость и смазочные свойства.

Распространенные марки угольных щеток и их типичное применение
Тип оценки	Состав	Плотность тока	Типичное применение
Электрографит (ЭГ)	Углеродный графит, термообработанный	8–12 А/см²	Промышленные двигатели постоянного тока, тяговые
Металл Графит (МГ)	Медь/серебряный графит	15–25 А/см²	Контактные кольца, сильноточные генераторы переменного тока
Природный графит (НГ)	Чистый или смешанный природный графит.	4–8 А/см²	Низкоскоростные генераторы с небольшой нагрузкой
Углерод, связанный смолой (RC)	Связующее из углеродной смолы	5–10 А/см²	Электроинструменты, мелкая бытовая техника

Выбор марки в соответствии с применением предотвращает преждевременный износ, повреждение коммутатора и чрезмерное нагревание. Например, использование металлографитовой щетки в стандартном двигателе постоянного тока может привести к чрезмерная эрозия коммутатора из-за более высокой проводимости и абразивности содержащегося в нем металла.

Плотность тока: расчет сечения правой щетки для новых конструкций

При проектировании или выборе щеток для нового двигателя, а не при замене существующих, сечение щетки необходимо рассчитывать на основе номинального тока двигателя и допустимой плотности тока выбранной марки щетки.

Формула проста:

Требуемая площадь контакта щетки (см²) = Общий ток щетки (А) ÷ Допустимая плотность тока (А/см²)

Например, чертеж двигателя 80А с двумя наборами щеток (40 А на набор щеток) с использованием электрографита класса прочности 10 А/см² требуется площадь контакта 4 см² на набор кистей . Этого можно добиться с помощью щетки 20×20 мм (4 см²) или двух щеток 10×20 мм на каждый кронштейн держателя.

Всегда включайте Запас прочности 10–20 % от плотности тока для учета скачков нагрузки и износа щеток в течение срока службы.

Факторы, влияющие на выбор размера угольной щетки

Помимо исходных размеров, на выбор размера и класса щетки, подходящего для конкретного применения, влияют несколько эксплуатационных факторов и факторов окружающей среды:

Рабочая скорость (периферийная скорость)

Более высокие скорости поверхности коллектора требуют более твердых марок щеток с более низкими коэффициентами трения. На скорости выше 25 м/с , стандартные угольные щетки могут перегреться; следует использовать электрографит или специальные быстрорежущие марки. Скорость рассчитывается как: v (м/с) = π × D (м) × n (об/мин) ÷ 60 , где D — диаметр коммутатора.

Давление пружины щетки

Контактное давление напрямую влияет на скорость износа и электрические характеристики. Слишком малое давление вызывает искрение и искрение; слишком много ускоряет износ. Стандартное рекомендуемое давление 150–250 г/см² для большинства машин постоянного тока. Пружина должна соответствовать площади поперечного сечения щетки, а не только типу щетки.

Влажность окружающей среды и окружающая среда

Угольные щетки смазываются тонкой пленкой водяного пара на поверхности коллектора. В очень засушливых условиях (ниже 10% относительная влажность ), скорость износа может увеличиться в 10 раз и более. В условиях высокогорья, пустыни или закрытой среды требуются щетки специального состава с добавленной смазочной пропиткой.

Количество щеток на руку

В сильноточных приложениях часто параллельно используются несколько щеток меньшего размера, а не одна большая щетка. Такой подход улучшает распределение тока и упрощает замену. Например, вместо одной кисти размером 30×40 мм дизайнеры могут использовать три кисти размером 10×40 мм. бок о бок, каждый из которых несет одну треть общего тока.

Распространенные размеры угольных щеток по типу применения

Хотя каждый двигатель индивидуален, в следующей таблице приведены практические рекомендации по типичным диапазонам размеров щеток для распространенных категорий применения:

Типичные диапазоны размеров угольных щеток в зависимости от категории применения
Приложение	Типичная ширина × толщина	Типичная длина	Рекомендуемая оценка
Электроинструменты (углошлифовальные машины, дрели)	5×8 мм – 8×12 мм	12–20 мм	Карбон, связанный смолой
Автомобильные стартеры	10×16 мм – 14×20 мм	15–25 мм	Металлический графит (медь)
Промышленные двигатели постоянного тока (до 50кВт)	16×25 мм – 25×32 мм	32–60 мм	Электрографит
Большие генераторы/тяговые двигатели	25×40 мм – 40×60 мм	50–80 мм	Электрографит / EG special
Контактные кольца (ветряные турбины, краны)	10×20 мм – 20×30 мм	25–50 мм	Металлографит (серебро)

Признаки того, что была использована кисть неправильного размера

Неправильный размер щетки приводит к выявленным симптомам неисправности. Своевременное распознавание этих факторов предотвращает повреждение коммутатора и выход из строя двигателя:

Чрезмерное искрение на коллекторе: Обычно указывает на то, что щетка слишком свободно сидит в держателе, что приводит к отскоку, или что плотность тока слишком высока для данного класса.
Быстрый износ щеток (срок службы щеток менее 50 % от ожидаемого): Часто из-за неправильного класса, чрезмерного давления пружины или слишком маленькой площади контакта, что приводит к перегреву.
Образование канавок или выступов на коммутаторе: Слишком узкая или жесткая щетка концентрирует износ на узкой полосе поверхности коллектора.
Щетка застряла в держателе: Поперечное сечение слишком велико, тепловое расширение заедает щетку или загрязнен паз держателя.
Неравномерный износ контактной поверхности: Щетка не отцентрирована на коллекторе из-за неправильной ширины или смещения держателя.

Использование номеров деталей OEM и каталогов перекрестных ссылок

Самый надежный способ определить правильный размер угольной щетки для замены — использовать номер детали производителя оригинального оборудования (OEM). Большинство производителей щеток, в том числе Schunk, Morgan Advanced Materials, Mersen (ранее Carbone Lorraine) и Helwig Carbon, публикуют каталоги перекрестных ссылок, которые позволяют сопоставить номер детали или модель двигателя конкурента с эквивалентной спецификацией щеток.

Если номер детали OEM недоступен, предоставьте поставщику щеток:

Производитель двигателя и номер модели
Номинальное напряжение и ток
Скорость двигателя (об/мин) и диаметр коллектора
Физические размеры щетки (Ш × Т × Д в мм)
Условия эксплуатации (в помещении/на открытом воздухе, влажность, высота над уровнем моря)

Имея эту информацию, поставщик щеток может с уверенностью определить правильный размер и класс даже для старых или снятых с производства моделей двигателей. Никогда не заменяйте кисть только по внешнему виду. — марка и состав материала невидимы глазу, но имеют решающее значение для производительности.