فرش وحوامل الفرشاة للآلات الكهربائية ذات التيار المباشر: الغرض ، والمواد ، والأنواع ، والجهاز

في المحركات والمولدات الكهربائية ، غالبًا ما يكون من الضروري إنشاء اتصال كهربائي بين الأجزاء الثابتة والدوارة من الجهاز.

في حالة الملف الرئيسي للجزء الثابت (أي الثابت) لآلة كهربائية ، من السهل ترتيب الفروع منه لتوصيل نظام كهربائي ثابت خارجي ، ولكن في حالة الملف الرئيسي الدوار (أي الدوار) ، يصبح ضروري لترتيب اتصال كهربائي منزلق ، وإلا فإن لف الدوار غير متوفر.

يمكن تنفيذ التلامس الكهربائي المنزلق بطريقتين: إما كحلقة تلامس منزلق أو كوصلة مجمعة منزلقة. في كلتا الحالتين ، يتطلب تشغيل آلة كهربائية أجهزة خاصة - فرش.

في الآلات الكهربائية الأولى ، كانت الفرش عبارة عن عبوة مجمعة من ألواح نحاسية أو أسلاك رفيعة حصلوا منها على أسمائهم.

فرش الآلات الحديثة عبارة عن مكعبات مضغوطة من مساحيق الفحم أو الجرافيت أو النحاس ، وبالتالي فهي لا ترقى إلى مستوى أسمائها ، ومع ذلك ، فقد بقيت وراءها.

الفرش النحاسية والحديدية والبرونزية ، التي أدت المهمة بشكل جيد للغاية في آلات التيار المستمر في أواخر القرن التاسع عشر ، تبين أنها ليست مواد جيدة جدًا من حيث الاحتكاك. تتآكل بسرعة وفي تصميمات الماكينات الجديدة يتم استبدالها بالفحم والجرافيت.

حالياً لأجهزة التيار المستمر تستخدم على وجه الحصر تقريبا فرش الكربون مع خليط من الجرافيتاعتمادًا على النسبة المئوية للجرافيت وطريقة صنع الفرش ، تحمل أسماء الجرافيت الكربوني أو الجرافيت أو الرسم الكهربائي. فقط للأجهزة ذات الجهد المنخفض ، حتى 30 فولت ، يتم استخدام فرش معدنية كربونية ، مما يعطي انخفاضًا في الجهد المنخفض في طبقة التلامس (الانتقال) على المجمع.

فرش كاربون مصنوعة من الجرافيت النقي والكربون المعوج وأسود الكربون بنسب مختلفة. الفحم عبارة عن مادة ذاتية التشحيم لا تلحق الضرر بالسطح الذي تحتك به ولا تبلى بسرعة.

فرش الجرافيت مصنوعة من الجرافيت الطبيعي النقي. يتم سحق الجرافيت إلى مسحوق ناعم ، ثم يتم ضغطه تحت ضغط عالٍ جدًا في قضبان بالحجم المطلوب. الفحم والجرافيت موصلين ممتازين للكهرباء.

فرش الكتروغرافيت إنها في الأساس فرش كربونية ولكنها تتعرض لدرجات حرارة عالية في فرن كهربائي وبالتالي يتم تحويلها إلى جرافيت. تتميز هذه الفرش بخصائص طحن جيدة جدًا.

فرش كاربون مصنوع من الفحم والنحاس المسحوق إلى مسحوق ناعم ، أحيانًا مع إضافة معدن مكسر آخر (غالبًا من القصدير).

يتم إنتاج هذه الفرش بطريقة تجعل للفرشاة أفضل موصلية ممكنة في الاتجاه المحوري ، حيث يمر تيار العمل للآلة ، والموصلية السيئة (المقاومة الكهربائية العالية) في الاتجاه العرضي ، حيث يتم إغلاق التيارات الإضافية للأقسام المضمنة أثناء التخفيف.

فرش الماكينات الكهربائية موحدة. وتتميز بالصلابة وانخفاض الجهد العابر في التلامس وكثافة التيار المسموح بها.

لا تزال تقنية نقل الطاقة هذه ، التي يزيد عمرها عن مائة عام ، مستخدمة على نطاق واسع حتى يومنا هذا. لا يزال من الممكن العثور على فرش الكربون في العديد من المحركات الكهربائية. بدءًا من المحركات الصغيرة في الألعاب ، وأدوات المطبخ الكهربائية ، والنوافذ الكهربائية ، وآلات الحلاقة ، والغسالات ، ومجففات الشعر ، والمكانس الكهربائية أو الأدوات الكهربائية (المثاقب الكهربائية ، والمطاحن الزاوية ، والموجهات ، والمناشير الدائرية ، وما إلى ذلك) ،

تُستخدم الفرش أيضًا في آلات التيار المباشر الكبيرة في القاطرات الكهربائية والغواصات ومولدات محطات الطاقة ، وكذلك في توربينات الرياح. وفقًا لذلك ، تختلف الخصائص الهندسية والكهربائية لفرش الكربون.

عادة ما يكون عدد المناطق (التي تشكل السطح الأسطواني للمجمع) لتجميع الفرش على المجمع مساويًا لعدد أعمدة الماكينة. يعتمد عدد الفرش في كل منطقة على قيمة التيار والكثافة الحالية تحت الفرشاة المسموح بها لنوع معين من الفرشاة ، ولكن لا يمكن العثور على أقل من فرشتين لكل منطقة إلا في آلات صغيرة جدًا ، لأنه باستخدام فرشاة واحدة لكل منطقة من الصعب ضمان موثوقية ملامسة الفرشاة.

تسمى الفرش التي تبقى في نفس المنطقة مجموعة فرش المنطقة ، وتسمى مجموعة كل مجموعات المناطق لآلة معينة مجموعة الفرشاة الكاملة.

عادة ما يكون السطح النهائي للفرش على الجانب المقابل للتلامس مع المجمع مطلي بالنحاس ، وأحيانًا معلب. في تيار صغير يتم سحبه بواسطة الفرشاة ، يتم توفير ظروف مرضية بدرجة كافية للتصريف الحالي من خلال سطح التلامس للفرشاة مع حامل الفرشاة ونابض الضغط.

الفرش الكبيرة مزودة بأغطية مصنوعة من الألواح النحاسية ، ومثبتة عليها بإحكام ، مع أسلاك متصلة بها ، مصنوعة من كابلات مرنة ناعمة ذات أقسام مناسبة ، مع أطراف للتثبيت تحت المسمار في حامل الفرشاة أو بجزء مخصص للتصريف فرشاة الحالية. يسمى غطاء فرشاة الحبل ذراع الفرشاة.

يتم تثبيت الفرش في وضع ثابت بالنسبة للمجمع أصحاب الفرشاة، تصميمه متنوع للغاية.

إذا كانت الآلة الكهربائية مصممة لكلا اتجاهي الدوران ، فسيتم استخدام حاملات الفرشاة الشعاعية ، والتي تضمن موقع الفرشاة على طول نصف قطر المجمع. في الآلات ذات اتجاه دوران محدد ، غالبًا ما يتم استخدام حاملات الفرشاة مع بعض ميل الفرشاة إلى نصف القطر.

حامل الفرشاة لماكينات التيار المستمر ذات الطاقة المنخفضة والمتوسطة

حامل فرشاة كبير لآلة التيار المستمر

يتم إرفاق حاملات الفرشاة ذات المنطقة الواحدة بأصابع فرشاة مستديرة أو مربعة أو بها فرشاة المشابك… يتم تقوية أصابع الفرشاة أو المشابك من مناطق الفرشاة المختلفة دعامات الفرشاة أو عوارض الفرشاةالتي يجب عزلهم عنها بشكل موثوق.

في المقابل ، يتم توصيل العوارض الزوجية إما بالمحامل ، أو بالدروع النهائية ، أو بالنير ، أو أخيرًا بشكل مستقل باللوحة الأساسية للماكينة (للمجمعات الطويلة).

الشروط المهمة التي يجب أن يفي بها دعم الفرشاة أو رأس الفرشاة المتصالبة هي الغياب المطلق للاهتزاز ، وإمكانية الوصول لفحص الفرش وضبطها ، وسهولة إزالة حوامل الفرشاة الفردية للإصلاحات والقدرة على تدوير نظام الفرشاة بالكامل في نفس الوقت للتثبيت الدقيق في وضع التبديل الصحيح مع الحفاظ على تركيز كامل من حاملي الفرشاة والمجمع.

تشكل الفرش ، وحاملات الفرشاة ، والأصابع (أو المشابك) والاجتياز (أو الدعم) ما يسمى بالمجمع الحالي لآلة التيار المستمر. يتضمن أيضًا اتصالات بين مجموعات فرشاة المنطقة ذات القطبية نفسها.

لتصريف التيار ، يتم توصيل أصابع الفرشاة ومشابك المناطق التي تحمل الاسم نفسه (أي من نفس القطبية ، موجبة أو سالبة) ببعضها البعض بواسطة سلك معزول من القسم المقابل.

بهذه الطريقة ، يتم الحصول على حلقتين تجميع كاملتين أو جزئيين ، يتم توصيلهما بعد ذلك بواسطة كبلات مرنة ذات مقطع عرضي مناسب بالأطراف الخارجية للجهاز. يتم تثبيت الأخير على لوح تثبيت خاص إما بالنير أو على اللوحة الرئيسية للآلة. تشكل اللوحة الطرفية ، المغطاة بغطاء واقي ، صندوقًا طرفيًا.

يؤدي الاستخدام الصحيح للفرشاة واختيارها ، جنبًا إلى جنب مع الصيانة المناسبة ، إلى زيادة أداء الماكينة وتقليل تكاليف وقت التوقف عن العمل.

نظرًا لأن الاحتكاك الناتج عن تدوير الجهاز يسبب تآكلًا كاشطًا ، يجب استبدال الفرشاة بشكل دوري.لهذا السبب، محركات بدون فرش.