Проверка щеточного аппарата

Надежная работа электрических машин, имеющих щеточный аппарат, в значительной степени зависит от его технического состояния, надежности скользящего контакта между щетками и поверхностью коллектора или колец.

В процессе эксплуатации СЭМ следят за тем, чтобы:

- максимальное биение коллектора по всей его длине не превышало допустимых величин;

- нажатие пружин щеткодержателя на щетки было по возможности одинаковым в течение всего периода работы щеток;

- щеткодержатели и наконечники токоведущих проводов щеток были прочно закреплены;

- контактные поверхности щеток находились в зеркально-гладком состоянии;

- изоляционные втулки траверсы были чистыми, без «пылевых мостиков» и трещин;

- щетки свободно передвигались в обойме щеткодержателя, но не имели излишней слабины;

- зазор между щеткой и стенкой обоймы щеткодержателя должен соответствовать требованиям завода-изготовителя (нормальный зазор между щеткой и обоймой составляет 0,2 … 0,3 мм);

- зазор между нижней кромкой обоймы щеткодержателя и поверхностью коллектора (контактных колец) допускается в пределах 1,0 … 4,0 мм в зависимости от типа машины и диаметра коллектора (колец) (рисунок 10.10);

- щетки у машин постоянного тока находились строго на линии геометрической нейтрали;

- токоведущие провода были надежно закреплены в теле щеток и не имели повреждений отдельных жил;

- степень искрения щеток не превышала допустимого класса коммутации.

Во время эксплуатации в щеточном аппарате могут износиться или обгореть щетки и обоймы щеткодержателей, сломаться или ослабнуть нажимные пружины, перегореть или оборваться жгутики щеток, загрязниться щеточные пальцы, сломаться стягивающие ушки траверс, износиться резьба в ушке и пальцедержателях, появиться трещины в ободе траверсы, самопроизвольно переместиться траверса или бракет.

Правильное положение щеток зависит от правильной установки траверсы и щеткодержателей. Последние нужно устанавливать на пальцах траверсы или бракетах так, чтобы ось расположения щеток была параллельна оси коллектора. Этого можно достигнуть, если одинаковые щеткодержатели установить по линейке, расположенной параллельно оси коллектора.

Установка радиальных щеткодержателей не зависит от направления вращения якоря. Установка реактивных щеткодержателей (наклоненных к вертикали под углом 30…40^о) зависит от направления вращения якоря. При правильной установке острый край щетки направлен против направления вращения, т.е. этот край является набегающим (рисунок 10.11).

Наклонные щеткодержатели (с углом наклона порядка 15^о) устанавливаются так, чтобы острый край щетки был направлен по вращению коллектора, т.е. острый край щетки должен быть сбегающим.

Щетки должны быть так установлены по окружности коллектора, чтобы расстояния между сбегающими краями щеток соседних бракетов траверсы были практически одинаковыми. В противном случае может быть искрение под щетками, т.к. они будут замыкать накоротко витки обмотки, несколько сдвинутые с нейтрали. Для правильной установки щеток нужно на коллектор, под щетки, положить полоску бумаги, размеченную на равны части, соответственно количеству бракетов. Производить проверку равномерной установки щеток по окружности по количеству коллекторных пластин, заключенных между сбегающими краями щеток соседних бракетов, не следует, т.к. это может привести к ошибке. Указанным способом можно выдержать одинаковые расстояния между соседними рядами щеток с точностью ±1 мм, что является достаточным для нормальной работы машины.

Износ коллектора под положительными и отрицательными щетками неодинаков. Чтобы сделать износ равномерным, необходимо, чтобы щетки каждой пары смежных бракетов (ряд положительных и ряд отрицательных) работали друг за другом (по одному щеточному следу, а щетки следующей пары бракетов – по другому щеточному следу, сдвинутому относительно первой пары на величину а и т.д. Перекрытие а нужно выбрать с таким расчетом, чтобы щетки работали по всей поверхности коллектора (рисунок 10.12). В многополюсных машинах щетки можно устанавливать с меньшим сдвигом, но так, чтобы полное перекрытие промежутков между щетками было достигнуто суммарным сдвигом нескольких пар бракетов.

При осевых сдвигах якоря щетки крайних щеткодержателей не должны свисать над выточкой в коллекторе со стороны обмотки якоря и не должны выступать за наружный край коллектора.

Нажатие на щетку, создаваемое пружиной щеткодержателя, должно соответствовать определенному удельному давлению, зависящему от марки щеток и от окружной скорости коллектора или контактных колец. Для уменьшения механических потерь на коллекторе или кольцах стремятся установить минимальное нажатие, при котором щетки работают без искрения. Следует также учесть, что чем больше окружная скорость, тем нажатие устанавливают большим, чтобы щетки могли следовать за всеми неровностями на поверхности коллектора или колец и удовлетворительно работали при возможных вибрациях щеткодержателей. Разница в нажатии на отдельные щетки не должна превышать 10% от среднего его значения.

Чрезмерное или неодинаковое нажатие на одну из работающих щеток приводит к неравномерному распределению тока между ними. Более нагруженная током щетка нагревается сильнее и ее переходное сопротивление уменьшается и щетка берет на себя еще большую нагрузку. При этом перегреваются щетка и токоведущий провод, что может вызвать его перегорание.

Проверка нажатия щеток производится динамометром, закрепленным на рычажок щеткодержателя, прижимающий щетку к коллектору (рисунок 10.13). Величина нажатия может быть определена, если между щеткой и коллектором проложить лист бумаги и производить постепенное натяжение динамометра. Показание динамометра, при котором бумага может быть легко изъята, и будет соответствовать нормальному нажатию щетки на коллектор.

Для предварительного приближенного определения нажатия щеток можно применить упрощенный способ – без динамометра. Под щетку подкладывают полоску тонкой папиросной бумаги и после установки щетки на место осторожно вытягивают ее. Если бумага извлекается с трудом и не имеет разрывов, то нажатие приблизительно нормальное, если бумага рвется – нажатие велико, если легко вытягивается – мало.

Истертые щетки и щетки с обломанными или обгоревшими краями, оборванными жгутиками, а также деформированные щеткодержатели заменяют. Марка заменяющей щетки должна соответствовать марке и размерам, указанным в заводском формуляре. Основные характеристики электрощеток: переходное падение напряжения в щеточном контакте, коэффициент трения, твердость, интенсивность износа. В виде исключения допускается замена щеткой другой марки с техническими характеристиками, близкими к характеристикам основных щеток. При использовании щеток разных марок на каждом пальце должны быть установлены щетки одной марки. При замене щеток необходимо иметь в виду, что марки щеток отечественного производства не полностью соответствуют однотипным маркам щеток иностранных фирм.

При отсутствии в запасе необходимых щеток их можно изготовить самостоятельно. Маленькие щетки выпиливают из щеток этой же марки большего размера. Для закрепления токопроводящего жгутика в щетке просверливают глухое отверстие, вставляют конец гибкого медного проводника, пропущенного через тонкую медную трубку, и насыпают бронзовый порошок. Затем легкими ударами молотка по наружному концу трубки уплотняют порошок и заливают эпоксидным компаундом. Для проверки надежности закрепления к жгутику подвешивают грузик.

Неисправные пружины щеткодержателей также заменяют. При отсутствии запасных пружин их можно изготовить по образцу неисправных. Навивку спиральных пружин выполняют круглой стальной проволокой холодным способом на оправках, закрепляемых в патроне токарного станка. Диаметр оправки подбирают опытным путем: он должен быть несколько меньше внутреннего диаметра старой пружины. Остаточные механические напряжения в изготовленных пружинах снимают при помощи их погружения на 20 … 30 мин в масляную ванну с температурой 250 … 300^оС.

При осмотре щеточных пальцев обращают внимание на состояние изоляции. Поврежденную напрессованную изоляцию пальцев заменяют, для чего на хвостовик пальца напрессовывают новую текстолитовую втулку, покрытую эпоксидной эмалью ЭП-91 или эмалью ГФ-92ХС. Если изоляция пальцев находится в хорошем состоянии, ее очищают от грязи и покрывают покрывным лаком или эмалью. Если при осмотре обнаружена поломка ушка траверсы, место излома запиливают, по размерам отломанного ушка устанавливают изготовленный из стали угольник и крепят его к траверсе при помощи резьбовых соединений. При износе и срыве резьбы в отверстиях стягивающих ушек траверсы можно просверлить отверстие большего диаметра и нарезать новую резьбу, рассверлив отверстие и в другом ушке.

После выполнения этих работ расставляют и закрепляют щеткодержатели на щеточных пальцах.

Щетки должны быть притерты к поверхности коллектора или контактных колец. Для этого под щетки двух - трех бракетов траверсы подкладывают стеклянную бумагу, обращенную рабочей стороной к щеткам (рисунок 10.14).

Применение наждачного или карборундового полотна для пришлифовки щеток недопустимо. Для правильной притирки щеток концы бумаги нужно отогнуть вниз, т.к. при отгибании бумаги вверх края щеток будут опилены и уменьшится активная ширина щеток, что может вызвать искрение на коллекторе. Притирку твердых сортов щеток начинают с более крупных номеров бумаги и заканчивают более мелкими, лишь мягкие сорта щеток пришлифовываются мелкими номерами бумаги. После притирки щеток производится очистка и продувка сжатым воздухом коллектора, контактных колец, щеток и щеткодержателей для удаления угольной пыли и зерен стекла.

При продувке имеет место, однако, крайне вредный перенос угольной пыли из одной части машины в другую; во избежание этого нужно, по возможности, применять для чистки машины пылесос.