Elektrisk borste

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 15 oktober 2020; kontroller kräver 3 redigeringar .

En elektrisk borste , även en kolborste  , är en glidande elektrisk kontakt som leder elektrisk ström mellan fasta delar och rörliga delar av olika elektriska enheter.

Den används vanligtvis för att överföra elektrisk ström till roterande noder [1] . Används oftast i elmotorer , elektriska generatorer av lik- och växelström, såväl som i variabla och trimningsmotstånd, autotransformatorer (LATR) med jämn spänningsreglering, strömavtagare för elektrifierade fordon ( trolleybussar , spårvagnar , tunnelbanetåg ), roterande stativ.

Namnets ursprung

För att kunna driva många typer av elektriska motorer och generatorer måste rotorspolarna vara elektriskt anslutna för att fullborda en elektrisk krets . Detta uppnåddes ursprungligen genom att placera en kommutator av koppar eller mässing eller släpringar på axeln. Med hjälp av fjädrar pressades flätade koppartråds "borstar" mot uppsamlaren eller ringarna .

Nackdelen med sådana borstar är otillförlitlig omkoppling, eftersom de under drift flyttade från ett segment (platta) av uppsamlaren till det intilliggande, vilket kortsluter dem. Användningen av " högmotståndsborstar " gjorda av grafit (ibland med tillsats av kopparpulver) bidrog till att lösa detta problem . Även om det elektriska motståndet hos grafitborstar är högre än metallborstar, i tiotals milliohm, är det tillräckligt lågt för att bära höga strömmar och tillräckligt högt för att inte kortsluta intilliggande kollektorplattor vid omkoppling.

Termen "borste" för dessa glidkontakter har behållits för namnet på kolborstar.

Penselteknik

Ingredienser

Den specifika sammansättningen av borstmaterialet beror på applikationen. Vanligtvis används grafit eller kolpulver. För att öka den elektriska ledningsförmågan och den mekaniska hållfastheten tillsätts grafitpulver under tillverkningen av fint kopparpulver i form av dendritiska fina kristaller erhållna med elektrolytmetoden [2] . Koppar tillsätts sällan till materialet i borstar som är utformade för att fungera i enheter som drivs av växelström. .

Bindemedel , huvudsakligen fenol-formaldehydhartser eller andra polymerhartser eller stenkolstjärabeck , tillsätts till pulvret som erhålls efter blandning av komponenterna och blandas för att erhålla starka ämnen efter pressning för efterföljande bränning. Pulver av andra metaller och fasta smörjmedel, till exempel molybdendisulfid ( ) eller volframdisulfid ( ), kan också tillsättas blandningen. Blandningens specifika sammansättning beror på produkternas tillämpning och driftsförhållanden.

Tryck på blandningen

Blandningen pressas till en form bestående av en stans och en form på mekaniska eller hydrauliska pressar. Vid pressning av vissa typer av borstar genom ett hål i stansen, införs en flexibel ledare gjord av tvinnad koppartråd (den så kallade shunttråden ) i den pressade blandningen, vars ände är belagd med elektrolytiskt kopparpulver. I kritiska tillämpningar är det möjligt att använda silverpulver eller silverpläterad koppartråd [3] . Efter pressning är borstämnet fortfarande mycket ömtåligt, och kallas i professionell jargong "grön borste" ( eng.  grön borste ).

Avfyra våta borstar

"Råborstar" utsätts för värmebehandling (bränning) i en skyddande atmosfär (vanligtvis en blandning av väte och kväve ) vid temperaturer som når 1200 °C. Denna process kallas sintring eller "bakning". Under sintring brinner organiska bindemedel delvis ut och delvis förkolnade, vilket bildar en grafitkristallin bindningsstruktur mellan kolpartiklar, kopparpartiklar och andra komponenter. Värmebehandling utförs enligt en exakt kontrollerad temperaturcykel , inställd för varje specifik blandning och det specifika syftet med slutprodukten.

Ytterligare tekniska operationer

Under sintringen krymper och deformeras ämnena. För att ge dem önskade dimensioner poleras de . Vissa tillverkare av borstar använder ytterligare bearbetning för att öka deras hållbarhet, till exempel impregnering av kontaktgnidytan med speciella oljor, hartser och smörjmedel.

Exploatering

Eftersom borstarna slits ut är underhållsprodukter designade för att bytas ut.

Kolborstar är en av de billigaste delarna i en elmotor. Å andra sidan är de en viktig del av livslängden ("livslängden") och prestandan för enheten där de används.

Lovande utveckling

Flytande metallborstar

Forskning pågår om användningen av flytande metaller för att etablera tillämpningar i glidande kontaktpar. Komplexiteten i denna användning är behovet av att hålla flytande metall (eftersom metaller som är flytande vid låga temperaturer vanligtvis är giftiga eller frätande) och energiförlust på grund av induktion[ klara upp ] och turbulens .

Metallfiberborstar

Metallfiberborstar är för närvarande under utveckling [4] . De kan ha en fördel gentemot nuvarande teknik, men de är ännu inte allmänt antagna.

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Men D. A. Kapitel 1. Allmän information om beröringsfria elektriska maskiner // Beröringsfria elektriska maskiner. - 2:a. - M: Högre skola, 1990. - S. 9. - 416 sid. : sjuk. — ISBN 5-06-000719-7 .
  2. ↑ Zanon, Matteo; Rampin, Ilaria; Breda, Alessandro; Bortolotti, Francesco. Sintringsbeteendet hos elektrolytiska och vattenatomiserade kopparpulver  (engelska)  : journal. - 2015. - 5 oktober.
  3. ↑ Zanon, Matteo; Nassuato, Mirko; Rampin, Ilaria; Echeberria, John; Martinez, Ane Maite. Det ledande beteendet hos koppar- och silverbelagda kopparpulver  (engelska)  : journal. - 2014. - 23 september.
  4. ↑ Metallfiberborstar och glidringar . www.dh-inc.com. Hämtad: 5 november 2019.

Litteratur

Länkar