Elektrisk børste

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 15. oktober 2020; checks kræver 3 redigeringer .

En elektrisk børste , også en kulbørste  , er en elektrisk glidende kontakt , der leder elektrisk strøm mellem faste dele og bevægelige dele af forskellige elektriske enheder.

Det bruges normalt til at overføre elektrisk strøm til roterende knudepunkter [1] . Oftest brugt i elektriske motorer , elektriske generatorer af jævn- og vekselstrøm såvel som i variable og trimningsmodstande, autotransformere (LATR) med jævn spændingsregulering, strømaftagere af elektrificerede køretøjer ( trolleybusser , sporvogne , undergrundstog ), roterende stativer .

Navnets oprindelse

For at drive mange typer elektriske motorer og generatorer skal rotorspolerne være elektrisk forbundet for at fuldføre et elektrisk kredsløb . Dette blev oprindeligt opnået ved at placere en kobber- eller messingkommutator eller slæberinge på akslen. Ved hjælp af fjedre blev flettet kobbertråd "børster" presset mod opsamleren eller ringene .

Ulempen ved sådanne børster er upålidelig omskiftning, da de under drift bevægede sig fra et segment (plade) af opsamleren til det tilstødende og kortsluttede dem. Brugen af ​​" høj-modstandsbørster " lavet af grafit (nogle gange med tilsætning af kobberpulver) hjalp med at løse dette problem . Selvom den elektriske modstand af grafitbørster er højere end metalbørster, i titusvis af milliohm, er den lav nok til at bære høje strømme og høj nok til ikke at kortslutte tilstødende kollektorplader, når der skiftes.

Udtrykket "børste" for disse glidende kontakter er blevet bibeholdt for navnet på kulbørster.

Børsteteknologi

Ingredienser

Den specifikke sammensætning af børstematerialet afhænger af påføringen. Normalt bruges grafit eller kulstofpulver. For at øge den elektriske ledningsevne og mekanisk styrke tilsættes fint kobberpulver i form af dendritiske fine krystaller opnået ved den elektrolytiske metode til grafitpulver under fremstillingen [2] . Kobber tilsættes sjældent til materialet i børster designet til at fungere i enheder, der drives af vekselstrøm. .

Bindemidler , hovedsageligt phenol-formaldehydharpikser eller andre polymerharpikser eller kultjærebeg , tilsættes til pulveret opnået efter blanding af komponenterne og blandes for at opnå stærke råemner efter presning til efterfølgende brænding. Pulvere af andre metaller og faste smøremidler, for eksempel molybdændisulfid ( ) eller wolframdisulfid ( ), kan også tilsættes blandingen. Blandingens specifikke sammensætning afhænger af produkternes anvendelse og driftsbetingelser.

Tryk på blandingen

Blandingen presses i en form bestående af en stanse og en dyse på mekaniske eller hydrauliske presser. Når nogle typer børster presses gennem et hul i stansen, indføres en fleksibel leder lavet af snoret kobbertråd (den såkaldte shunttråd ) i den pressede blanding, hvis ende er belagt med elektrolytisk kobberpulver. I kritiske applikationer er det muligt at bruge sølvpulver eller sølvbelagt kobbertråd [3] . Efter presning er børsteemnet stadig meget skrøbeligt, og kaldes i fagsprog "grøn børste" ( eng.  grøn børste ).

Affyring af våde børster

"Rå børster" udsættes for varmebehandling (brænding) i en beskyttende atmosfære (normalt en blanding af brint og nitrogen ) ved temperaturer, der når 1200 °C. Denne proces kaldes sintring eller "bagning". Under sintring brænder organiske bindemidler delvist ud og delvist forkullede og danner en grafitkrystallinsk bindingsstruktur mellem kulstofpartikler, kobberpartikler og andre komponenter. Varmebehandling udføres i henhold til en præcist kontrolleret temperaturcyklus , indstillet til hver specifik blanding og det specifikke formål med slutproduktet.

Yderligere teknologiske operationer

Under sintringen krymper og deformeres emnerne. For at give dem de ønskede dimensioner, poleres de . Nogle producenter af børster bruger yderligere behandling for at øge deres holdbarhed, for eksempel imprægnering af kontaktgnidoverfladen med specielle olier, harpikser og smøremidler.

Udnyttelse

Fordi børsterne slides, er vedligeholdelsesprodukter designet til at blive udskiftet.

Kulbørster er en af ​​de billigste dele i en elektrisk motor. På den anden side er de en vigtig del af levetiden ("levetiden") og ydeevnen for den enhed, de bruges i.

Lovende udvikling

Flydende metalbørster

Der forskes i brugen af ​​flydende metaller til at etablere applikationer i glidende kontaktpar. Kompleksiteten af ​​denne brug er behovet for at holde flydende metal (da metaller, der er flydende ved lave temperaturer normalt er giftige eller ætsende) og energitab på grund af induktion[ klar op ] og turbulens .

Metalfiberbørster

Metalfiberbørster er i øjeblikket under udvikling [4] . De kan have en fordel i forhold til den nuværende teknologi, men de er endnu ikke bredt udbredt.

Se også

Noter

  1. ↑ Men D. A. Kapitel 1. Generel information om berøringsfri elektriske maskiner // Berøringsfri elektriske maskiner. - 2. - M: Højere skole, 1990. - S. 9. - 416 s. : syg. — ISBN 5-06-000719-7 .
  2. ↑ Zanon, Matteo; Rampin, Ilaria; Breda, Alessandro; Bortolotti, Francesco. Sintringsadfærden af ​​elektrolytiske og vandforstøvede kobberpulvere  (engelsk)  : journal. - 2015. - 5. oktober.
  3. ↑ Zanon, Matteo; Nassuato, Mirko; Rampin, Ilaria; Echeberria, John; Martinez, Ane Maite. Den ledende adfærd af kobber og sølvbelagte kobberpulvere  (engelsk)  : journal. - 2014. - 23. september.
  4. ↑ Metalfiberbørster og glideringe . www.dh-inc.com. Hentet: 5. november 2019.

Litteratur

Links