Разбиране на дефектите на четките
Дефекти на четката проблемите са свързани с въглеродните или метално-графитните четки, които провеждат електрически ток между неподвижните и въртящите се части на двигателите с постоянен ток, асинхронните двигатели с намотан ротор, генераторите и съединителните пръстени. Често срещаните дефекти са износване на четките, неправилно прилепване, трептене (отскачане), искрене, замърсяване и проблеми с напрежението на пружините. Всеки един от тях създава проблеми в повече от едно отношение: електрически (лошо пренасяне на тока и образуване на електрическа дъга), механически (вибрация (от подскачане) и — ако не се предприемат мерки — вторични повреди на комутатора или плъзгащите пръстени.
Машините с четки постепенно се изместват от асинхронни електродвигатели с променлив ток, но те все още са далеч от изчезване. Задвижванията с постоянен ток, електродвигателите с намотан ротор, генераторите и редица специализирани съоръжения все още разчитат на четки, така че откриването на дефекти в четките остава основна част от диагностика на електродвигатели and of any електрическа повреда проучване на въртяща се инсталация.
1. Чести дефекти при четките
Brush Wear
Някои следи от износване са нормални, но процесът може да се ускори значително:
- Нормално износване: постепенна загуба на материал в резултат на триене — от порядъка на 1–2 мм на 1000 часа.
- Ускорено износване: причинено от силен ток, недостатъчно смазване (липса на защитен въглероден слой) или замърсяване.
- Симптоми: косъмчетата са видимо по-къси и се доближават до минималната си дължина.
- Последици: слабото налягане на пружината при скъсяването на четката, което води до лош контакт и засилено искрене.
- Действие: сменете, когато се износва до минималната дължина, обикновено от една трета до половината от първоначалната.
Трептене на четката (отскачане)
Тук четката периодично губи контакт с комутатора:
- Причини: недостатъчно налягане на пружината, износен комутатор, външен вибрацияили ексцентричен комутатор.
- Симптоми: Видимо искри, чуто бръмчене или тракане, електрически шум
- Вибрация: отскачането предизвиква удари при честотата на преминаване на лъчите през комутатора.
- Повреди: ускорява износването на комутатора и води до повреди от електрическа дъга.
- Честота: шумът обикновено е в диапазона 100–1000 Hz.
Неправилно закрепване на четката
- Описание: повърхността на четката не се приляга към извивката на комутатора.
- Причини: нови четки, които все още не са „разработени“, неправилен монтаж или прекалено твърда четка.
- Ефект: намалена контактна площ, висока локална плътност на тока и концентрирано нагряване.
- Симптоми: прекомерно искрене, прегряване и бързо износване.
- Решение: правилна процедура за обкатка, подходящ избор на степен на шлифоване и поставяне на камъните
Замърсяване
- Масло и грес: намаляват триенето, предотвратяват образуването на въглероден наслояване и предизвикват електрически пробой.
- Прах: абразивни частици, които ускоряват износване.
- Влажност: ускорява корозията и нарушава електрическия контакт.
- Натрупване на въглероден прах: Може да съкращава сегментите или да създава пътища за проследяване
Проблеми с пружините на четките
- Weak springs: недостатъчно налягане, лош контакт и подскачане.
- Счупени пружини: налягането изчезва напълно, така че четката престава да докосва повърхността.
- Неправилно налягане: ако е твърде високо, води до прекомерно износване, а ако е твърде ниско – до лош контакт.
- Корозия: износените пружини губят еластичността си.
Искрене и образуване на електрическа дъга
- Видими искри в зоната на контакт между четката и комутатора.
- Причините включват вибриране, лош контакт, претоварване и повреда на комутатора.
- Увреждането е прогресивно и води до образуване на дупчици по повърхността на комутатора.
- В най-лошия случай това води до прескачане на искрата — дъга, която свързва няколко сегмента.
2. Характеристики на вибрациите
Вибрации, свързани с четката
- Бърборене: високочестотни вибрации в диапазона 100–1000 Hz при отскачането на четката.
- Честота на решетката на комутатора: брой на решетките на комутатора × обороти в минута / 60.
- Електрически хармоници: a family of хармоници от образуването на електрическа дъга и многократното прекъсване на тока.
- Шум в широколентовия достъп: случайни високочестотни съставки, генерирани при искрене.
- Амплитудна модулация: се появява, ако ексцентричността води до промяна на налягането при контакт веднъж на оборот.
Вторични механични ефекти
- Триенето на четките създава тангенциални сили върху комутатора.
- Неравномерното износване на четката може да доведе до дисбаланс-подобни симптоми.
- Асиметричното налягане на пружината може да наруши центрирането на ротора.
Тъй като някои от тези характеристики по честота се припокриват с тези на истински механични повреди, проблемите с четките са класически източник на затруднения при диагностиката — което ни напомня, че винаги трябва да се провери честотата на преминаване на тока през редовете на комутатора, преди да се обвиняват лагерите.
3. Методи за откриване
Визуална проверка
- Brush length: измерете оставащата дължина и подменете, ако е по-малка от минималната.
- Контактна повърхност: тя трябва да е гладка и да е конформна спрямо комутатора.
- Искрене: Проверете в затъмнено помещение — лекото искрене е нормално, а силно искрене е проблем.
- Замърсяване: проверете за наличие на масло, прах и нагар.
- Пролетно състояние: уверете се, че пружините са в изправност и осигуряват необходимото напрежение.
Електрически тестове
- Съпротивление при контакт с четката: трябва да е ниска и еднаква за всички четки.
- Налягане на пружината: измерете с пружинен кантар — обикновено при налягане при допир от 1,5–3,5 psi.
- Спад на напрежение: през интерфейса между четките и комутатора, обикновено по-малко от 1 V на четка.
Методи за измерване на вибрациите и шума
- High-frequency акселерометър измервания за отчитане на въздействията от вибрациите.
- Акустична емисия за откриване на електрическа дъга.
- Ултразвуково наблюдение при коронов разряд или проследяване.
- Спектрален анализ за да се изолира честотата на шините на комутатора.
Термографско изображение
- Нагряването на четките е признак за лош контакт или претоварване.
- Зачервените участъци по комутатора сочат локални проблеми.
- Термография може да разкрие температурна разлика между комплектите четки.
4. Измерване на вибрациите на четката на място
Когато има подозрение, че машина с четки вибрира или образува електрическа дъга, практичният тест се състои в измерване на високочестотните вибрации в корпуса на четковото задвижване. Преносим двуканален анализатор, като например Balanset-1A ви позволява да заснемете спектъра и да проверите дали енергията съвпада с честотата на пропускане на комутатора или с широколентова искра. Използвано заедно с визуална проверка в затъмнено помещение и тест за пад на напрежението, то помага да се разграничи истински дефект на четките от несвързан проблем с лагерите или баланса — и, след като новите четки бъдат поставени, потвърждава, че високочестотният компонент е спаднал обратно до базовото ниво. Проследяването на тези показания в рамките на мониторинг на състоянието програмата превръща неплановата подмяна в планова.
5. Поддръжка и корекция
Рутинна поддръжка на четката
- Честота на проверките: ежемесечно за критично важни машини, тримесечно за общи приложения — идеално решение за периодичен мониторинг въз основа на маршрути.
- Почистване: изсмучете въглеродния прах и почистете повърхността на комутатора.
- Проверка на дължина: сменяйте четките, веднага щом достигнат минималната дължина.
- Напрежение на пружината: проверете дали налягането е правилно.
- Състояние на комутатора: проверете за надрасквания, вдлъбнатини и изпъкнали ребра.
Смяна на четка
- Използвайте подходящия клас за конкретното приложение — обърнете се към производителя.
- Сменете всички четки от комплекта наведнъж.
- Уверете се, че четките са добре закрепени в държачите.
- Оставете новите четки да „се приспособят“ в продължение на 24–48 часа, за да се нагласят напълно.
- След монтажа проверете отново налягането на пружината.
Поддръжка на колектора
- Почиствайте редовно с одобрени разтворители или камъни.
- Обработете (на струг) комутатора, ако повърхността му се набразди или стане грапава.
- Изрежете слятото между решетките, където е указано.
- Проверете за изпъкнали решетки, разхлабени решетки и повредени секции.
6. Най-добри практики за превенция
Оперативни практики
- Работете в рамките на номиналния ток, за да ограничите загряването на четките.
- Избягвайте прекалено честото пускане — пусковият ток натоварва четките.
- Поддържайте чистотата на околната среда, за да предотвратите замърсяването.
- Контролирайте влажността; както прекалено сухият, така и прекалено влажният въздух влошават контакта.
Избор и дизайн
- Посочете подходящ клас четка — мека или твърда — за текущата плътност.
- Осигурете достатъчен брой четки за текущата мощност.
- Използвайте подходяща конструкция на държача за четката.
- Помислете за безчеткови алтернативи за нови инсталации
Дефектите в четките, макар и характерни за машините с постоянен ток и с намотка на ротора, са важни аспекти на поддръжката, които изискват редовни проверки и навременна подмяна. Ясното разбиране на механизмите на износване, добрите практики за поддръжка и разпознаването на диагностичните симптоми гарантират надеждна работа на двигателите с четки — и предотвратяват електрическите и механични повреди, които възникват в резултат на пренебрегване на състоянието на четките.
