Comprendre les défauts de la brosse
Définition : Que sont les défauts de brosse ?
Défauts de pinceau Les balais en carbone ou en métal-graphite, qui conduisent le courant électrique entre les composants fixes et rotatifs des moteurs à courant continu, des moteurs à courant alternatif à rotor bobiné, des générateurs et des collecteurs tournants, présentent des défauts fréquents : usure des balais, mauvais positionnement, broutage (rebondissement), étincelles, contamination et problèmes de tension des ressorts. Ces défauts engendrent des problèmes électriques (mauvais transfert de courant, arc électrique), mécaniques (vibrations dues aux rebondissements) et peuvent endommager le collecteur ou les collecteurs tournants s'ils ne sont pas corrigés.
Alors que les machines à balais deviennent moins courantes avec la prévalence des moteurs à induction à courant alternatif, la compréhension des défauts des balais reste importante pour les entraînements à courant continu, les moteurs à rotor bobiné, les générateurs et les équipements spécialisés où les balais sont toujours des composants essentiels.
Défauts courants des pinceaux
1. Usure des brosses
Mécanisme d'usure normal mais pouvant être accéléré :
- Usure normale : Perte progressive de matière due au frottement, 1 à 2 mm toutes les 1 000 heures en moyenne
- Usure accélérée : Courant élevé, mauvaise lubrification (pas de film de carbone), contamination
- Symptômes: Brosses raccourcies, approchant la longueur minimale
- Conséquences: Faible pression du ressort en cas d'usure, mauvais contact, augmentation des étincelles
- Action: Remplacer lorsqu'il est usé à la longueur minimale (généralement 1/3 à 1/2 de la longueur d'origine)
2. Claquement de brosse (rebond)
La brosse perd le contact par intermittence :
- Causes : Pression du ressort inadéquate, commutateur rugueux, vibration, commutateur excentrique
- Symptômes: Étincelles visibles, bourdonnements ou cliquetis audibles, bruit électrique
- Vibration: Crée des impacts à la fréquence de passage de la barre du commutateur
- Dommages : Accélère l'usure du commutateur et crée des dommages par arc électrique
- Fréquence: Bavardage généralement dans la plage de 100 à 1 000 Hz
3. Mauvaise assise de la brosse
- Description : La face de la brosse n'est pas conforme à la courbure du commutateur
- Causes : Brosses neuves non rodées, installation incorrecte, qualité de brosse dure
- Effet: Surface de contact réduite, densité de courant élevée, chauffage localisé
- Symptômes: Étincelles excessives, points chauds, usure rapide
- Solution : Procédure de rodage appropriée, sélection de la qualité de la brosse, pierres d'assise
4. Contamination
- Huile/Graisse : Réduit la friction, empêche la formation de film de carbone, provoque le suivi
- Poussière: Les particules abrasives accélèrent l'usure
- Humidité: Provoque de la corrosion, affecte le contact électrique
- Accumulation de poussière de carbone : Peut créer des raccourcis entre les segments ou créer des chemins de suivi
5. Problèmes de ressort de balai
- Ressorts faibles : Pression insuffisante, mauvais contact, rebonds
- Ressorts brisés : Pas de pression, la brosse n'est pas en contact
- Pression incorrecte : Trop haut (usure excessive) ou trop bas (mauvais contact)
- Corrosion: Ressorts corrodés, perdant leur élasticité
6. Étincelles et arcs électriques
- Étincelles visibles à l'interface balai-collecteur
- Causes : claquement, mauvais contact, surcharge, dommages au commutateur
- Dommages progressifs : piqûres sur la surface du commutateur
- Peut entraîner un contournement (arc électrique sur plusieurs segments)
Signatures vibratoires
Vibrations liées aux brosses
- Bavardage : Vibration à haute fréquence (100-1000 Hz) due au rebond de la brosse
- Fréquence de la barre de commutation : Nombre de barres de commutateur × RPM / 60
- Harmoniques électriques : Harmoniques multiples provenant d'arcs électriques et d'interruptions de courant
- Bruit à large bande : Contenu aléatoire à haute fréquence provenant d'étincelles
- Modulation d'amplitude : Si l'excentricité varie, la pression de contact
Effets mécaniques secondaires
- Le frottement des brosses crée des forces tangentielles
- L'usure inégale des brosses peut créer déséquilibrer-symptômes semblables à ceux
- L'asymétrie de la pression du ressort affecte le centrage du rotor
Méthodes de détection
Inspection visuelle
- Longueur du pinceau : Mesurer la longueur restante, remplacer si nécessaire < minimum
- Surface de contact : Doit être lisse, conforme au commutateur
- Étincelles : Observer dans une zone sombre (étincelles légères normales, étincelles importantes problématiques)
- Contamination: Vérifiez la présence d'huile, de poussière et d'accumulation de carbone
- État du printemps : Vérifiez que les ressorts sont intacts et fournissent une tension appropriée
Tests électriques
- Résistance de contact des balais : Doit être faible et cohérent sur tous les pinceaux
- Pression du ressort : Mesurer avec une balance à ressort (pression de contact généralement de 1,5 à 3,5 psi)
- Chute de tension : À travers l'interface balai-commutateur (devrait être < 1 V par balai)
Vibration et acoustique
- Mesures par accéléromètre haute fréquence
- Émission acoustique pour la détection d'arc
- Surveillance par ultrasons pour la corona ou le suivi
- Analyse spectrale de la fréquence des barres de commutation
Imagerie thermique
- Les brosses chaudes indiquent un mauvais contact ou une surcharge
- Les points chauds sur le commutateur indiquent des problèmes localisés
- Déséquilibre de température entre les jeux de brosses
Maintenance et correction
Entretien de routine des brosses
- Fréquence d'inspection : Mensuel pour les machines critiques, trimestriel pour les applications générales
- Nettoyage : Aspirer la poussière de carbone, nettoyer la surface du commutateur
- Vérification de la longueur : Remplacer les brosses à la longueur minimale
- Tension du ressort : Vérifier la pression correcte
- État du commutateur : Vérifiez les scores, les piqûres et les barres hautes
Remplacement des brosses
- Utiliser la nuance appropriée à l'application (consulter le fabricant)
- Remplacer toutes les brosses d'un ensemble ensemble
- Assurer un bon ajustement dans les porte-balais
- Les nouvelles brosses nécessitent une période de rodage (24 à 48 heures) pour une assise complète
- Vérifiez la pression du ressort appropriée après l'installation
Entretien du commutateur
- Nettoyer régulièrement avec des solvants ou des pierres agréés
- Tourner (machine) le commutateur s'il est rainuré ou rugueux
- Découper le mica entre les barres si spécifié
- Vérifiez les barres hautes, les barres desserrées et les segments endommagés
Meilleures pratiques de prévention
pratiques opérationnelles
- Fonctionner dans les limites du courant nominal pour minimiser l'échauffement des balais
- Évitez une fréquence de démarrage excessive (le courant de démarrage sollicite les balais)
- Maintenir un environnement propre (prévenir la contamination)
- Contrôler l'humidité (trop sec ou trop humide affecte le contact)
Sélection et conception
- Spécifier la qualité de brosse appropriée pour l'application (douce/dure, densité de courant)
- Nombre adéquat de balais pour la densité de courant
- Conception appropriée du porte-balais
- Envisager des alternatives sans balais pour les nouvelles installations
Les défauts de balais, bien que spécifiques aux machines à courant continu et à rotor bobiné, constituent des points de maintenance importants nécessitant une inspection et un remplacement réguliers. Comprendre les mécanismes d'usure des balais, les bonnes pratiques de maintenance et les symptômes diagnostiques permet un fonctionnement fiable des moteurs à balais et prévient les dommages électriques et mécaniques pouvant résulter d'un entretien négligé des balais.
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