Šepetėlių defektų supratimas
Šepetėlių defektai yra problemų, susijusių su anglies arba metalo-grafito šepetėliais, kurie perduoda elektros srovę tarp stacionariųjų ir besisukančių dalių nuolatinės srovės varikliuose, apvytų rotorių kintamosios srovės varikliuose, generatoriuose ir slydimo žiedų mazguose. Dažniausiai pasitaikantys gedimai yra šepetėlių nusidėvėjimas, netinkamas prispaudimas, drebėjimas (šoktelėjimas), kibirkščių susidarymas, užteršimas ir problemos, susijusios su spyruoklių įtempimu. Kiekvienas iš jų sukelia problemų daugiau nei vienoje srityje: elektrinėje (prastas srovės perdavimas ir elektros lanko susidarymas), mechaninėje (vibracija (dėl vibracijos), o jei šios problemos nebus išspręstos – antrinė žala komutatoriui arba slydimo žiedams.
Šepetėliniai varikliai palaipsniui keičiami kintamosios srovės indukciniais varikliais, tačiau jie dar toli gražu neišnyko. Nuolatinės srovės pavaros, varikliai su apvijotu rotoriumi, generatoriai ir įvairi specializuota įranga vis dar veikia naudojant šepetėlius, todėl šepetėlių gedimų nustatymas tebėra pagrindinė elektros variklių diagnostika ir bet kokio elektros gedimas rotacinės įrangos tyrimas.
1. Dažniausi šepetėlių defektai
Šepetėlių dėvėjimasis
Tam tikras nusidėvėjimas yra normalu, tačiau jis gali smarkiai paspartėti:
- Įprastas nusidėvėjimas: laipsniškas medžiagos nusidėvėjimas dėl trinties – maždaug 1–2 mm per 1000 valandų.
- Spartesnis dėvėjimasis: dėl didelės srovės, prastos tepimo (nėra apsauginės anglies plėvelės) arba užteršimo.
- Simptomai: šeriukai akivaizdžiai sutrumpėjo ir artėja prie minimalaus ilgio.
- Pasekmės: mažėjant šepetėlio ilgumui silpnėja spyruoklės spaudimas, dėl to susilpnėja kontaktas ir padaugėja kibirkščių.
- Veiksmas: Pakeiskite, kai susidėvės iki minimalaus ilgio, paprastai sudarančio nuo trečdalio iki pusės pradinio ilgio.
Šepetėlio drebėjimas (šoktelėjimas)
Čia šepetėlis kartais praranda kontaktą su komutatoriumi:
- Priežastys: nepakankamas spyruoklės slėgis, susidėvėjęs komutatorius, išorinis vibracijaarba ekscentrinis komutatorius.
- Simptomai: Matomas kibirkštėjimas, girdimas zvimbimas ar barškėjimas, elektros triukšmas
- Vibracija: Šoktelėjimas sukelia smūgius, kurių dažnis atitinka komutatoriaus juostų perėjimo dažnį.
- Žala: pagreitina komutatoriaus nusidėvėjimą ir sukelia lanko išlydžio pažeidimus.
- Dažnis: Šis šurmulys paprastai svyruoja 100–1000 Hz diapazone.
Netinkamas šepetėlio įtvirtinimas
- Aprašymas: šepetėlio paviršius neatitinka komutatoriaus išlinkio.
- Priežastys: naujos, dar neįdirbtos šepetėlės, netinkamas montavimas arba pernelyg kietos šepetėlių šerelės.
- Poveikis: sumažėjęs sąlyčio plotas, didelis vietinis srovės tankis ir koncentruotas kaitinimas.
- Simptomai: per didelis kibirkščių susidarymas, karštosios vietos ir greitas nusidėvėjimas.
- Sprendimas: tinkama įvažiavimo procedūra, teisingas šepetėlių rūšies pasirinkimas ir akmenų įtvirtinimas
Užterštumas
- Alyva ir tepalai: sumažinti trintį, užkirsti kelią anglies plėvelės susidarymui ir elektros išlydžio atsiradimui.
- Dulkės: abrazyvinės dalelės, kurios pagreitina dėvėti.
- Drėgmė: skatina koroziją ir sutrikdo elektrinį kontaktą.
- Anglies dulkių sankaupos: Galima sutrumpinti segmentus arba sukurti sekimo takus
„Brush Spring“ problemos
- Silpnos spyruoklės: nepakankamas slėgis, prastas kontaktas ir šoktelėjimas.
- Sulūžusios spyruoklės: jokio slėgio, todėl šepetėlis nustoja liestis.
- Netinkamas slėgis: Jei slėgis per didelis, atsiranda per didelis nusidėvėjimas, o jei per mažas – nepakankamas kontaktas.
- Korozija: Korozijos paveiktos spyruoklės praranda elastingumą.
Uždegimas ir elektros lankas
- Matomos kibirkštys tarp šepetėlio ir komutatoriaus sąsajos.
- Priežastys gali būti vibracija, prastas kontaktas, perkrova ir komutatoriaus gedimas.
- Žala didėja palaipsniui, dėl to komutatoriaus paviršiuje susidaro duobutės.
- Blogiausiu atveju tai gali sukelti elektros išlydį – lanką, jungiantį kelis segmentus.
2. Vibracijos charakteristikos
Su šepečiu susijusi vibracija
- Plepėjimas: aukšto dažnio vibracija 100–1000 Hz diapazone, kai šepetėlis atšoka.
- Komutatoriaus juostos dažnis: komutatoriaus strypų skaičius × apsisukimų per minutę skaičius / 60.
- Elektrinės harmonikos: šeima harmonikos dėl elektros lanko susidarymo ir nuolatinio srovės nutraukimo.
- Plačiajuosčio ryšio triukšmas: atsitiktinis aukšto dažnio signalas, susidarantis dėl kibirkščių.
- Amplitudės moduliacija: atsiranda, jei dėl ekscentriciteto sąlyčio slėgis kinta kartą per apsisukimą.
Antriniai mechaniniai efektai
- Šepetėlių trintis sukuria tangentines jėgas komutatoriui.
- Nelygus teptuko nusidėvėjimas gali sukelti disbalansas-į simptomus panašūs simptomai.
- Asimetrinis spyruoklės slėgis gali sutrikdyti rotoriaus centravimą.
Kadangi kai kurie iš šių požymių dažniai sutampa su tikrų mechaninių gedimų požymiais, šepetėlių problemos yra klasikinis diagnostikos painiavos šaltinis – tai primena, kad prieš kaltinant guolius visada reikia patikrinti komutatoriaus strypų praėjimo dažnį.
3. Nustatymo metodai
Vizualinė apžiūra
- Šepečio ilgis: išmatuokite likusį ilgį ir pakeiskite, jei jis mažesnis už minimalų.
- Paviršius, su kuriuo susiliečia: ji turėtų būti lygi ir atitikti komutatorių.
- Kibirkščiavimas: Stebėkite tamsioje vietoje – nedidelis kibirkščiavimas yra normalu, o intensyvus kibirkščiavimas rodo gedimą.
- Užterštumas: patikrinkite, ar nėra alyvos, dulkių ir anglies nuosėdų.
- Pavasario būklė: patikrinkite, ar spyruoklės yra nesugadintos ir užtikrina reikiamą įtempimą.
Elektriniai bandymai
- Šepetėlio kontaktinė varža: turėtų būti mažas ir vienodas visose šepetėliuose.
- Pavaros spyruoklės slėgis: pasverti spyruoklinėmis svarstyklėmis — paprastai kontaktinis slėgis yra 1,5–3,5 psi.
- Įtampos kritimas: tarp šepetėlio ir komutatoriaus sąsajos, paprastai mažiau nei 1 V vienam šepetėliui.
Vibraciniai ir akustiniai metodai
- Didelio dažnio akselerometras matavimai, skirti įvertinti vibracijos poveikį.
- Akustinė emisija skirta lanko susidarymo nustatymui.
- Ultragarsinis stebėjimas dėl koroninio išlydžio arba elektros iškrovos.
- Spektro analizė siekiant išskirti komutatoriaus juostos dažnį.
Terminis vaizdavimas
- Karštos šepetėlės rodo prastą kontaktą arba perkrovą.
- Karštosios vietos komutatoriuje rodo, kad yra lokalių problemų.
- Termografija gali atskleisti temperatūros skirtumus tarp skirtingų šepetėlių rinkinių.
4. Šepečio vibracijos matavimas lauke
Jei įtariama, kad šepetėlių tipo mašina vibruoja ar susidaro elektros lankas, praktiškai patikrinti tai galima atlikus aukšto dažnio vibracijos matavimą prie šepetėlių reduktoriaus korpuso. Tam tinka nešiojamas dviejų kanalų analizatorius, pavyzdžiui, Balanset-1A leidžia užfiksuoti spektrą ir patikrinti, ar energija atitinka komutatoriaus juostinio filtro dažnį, ar plačiajuosčio dažnio kibirkščių modelį. Kartu su vizualiniu patikrinimu tamsoje ir įtampos kritimo bandymu tai padeda atskirti tikrą šepetėlių gedimą nuo nesusijusių guolių ar balansavimo problemų – o įdėjus naujus šepetėlius, patvirtina, kad aukšto dažnio komponentas grįžo į bazinį lygį. Stebint šiuos rodmenis per būklės stebėjimas Ši programa paverčia neplanuotą keitimą planuotu.
5. Priežiūra ir taisymas
Įprasta šepečių priežiūra
- Tikrinimo dažnumas: kas mėnesį – svarbioms mašinoms, kas ketvirtį – įprastiniams įrenginiams — puikiai tinka periodinis stebėjimas pagal maršrutą.
- Valymas: išsiurbkite anglies dulkes ir nuvalykite komutatoriaus paviršių.
- Ilgio patikrinimas: keiskite šepetėlius, kai jie pasiekia minimalų ilgį.
- Spyruoklės įtempimas: patikrinkite, ar slėgis yra tinkamas.
- Komutatoriaus būklė: patikrinkite, ar nėra įbrėžimų, duobučių ir iškilusių briaunų.
Šepetėlių keitimas
- Naudokite šiam tikslui tinkamą rūšį – pasikonsultuokite su gamintoju.
- Vienu metu pakeiskite visus komplekte esančius šepetėlius.
- Įsitikinkite, kad šepetėliai tinkamai įsistatytų į laikiklius.
- Prieš pradėdami naudoti naujus teptukus, palaukite 24–48 valandas, kad šereliai visiškai įsitvirtintų.
- Po montavimo dar kartą patikrinkite spyruoklės slėgį.
Komutatoriaus priežiūra
- Reguliariai valykite patvirtintais tirpikliais arba šlifavimo akmenimis.
- Jei komutatorius įbrėžtas ar tapo nelygus, jį reikia apdirbti (šlifuoti).
- Nurodytose vietose išpjaustykite žėrutį tarp strypų.
- Patikrinkite, ar nėra išsikišusių strypų, laisvų strypų ir pažeistų segmentų.
6. Geriausia prevencijos praktika
Veiklos praktika
- Naudokite neviršydami vardinės srovės, kad būtų apribotas šepetėlių kaistimas.
- Venkite pernelyg dažno paleidimo – paleidimo srovė apsunkina šepetėlius.
- Laikykite aplinką švarią, kad išvengtumėte užteršimo.
- Reguliuokite drėgmę; pernelyg sausas arba pernelyg drėgnas oras kenkia kontaktui.
Atranka ir dizainas
- Nurodykite esantį srovės tankį atitinkantį šepetėlio kietumą – minkštą arba kietą.
- Užtikrinkite, kad būtų pakankamas šepetėlių skaičius, atsižvelgiant į srovės stiprumą.
- Naudokite tinkamos konstrukcijos šepetėlio laikiklį.
- Apsvarstykite bešepetėlines alternatyvas naujoms instaliacijoms
Šepetėlių gedimai, nors ir būdingi nuolatinės srovės bei suvyniotų rotorių mašinoms, yra svarbūs techninės priežiūros aspektai, kuriuos verta reguliariai tikrinti ir laiku keisti. Geras nusidėvėjimo mechanizmų supratimas, tinkama techninė priežiūra ir diagnostinių požymių atpažinimas užtikrina patikimą šepetėlių tipo variklių veikimą bei padeda išvengti elektrinių ir mechaninių gedimų, kylančių dėl neprižiūrėtų šepetėlių.
