Inzicht in penseeldefecten
Definitie: Wat zijn penseeldefecten?
Borsteldefecten Problemen met de koolstof- of metaalgrafietborstels die elektrische stroom geleiden tussen stationaire en roterende componenten in gelijkstroommotoren, wisselstroommotoren met wikkelrotor, generatoren en sleepringsystemen. Veelvoorkomende defecten zijn onder andere slijtage van de borstel, onjuiste plaatsing, trillen (stuiteren), vonkvorming, verontreiniging en problemen met de veerspanning. Deze defecten veroorzaken elektrische problemen (slechte stroomoverdracht, vonkvorming), mechanische problemen (trillingen door stuiteren) en kunnen leiden tot schade aan de commutator of sleepring als ze niet worden verholpen.
Hoewel borstelmachines steeds minder voorkomen nu er steeds meer AC-inductiemotoren worden gebruikt, blijft het belangrijk om borsteldefecten te begrijpen voor DC-aandrijvingen, motoren met wikkelrotor, generatoren en speciale apparatuur waarbij borstels nog steeds essentiële onderdelen zijn.
Veelvoorkomende borsteldefecten
1. Borstelslijtage
Normaal slijtagemechanisme, maar kan versneld worden:
- Normale slijtage: Geleidelijk materiaalverlies door wrijving, typisch 1-2 mm per 1000 uur
- Versnelde slijtage: Hoge stroomsterkte, slechte smering (geen koolstoffilm), verontreiniging
- Symptomen: Penselen ingekort, naderen minimale lengte
- Gevolgen: Zwakke veerdruk bij slijtage, slecht contact, verhoogde vonkvorming
- Actie: Vervangen wanneer de lengte tot de minimale lengte is versleten (meestal 1/3 tot 1/2 van de oorspronkelijke lengte)
2. Borstelen (stuiteren)
Borstel verliest af en toe contact:
- Oorzaken: Onvoldoende veerdruk, ruwe commutator, trillingen, excentrische commutator
- Symptomen: Zichtbare vonken, hoorbaar gezoem of geratel, elektrisch geluid
- Trilling: Creëert effecten op de commutatorbalk-doorlaatfrequentie
- Schade: Versnelt de slijtage van de commutator en veroorzaakt schade door vonkvorming
- Frequentie: Chatten meestal in het bereik van 100-1000 Hz
3. Slechte borstelzitting
- Beschrijving: Het borsteloppervlak past zich niet aan de kromming van de commutator aan
- Oorzaken: Nieuwe borstels niet ingelopen, onjuiste installatie, harde borstelkwaliteit
- Effect: Verminderd contactoppervlak, hoge stroomdichtheid, plaatselijke verwarming
- Symptomen: Overmatige vonkvorming, hete plekken, snelle slijtage
- Oplossing: Juiste inloopprocedure, keuze van de borstelkwaliteit, zitstenen
4. Besmetting
- Olie/Vet: Vermindert wrijving, voorkomt koolstoffilmvorming, veroorzaakt tracking
- Stof: Schurende deeltjes versnellen slijtage
- Vocht: Veroorzaakt corrosie, beïnvloedt elektrisch contact
- Ophoping van koolstofstof: Kan tussen segmenten kortsluiten of volgpaden creëren
5. Problemen met de borstelveer
- Zwakke bronnen: Onvoldoende druk, slecht contact, stuiteren
- Gebroken veren: Geen druk, borstel maakt geen contact
- Onjuiste druk: Te hoog (overmatige slijtage) of te laag (slecht contact)
- Corrosie: Veren corroderen en verliezen hun elasticiteit
6. Vonken en vonken
- Zichtbare vonken op de borstel-commutatorinterface
- Oorzaken: klapperen, slecht contact, overbelasting, schade aan de commutator
- Progressieve schade: putcorrosie op het commutatoroppervlak
- Kan leiden tot flashover (boog over meerdere segmenten)
Trillingskenmerken
Borstelgerelateerde trillingen
- Geklets: Hoogfrequente trillingen (100-1000 Hz) door het stuiteren van de borstel
- Commutatorbalkfrequentie: Aantal commutatorstaven × RPM / 60
- Elektrische harmonischen: Meervoudige harmonischen door vonkvorming en stroomonderbreking
- Breedbandruis: Willekeurige hoogfrequente inhoud van vonken
- Amplitudemodulatie: Als de excentriciteit varieert, neemt de contactdruk toe
Secundaire mechanische effecten
- Borstelwrijving creëert tangentiële krachten
- Ongelijkmatige borstelslijtage kan leiden tot: onevenwicht-achtige symptomen
- Asymmetrie van de veerdruk beïnvloedt de rotorcentrering
Detectiemethoden
Visuele inspectie
- Penseellengte: Meet de resterende lengte, vervang indien nodig < minimaal
- Contactoppervlak: Moet glad zijn, conform aan de commutator
- Vonken: Observeer in een donkere omgeving (lichte vonken zijn normaal, zware vonken zijn problematisch)
- Besmetting: Controleer op olie-, stof- en koolstofafzettingen
- Veerconditie: Controleer of de veren intact zijn en de juiste spanning hebben
Elektrische tests
- Borstelcontactweerstand: Moet laag en consistent zijn over alle penselen
- Veerdruk: Meten met een veerschaal (meestal 1,5-3,5 psi contactdruk)
- Spanningsval: Over de borstel-commutatorinterface (zou moeten zijn < 1V per borstel)
Trillingen en akoestiek
- Hoogfrequente accelerometermetingen
- Akoestische emissie voor boogdetectie
- Ultrasoon monitoren voor corona of tracking
- Spectrumanalyse voor commutatorbalkfrequentie
Thermische beeldvorming
- Hete borstels duiden op slecht contact of overbelasting
- Hotspots op de commutator duiden op lokale problemen
- Temperatuuronevenwicht tussen borstelsets
Onderhoud en correctie
Routinematig borstelonderhoud
- Inspectiefrequentie: Maandelijks voor kritische machines, per kwartaal voor algemene toepassingen
- Schoonmaken: Verwijder koolstofstof, reinig het commutatoroppervlak
- Lengtecontrole: Vervang borstels op minimale lengte
- Veerspanning: Controleer de juiste druk
- Commutatorconditie: Controleer op scoren, pitting en hoge rekken
Borstel vervangen
- Gebruik de juiste kwaliteit voor de toepassing (raadpleeg de fabrikant)
- Vervang alle borstels in een set samen
- Zorg voor een goede pasvorm in de borstelhouders
- Nieuwe borstels hebben een inloopperiode (24-48 uur) nodig om volledig te kunnen werken
- Controleer de juiste veerdruk na installatie
Onderhoud van de commutator
- Regelmatig reinigen met goedgekeurde oplosmiddelen of stenen
- Draai de (machine)commutator als deze gegroefd of ruw is
- Ondersnijd mica tussen de staven indien gespecificeerd
- Controleer op hoge stangen, losse stangen en beschadigde segmenten
Preventie beste praktijken
Bedrijfspraktijken
- Werk binnen de nominale stroomsterkte om de verhitting van de borstel te minimaliseren
- Vermijd een te hoge startfrequentie (startstroom belast de borstels)
- Zorg voor een schone omgeving (voorkom besmetting)
- Controleer de vochtigheid (te droog of te nat beïnvloedt het contact)
Selectie en ontwerp
- Geef de juiste borstelkwaliteit voor de toepassing aan (zacht/hard, stroomdichtheid)
- Voldoende aantal borstels voor de stroomdichtheid
- Correct ontwerp van de borstelhouder
- Overweeg borstelloze alternatieven voor nieuwe installaties
Borsteldefecten, hoewel specifiek voor gelijkstroom- en wikkelrotormachines, vormen belangrijke onderhoudspunten die regelmatige inspectie en vervanging vereisen. Inzicht in de slijtagemechanismen van borstels, de juiste onderhoudspraktijken en diagnostische symptomen zorgt voor een betrouwbare werking van borstelmotoren en voorkomt elektrische en mechanische schade die kan voortvloeien uit verwaarloosd borstelonderhoud.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 