Стартовая >> Оборудование >> Эл. машины >> Токосъемные устройства

Токосъемные устройства

Основной элемент токосъемного устройства — щетка  устанавливается в щеткодержателе и соприкасается с коллектором или контактными кольцами, являясь неподвижной частью скользящего контакта. С помощью щеток осуществляется электрическая связь между вращающимися обмотками ротора и неподвижными токопроводящими частями машины.


Щеткодержатели закрепляют на щеточных пальцах или бракетах. В электрических машинах постоянного тока пальцы (или бракеты) устанавливают на кольцевой поворотной траверсе, которая служит для одновременного перемещения всех щеток по окружности коллектора при установке их в нейтральное положение.
Щетки изготовляют прессованием из смеси токопроводящих порошков и связующих веществ. Главными требованиями, предъявляемыми к ним, являются малое электросопротивление и способность хорошо пришлифовываться к коллектору или кольцам во время работы. Основным сырьем для щеток служат графит, кокс и сажа. В состав вещества щеток некоторых марок для увеличения электропроводности добавляется порошок меди. Добавление свинца и олова делает щетки более мягкими и менее склонными к вибрациям и распылению.
В зависимости от материалов и способа изготовления различают следующие марки щеток: угольно-графитные (Г20, Г21, Г22), графитные (ГЗ, 611М, 611ОМ), электрографитированные (ЭГ2А, ЭГ2АФ, ЭГ4, ЭГ8, ЭГ14 и др.), металлографитные (Ml, М3, М6, М20, МГ, МГ2 и др.).
Щетка имеет один или два медных гибких токопроводящих провода, к концам которых припаяны кабельные наконечники для присоединения к щеткодержателю или бракету. В микромашинах токоотвод иногда осуществляется через пружину, которая прижимает щетку к коллектору.
Выбор марки щетки для конкретных условий определяется многими факторами: мощностью и напряжением машины, характером нагрузки (спокойная или толчкообразная), наличием механических сотрясений, частотой вращения и т. д. Во многих случаях марку щетки подбирают опытным путем, чтобы обеспечить хорошую без искрения работу скользящего щеточного контакта. Поэтому заменять марку щетки при ремонте можно только тогда, когда это рекомендовано заводом-изготовителем машины.
Нормальная работа скользящего контакта обеспечивается только при определенном усилии прижатия щетки, которое рассчитывается по площади ее контакта и давлению, рекомендованному стандартом (ГОСТ 2332—75).
При плотном контакте не происходит искрения под щеткой, которое может привести к обгоранию поверхности коллектора или контактных колец. Однако следует иметь в виду, что завышенное нажатие щеток повышает их износ, а также потери трения, износ и нагрев коллектора и контактных колец.
Щетка электрической машины устанавливается в окне щеткодержателя. Обойма 1 (рис. 1. а) охватывает и направляет ее. Контакт щетки с коллектором или контактным кольцом обеспечивает нажимное устройство, состоящее из пружины 6 и рычажка 4.
В быстроходных крупных машинах постоянного тока кроме основной устанавливается амортизирующая пружина 3, которую изолируют от щетки фарфоровым изолятором 2. Щеткодержатель к бракету или плоскому пальцу крепится болтами за коробочку 7 через продольный паз 8, который позволяет перемещать щеткодержатель по направлению к коллектору. Для крепления на круглом пальце щеткодержатели изготовляют с хомутиками.
По мере износа щетки длина пружины 6 уменьшается. Это приводит к уменьшению ее усилия. В современных конструкциях точку приложения усилия от пружины к рычажку 4 располагают таким образом, что по мере износа щетки увеличивается плечо / силы относительно осн 5, благодаря чему давление на щетку не изменяется.
щеткодержатели
Рис. 1. Радиальный (а) и реактивный (б) щеткодержатели
Щеткодержатель, показанный на рис. 1, а, называется радиальным. Ось щетки, располагающейся в нем, совпадает с продолжением радиуса коллектора. Такие щеткодержатели обычно применяют в реверсивных машинах *.
*Реверсивными называют машины, работающие при двух направлениях вращения.
В нереверсивных машинах применяют также и наклонные щеткодержатели, у которых ось щетки образует некоторый угол с продолжением радиуса коллектора: реактивные (рис. 1. б) с осью щетки, наклоненной в направлении вращения, и волочащиеся. В наклонных щеткодержателях щетка 10 благодаря скосу верхней грани, который определяет направление усилия Р от нажимного устройства, постоянно прижимается к стенке 9 обоймы. Этим обеспечивается ее неизменное (торцовое) положение в щеткодержателе и надежный контакт с коллектором. В радиальном щеткодержателе под действием силы трения о коллектор щетка перекашивается в пределах зазора, занимая диагональное положение, упираясь в нижнюю кромку одной из стенок обоймы и в верхнюю кромку противоположной стенки. Значительный перекос щетки затрудняет ее перемещение в обойме и ухудшает контакт.
Момент, вызывающий перекос щетки, зависит от силы трения и расстояния нижней кромки обоймы от поверхности коллектора. Большой момент сильнее прижимает щетку к стенке, затрудняя ее перемещение, и ухудшает контакт с коллектором. Поэтому удалять на значительное расстояние щеткодержатель от коллектора нельзя. Минимальное расстояние диктуется электрической прочностью промежутка и зависит от напряжения и размеров машины.
Перекос щетки может возникнуть и от неправильного направления усилия от нажимного устройства в результате искажения формы пружин или рычажков, передающих усилие на щетку.
Для контактных колец машин переменного тока применяют щеткодержатели зажимного типа (рис. 2). Щетка 8 зажимается в корпусе 5 щеткодержателя винтом 7 и прижимается к кольцу пружиной 10. Щеткодержатели зажимного типа выполняют обычно сдвоенными — к одному пальцу 1 квадратного сечения с помощью скобы 4 и хомута 3 крепятся два корпуса 5, устанавливаемые па осях 9.
Щеткодержатель для контактных колец
Рис. 2. Щеткодержатель для контактных колец
Токоотвод от щеток осуществляется гибким проводом 6, внешняя цепь присоединяется кабельным наконечником 2. В этой конструкции нажатие при износе щетки практически остается неизменным, так как с уменьшением длины пружины возрастает плечо —длина перпендикуляра, опущенного из центра оси вращения 9 на ось пружины.
В малых машинах применяют щеткодержатели, в которых пружина давит непосредственно на щетку без промежуточного рычага. Второй конец пружины упирается в колпачок, навинчиваемый на щеткодержатель.
Пальцы щеткодержателей выполняют в виде круглых стержней или призматическими (прямоугольного сечения). Круглые (цилиндрические) пальцы изготовляют из стали или латуни, вставляют одним концом в отверстие (ушко) траверсы и закрепляют гайкой плн винтом. В машинах постоянного тока палец является токопроводящей деталью, поэтому его оставляют голым. От траверсы пальцы изолируют миканитовыми втулками и шайбами или опрессовкой конца стержня пластмассой.
Траверса малой машины
Рис. 3. Траверса малой машины
Призматические пальцы изготовляют из стальной полосы, один конец котором опрессовывают пластмассой, или из полосы гетинакса 1 (рис. 3) пли текстолита. Призматические пальцы дешевле в производстве, чем цилиндрические. Кроме того, они упрощают конструкцию щеткодержателя, так как на них не нужно устанавливать хомутов. Щеткодержатели к ним крепятся винтами через отверстия.
Щеточная траверса в малых машинах обычно имеет форму звезды с числом лучен, равным числу полюсов. В траверсе предусматривают прорезь, которая позволяет ее стянуть винтом 3 для закрепления на посадочном месте. Надежная фиксация от проворота осуществляется стопорным винтом 4. Пальцы к траверсе крепят винтами 2 со стопорными шайбами.
В асинхронных двигателях применяют щеткодержатели зажимного тина и с направляющим гнездом под щетку. Щеткодержатели с зажимом щетки используют в двигателях небольшой мощности, когда по допускаемой плотности тока достаточно одной щетки на кольцо. Для надежности обычно ставят две щетки, применяя сдвоенный щеткодержатель. Щеткодержатель с направляющей обоймой занимает мало места по окружности кольца, что позволяет в средних и крупных машинах разместить нужное число щеток.

 
« Товарные знаки предприятий, изготовляющих электродвигатели   Требования безопасности при обслуживании электродвигателей »
электрические сети