直流电机电刷的设计规则和使用过程的注意事项
|
电刷是直流电机中电源和电枢线圈之间的重要环节，电刷一直是直流电机和通用电机设计中的重要考虑因素，作为一个系统，换向器和电刷充当旋转开关机构，在适当的时间将电流从电源分配到所需的电枢绕组。
电刷必须有效地传导电枢导体之间的线路电流，它们还必须抵抗电枢线圈在换相过程中感应电压的破坏，并具有足够的支撑作用，以尽量减少摩擦和磨损，表面速度可能超过1500m/min。在某种程度上，几乎所有对电刷性能的重要限制都与电刷和换向器的动态接触有关。例如，高速下产生的摩擦会导致火花，在电刷和换向器产生绝缘膜。电刷的最终选择是基于具体的电机类型和实际应用参数(因为换相特性将根据电机的应用方式而变化)，从数千种可用的电刷等级和材料中缩小选择范围。 如果电刷等级满足以下标准，则认为它是给定应用的理想等级：1) 长寿命，2) 火花小，3) 换向器磨损最小，4) 最低电气和机械要求损失，安静平稳的运作。在任何给定的应用中，只有少数电刷等级能够提供较长的使用寿命和适当的换相，正确的电刷选择对电机性能至关重要。 为了最大限度地减少电损耗，选择具有低电阻率以及电刷和换向器之间的低电压降(接触降)的电刷似乎是合理的，在电枢线圈电感较高的电机中，它会导致过多的火花和换向器表面损坏。在这种情况下，具有高电阻和高接触压降的电刷，将通过耗散短路换向器线圈中的能量和降低开关过程中的短路电流来提高换向器和电刷的寿命，从而提高整体效率。另外，必须考虑机械因素，如换向器表面速度、换向器段之间绝缘层的磨损特性(平齐或咬边)和电刷尺寸，尺寸特别重要，因为横截面积与给定电刷材料的载流能力成正比 。 电机设计的其他细节，如绕组类型、电流额定值、安培匝数比和开关类型，这些参数在许多特定的方式都会影响电刷选择。例如，当设计的安培匝数比通常的安培匝数比低时，串联发动机的工作效率往往更高。但是，如果使用“正常”电刷等级，火花将更加明显，开关将变黑和燃烧。对于低安培匝数比电机，可以指定具有轻微清洁作用的较硬等级的电刷，这将有效地抵消这种情况。其他应用参数，如频繁的启动和停止(或反转)、过载能力、对高效率的需求、存在振动或电刷噪声的最小化都会影响电刷的选择。在某些情况下，要求可能是矛盾的，在最终的选择中迫使妥协的。 检查或更换电刷前，务必断开电机电源，遵循电机制造商文件中的说明，或在尝试预防性维护之前联系电机制造商，典型的维护程序包括：定期检查电刷是否磨损。定期从换向器和电机内部清除碳粉，可以用干净、干燥、无绒布擦拭来完成，不要在换向器上使用润滑剂或溶剂。如有必要，只能使用0000号或更细的砂纸来修整换向器，不要在非金属端罩上使用溶剂。 结论 虽然碳刷容易磨损，但这些部件非常可靠，事实上，经过适当的保养、使用和维护，可以延长碳刷的使用寿命，电刷的状况越好，直流电机的性能和效率就越好。 |
