Perii și suporturi pentru mașini electrice cu curent continuu: scop, material, tipuri și dispozitiv

În motoarele și generatoarele electrice, este adesea necesară stabilirea unei conexiuni electrice între părțile staționare și rotative ale dispozitivului.

În cazul unei înfășurări principale a statorului (adică staționar) a unei mașini electrice, este ușor să aranjați ramuri din aceasta pentru a conecta un sistem electric staționar extern, dar în cazul unei înfășurări principale cu rotor (adică rotativ), aceasta devine este necesar să se dispună un contact electric de alunecare, deoarece în caz contrar înfășurarea rotorului nu este disponibilă.

Contactul electric de alunecare poate fi implementat în două moduri: fie ca contact inel de alunecare, fie ca contact de alunecare a colectorului. În ambele cazuri, funcționarea unei mașini electrice necesită dispozitive speciale - perii.

La primele mașini electrice, periile erau un pachet asamblat din plăci de cupru sau fire subțiri, de la care își luau numele.

Periile mașinilor moderne sunt cuburi presate din pulberi de cărbune, grafit sau cupru și, prin urmare, nu se ridică la înălțimea numelui lor, care însă a rămas în urma lor.

Periile de cupru, fier și bronz, care au făcut treaba foarte bine la primele mașini de curent continuu de la sfârșitul secolului al XIX-lea, s-au dovedit a fi materiale nu foarte bune din punct de vedere al frecării. Se uzează rapid și, în noile modele de mașini, sunt înlocuite cu cărbune și grafit.

În prezent pentru mașini de curent continuu folosit aproape exclusiv perii de cărbune cu un amestec de grafit, purtând, în funcție de procentul de grafit și de modul în care sunt realizate periile, denumirile de carbon-grafit, grafit sau electrograf. Numai pentru mașinile de joasă tensiune, până la 30 V, se folosesc perii metal-carbon, care dau o cădere de tensiune mai mică în stratul de contact (de tranziție). asupra colectorului.

Perii de cărbune sunt realizate din grafit pur, fum de retortă și negru de fum în diferite proporții. Cărbunele este un material auto-lubrifiant care nu dăunează suprafeței pe care se frecă și nu se uzează rapid.

Perii de grafit sunt realizate din grafit natural pur. Grafitul este zdrobit într-o pulbere fină, care este apoi presată sub presiune foarte mare în tije de dimensiunea dorită. Cărbunele și grafitul sunt excelente conductoare de electricitate.

Perii de electrografit Ele sunt în esență perii de cărbune, dar expuse la temperaturi ridicate într-un cuptor electric și astfel transformate în grafit. Aceste perii au proprietăți de șlefuire foarte bune.

Perii de cărbune din cărbune și cupru zdrobite într-o pulbere fină, uneori cu adăugarea unui alt metal zdrobit (cel mai adesea staniu).

Producția acestor perii se realizează în așa fel încât peria să aibă cea mai bună conductivitate posibilă în direcția axială, în care trece curentul de lucru al mașinii, și o conductivitate slabă (rezistență electrică mare) în direcția transversală, în care curenţii suplimentari ai secţiunilor incluse sunt închise în timpul comutării.

Periile electrice pentru mașini sunt standardizate. Ele se caracterizează prin duritate, căderea tranzitorie de tensiune în contact și densitatea de curent admisibilă.

Această tehnologie de transmisie a energiei, care are o vechime de peste o sută de ani, este și astăzi utilizată pe scară largă. Perii de cărbune se mai găsesc în multe motoare electrice. Începând cu motoare mici în jucării, aparate electrice de bucătărie, geamuri electrice, aparate de ras, mașini de spălat, uscătoare de păr, aspiratoare sau unelte electrice (burghii electrice, polizoare unghiulare, freze, ferăstraie circulare etc.),

Periile sunt, de asemenea, utilizate în mașinile mari de curent continuu în locomotive electrice, submarine și generatoare de centrale electrice, precum și în turbinele eoliene. În consecință, caracteristicile geometrice și electrice ale periilor de cărbune sunt diferite.

Numărul de zone (care formează suprafața cilindrică a colectorului) ale ansamblului de perii pe colector este de obicei egal cu numărul de poli ai mașinii. Numărul de perii din fiecare zonă depinde de valoarea curentului și densitatea de curent sub perie admisă pentru un anumit tip de perie, dar mai puțin de două perii pe zonă pot fi găsite doar la mașinile foarte mici, deoarece cu o perie pe zona este dificil de asigurat fiabilitatea contactului periei.

Periile care rămân în aceeași zonă sunt numite set de perii de zonă, iar setul de toate seturile de zone ale unei anumite mașini se numește set de perii complet.

Suprafața de capăt a periilor de pe partea opusă contactului cu colectorul este de obicei placată cu cupru, uneori cositorită. La un curent mic tras de perie, condiții suficient de satisfăcătoare pentru scurgerea curentului sunt asigurate de suprafața de contact a periei cu suportul periei și arcul de compresie.

Periile mari sunt prevăzute cu capace din tablă de cupru, fixate strâns pe acestea, și cu fire atașate de ele, din cabluri moi flexibile de secțiuni adecvate, cu vârfuri pentru fixarea sub șurub de un suport pentru perie sau de o piesă destinată scurgerii. curent de perie. Capacul periei de frânghie se numește braț de perie.

Periile sunt ținute într-o poziție fixă ​​față de colector suporturi pentru perii, al cărui design este foarte divers.

Dacă mașina electrică este proiectată pentru ambele sensuri de rotație, atunci se folosesc suporturi radiale pentru perii, care asigură amplasarea periei de-a lungul razei colectorului. La mașinile cu o anumită direcție de rotație, suporturile pentru perii sunt adesea folosite cu o anumită înclinare a periei față de rază.

Suport perie pentru mașini DC de putere mică și medie

Suport de perie mare pentru mașină DC

Suporturile pentru perii cu o singură zonă sunt atașate la degetele periei rotunde sau pătrate sau la cleme de perie… Degetele de perie sau clemele din diferite zone ale periei sunt întărite suporturi de perie sau traverse de periede care trebuie izolate fiabil.

La rândul lor, traversele uniforme sunt atașate fie de lagăre, fie de scuturile de capăt, fie de jug, fie, în cele din urmă, independent de placa de bază a mașinii (pentru colectoare lungi).

Condiții importante pe care trebuie să le îndeplinească suportul periei sau crucea periei sunt absența absolută a vibrațiilor, accesibilitatea pentru verificarea și reglarea periilor, îndepărtarea ușoară a suporturilor individuale pentru perii pentru reparații și posibilitatea de a roti simultan întregul sistem de perii pentru o montare precisă în poziția corectă de comutare, menținând în același timp concentricitatea completă a suporturilor de perii și a colectorului.

Periile, suporturile pentru perii, degetele (sau clemele) și o traversă (sau suport) alcătuiesc așa-numitul colector de curent al unei mașini de curent continuu. De asemenea, include conexiuni între seturi de perii de zonă de aceeași polaritate.

Pentru a scurge curentul, degetele periei și clemele zonelor cu același nume (adică de aceeași polaritate, pozitivă sau negativă) sunt conectate electric între ele cu un fir izolat din secțiunea corespunzătoare.

În acest fel, se obțin două inele colectoare complete sau parțiale, care sunt apoi conectate prin cabluri flexibile de secțiune transversală adecvată la bornele externe ale mașinii. Acestea din urmă sunt fixate pe o placă specială de prindere fie pe jug, fie pe placa principală a mașinii. Placa de borne, acoperită cu un capac de protecție, formează o cutie de borne.

Aplicarea și selectarea corectă a periilor, combinate cu întreținerea corespunzătoare, au ca rezultat creșterea performanței mașinii și reducerea costurilor de oprire.

Deoarece frecarea cauzată de rotirea dispozitivului provoacă uzură abrazivă, periile trebuie înlocuite periodic.Pentru acest motiv, motoare fără perii.