Wat is koolborstel in motor?

Koolstofborstel is een belangrijk onderdeel van de motor, voornamelijk gemaakt van grafiet, metaalpoeder en bindmiddel, en heeft een blokvormige structuur. Het speelt een onmisbare rol in de werking van de motor, door nauw contact met de commutator of collectorring. Om stroomgeleiding en commutatiefunctie te bereiken, om de stabiele werking van de motor te garanderen.

Uiterlijk en basissamenstelling van koolborstel

Uiterlijk en vorm

Het uiterlijk van de koolborstel is meestal een blokobject en de vorm is meestal kubusvormig of kubusvormig. De grootte varieert afhankelijk van het type en vermogen van de motor. Over het algemeen kan de koolborstel van een kleine motor slechts enkele centimeters lang zijn. De koolborstel die door grote motoren wordt gebruikt zal relatief groot zijn, de lengte kan oplopen tot tien centimeter of zelfs langer. En hij is breder en dikker. De twee uiteinden van de koolborstel zijn meestal plat. Dit is om beter contact te maken met de commutator of collectorring in de motor om een stabiele geleiding van de stroom te garanderen. In het hoekgedeelte hebben sommige koolborstels een ronde behandeling. Dit kan de slijtage van andere onderdelen tijdens de werking van de motor verminderen.

Samenstelling koolborstelmateriaal

Koolborstel bestaat voornamelijk uit grafietmetaalpoeder en bindmiddel. Grafiet is het hoofdbestanddeel van koolborstels, dat een goed elektrisch geleidingsvermogen en zelfsmering heeft. Dankzij deze zelfsmering vermindert de koolborstel de wrijving en slijtage wanneer deze in contact komt met de roterende onderdelen in de motor. Er worden metaalpoeders toegevoegd om de elektrische geleiding en slijtvastheid van de koolborstel te verbeteren. De rol van het bindmiddel is om het grafiet en metaalpoeder stevig samen te voegen. Zodat de koolborstel niet uit elkaar valt tijdens de werking van de motor door externe krachten zoals centrifugaalkracht en wrijvingskracht. En om de structurele integriteit van de koolborstel te waarborgen.

 Positie en functie van koolborstel in motor

Installatiepositie

De koolborstel wordt geïnstalleerd op de borstelhouder van de motor. En de borstelhouder is meestal bevestigd in het statordeel van de motor. In positie bevindt de koolborstel zich in de buurt van de commutator van de motor (bij gelijkstroommotoren) of de collectorring (bij wisselstroommotoren). Bovendien kun je door de veerinrichting van de borstelhouder een bepaalde druk op de koolborstel uitoefenen. Zodat hij goed vastzit op het oppervlak van de commutator of collectorring. Deze goede passing is de sleutel tot een normale werking van de motor.

Stroomgeleidend effect

De meest basale rol van koolborstels is het geleiden van stroom. Wanneer de motor draait, wordt de stroom van de externe voeding door de draad naar de koolborstel geleid. Deze geeft vervolgens de elektriciteit door aan de ankerwikkeling van de motor (bij gelijkstroommotoren) of de rotorwikkeling (bij wisselstroommotoren).

Koolborstelfunctie

Naast het geleiden van stroom hebben koolborstels nog andere belangrijke functies in de motor. In gelijkstroommotor, koolborstel en commutator werken samen om de commutatiefunctie te bereiken. De koolborstel verandert de richting van de stroom in de ankerwikkeling. Zodat de richting van de elektromagnetische kracht die door de ankerwikkeling wordt ontvangen ongewijzigd blijft. Zodat de motor stabiel kan blijven draaien.

In de wisselstroommotor is de functie van de koolborstel voornamelijk om ervoor te zorgen dat de stroom stabiel in de rotorwikkeling kan worden ingevoerd, om de effectieve interactie tussen het magnetische veld en de rotor te handhaven. En de normale werking van de motor te garanderen.

Soorten koolborstels

Koolborstels kunnen worden ingedeeld op basis van verschillende criteria.

Volgens de classificatie van de materiaalsamenstelling zijn er grafietkoolstofborstels, metalen grafietkoolstofborstels en elektrochemische grafietkoolstofborstels. Grafiet koolborstel met natuurlijk grafiet als belangrijkste grondstof, de zelfsmering is goed. Het is geschikt voor sommige stroomvereisten zijn niet hoog, lage snelheid motor, zoals kleine ventilatormotor. Metalen grafiet koolborstels bevatten meer metalen onderdelen en hebben een sterk stroomvoerend vermogen. Je kunt het vaak gebruiken in motoren met een hoge stroomsterkte en lage snelheid, zoals grote industriële gelijkstroommotoren. De elektrochemische borstel van de grafietkoolstof is synthetisch, zijn uitvoerige prestaties zijn beter. En je kunt het op grote schaal gebruiken in algemene industriële motoren.

Volgens het type toepassingsmotor zijn er koolborstels voor gelijkstroommotoren en koolborstels voor wisselstroommotoren. Gelijkstroommotor koolborstel moet goede commutatieprestaties hebben. Bij koolborstels voor wisselstroommotoren wordt meer aandacht besteed aan een stabiele stroomoverdracht en een goed contact met de collectorring.

Daarnaast kan de borstel op basis van de verschillende werkomgevingen ook worden onderverdeeld in koolborstels die bestand zijn tegen hoge temperaturen, vochtbestendige koolborstels en stofbestendige koolborstels. De koolborstel die bestand is tegen hoge temperaturen kan normaal werken in een omgeving met hoge temperaturen. De vochtbestendige koolborstel is geschikt voor een hoge luchtvochtigheid. En de stofbestendige koolborstel kan zorgen voor een normale werking van de motor in een stoffige omgeving.

Werkingsprincipe van koolborstels

Commutatieprincipe

In gelijkstroommotoren is het commutatieprincipe een belangrijk onderdeel van het werk van de koolborstel. Wanneer het anker van de motor draait, moet de richting van de stroom in de ankerwikkeling voortdurend worden veranderd om de motor continu te laten draaien. De combinatie van koolborstel en commutator zorgt voor dit proces. De commutator bestaat uit meerdere geïsoleerde commutators. Terwijl het anker roteert, raakt de koolborstel beurtelings de verschillende commutators. Wanneer de koolborstel van de ene commutator naar de andere commutator glijdt, verandert de richting van de stroom in de ankerwikkeling.

Elektromagnetische inductie en energieomzetting

Wanneer de stroom de ankerwikkeling (of rotorwikkeling) binnenkomt via de koolborstel, wordt de elektromagnetische kracht opgewekt in de wikkeling onder invloed van het magnetische veld. En deze elektromagnetische kracht drijft de rotor van de motor aan om te draaien. Zo wordt elektrische energie omgezet in mechanische energie. Tegelijkertijd zal de ankerwikkeling (of rotorwikkeling) tijdens het omwentelingsproces van de motor de magnetische veldlijn doorsnijden. En volgens de wet van de elektromagnetische inductie wordt de geïnduceerde elektromotorische kracht opgewekt. De richting van deze geïnduceerde elektromotorische kracht is tegengesteld aan de richting van de toegepaste voedingsspanning. Dit wordt de terugwerkende elektromotorische kracht genoemd. De teruggevoerde elektromotorische kracht wordt via de koolborstel teruggevoerd naar de voeding om een compleet energieomzettings- en overdrachtsproces te voltooien.

Specificatie koolborstel

Koolborstels hebben verschillende belangrijke prestatie-indicatoren, waaronder contactdrukval, wrijvingscoëfficiënt, slijtagesnelheid en stroomdichtheid.

De contactspanningsval weerspiegelt de contactweerstand tussen de koolborstel en de commutator (of collectorring). En hoe kleiner de contactspanningsval. Hoe kleiner het energieverlies tijdens de stroomoverdracht en hoe hoger het rendement van de motor.

De wrijvingscoëfficiënt heeft een directe invloed op de slijtage van de koolborstel en de werkingsweerstand van de motor. Een lagere wrijvingscoëfficiënt kan de slijtage van de koolborstel verminderen en de levensduur verlengen. En ook het energieverbruik en de verwarming van de motor verminderen.

De slijtage is een belangrijke indicator voor de levensduur van koolborstels. En koolborstels met een lage slijtage kunnen lang goede prestaties blijven leveren. Dit verlaagt de onderhoudskosten en de stilstandtijd van de motor.

De stroomdichtheid staat voor de stroomsterkte die de koolborstel per oppervlakte-eenheid kan weerstaan. Voor motoren met een hoge stroomsterkte is het noodzakelijk om een koolborstel met een hogere stroomdichtheid te kiezen om ervoor te zorgen dat deze stabiel kan werken.

Prestatievoordelen van koolborstels

Koolborstels hebben veel prestatievoordelen. Allereerst kan het goede elektrische geleidingsvermogen het energieverlies van de motor effectief verminderen en het bedrijfsrendement van de motor verbeteren. Ten tweede kan de zelfsmerende werking van de koolborstel de wrijving en slijtage tussen de koolborstel en de commutator (of collectorring) verminderen. Dit verlengt niet alleen zijn eigen levensduur, maar vermindert ook de schade aan de commutator (of collectorring).

Bovendien heeft de koolborstel een hoge mechanische sterkte en stabiliteit. En kan zich aanpassen aan de centrifugaalkracht en trillingen die door de motor bij hoge snelheid worden gegenereerd. Maar ook aan diverse spanningen onder complexe omstandigheden, zodat de motor onder verschillende werkomstandigheden betrouwbaar kan werken. Bovendien heeft de koolborstel een sterk aanpassingsvermogen aan het oppervlak van de commutator (of collectorring). Hij kan de passing tussen de contactdelen automatisch tot op zekere hoogte aanpassen. Zorg voor stabiliteit van het elektrische contact. En verminder de storing die wordt veroorzaakt door een slecht contact, zoals ontsteking en verhitting.

Veel voorkomende storingen en onderhoud van koolborstels

Veel voorkomende fouttypen

Overmatige slijtage: De lengte van de koolborstel is aanzienlijk verkort, wat leidt tot een slecht contact met de commutator (of collectorring). Verminderde motorprestaties en niet starten of onderbreken van de werking in ernstige gevallen.

Vonkverschijnsel: het contactgedeelte van de koolborstel en de commutator (of collectorring) vonkt. Dit versnelt de slijtage van de koolborstel en beïnvloedt de stabiliteit en efficiëntie van de motor. En kan zelfs leiden tot kortsluiting.

Slecht contact: Door onvoldoende druk van de koolborstelveer, een losse borstelgreep of olie en oxidelaag op het oppervlak van de commutator (of collectorring), wordt de stroomoverdracht geblokkeerd. De motorsnelheid is onstabiel en de mate van verwarming neemt toe.

Onderhoudsmaatregelen

Controleer regelmatig de slijtage van de koolborstel en vervang deze op tijd als deze is afgesleten tot de oorspronkelijke lengte van 1/3-1/2. En kies hetzelfde model en dezelfde specificaties van het product voor een correcte installatie.

Houd het oppervlak van koolborstel en commutator (of collectorring) schoon. Maak olie, stof en onzuiverheden regelmatig schoon, schuurpapier of speciaal gereedschap kan worden gebruikt om de oxidelaag licht te polijsten.

Controleer de druk en elasticiteit van de koolborstelveer, pas de positie aan of vervang de veer als deze onvoldoende is. En draai de borstelgreep vast om te voorkomen dat de koolborstel verschuift en schudt.

Conclusie

Met de voortdurende ontwikkeling van de motortechnologie worden de prestatievereisten van koolborstels steeds hoger. En de toekomstige onderzoeksrichting van koolborstels zal zijn om de elektrische geleidbaarheid verder te verbeteren, de slijtagesnelheid te verminderen, de commutatieprestaties te optimaliseren en het milieuaanpassingsvermogen te verbeteren. Zo kan beter worden voldaan aan de prestatiebehoeften van de motor.