Публикации

В условиях санкций у российских компаний эксплуатирующих импортное оборудования имеются сложности с обслуживанием и ремонтом.  При отсутствии оригинальных частей, нехватки диагностического оборудования совершенно необходимо исключить неправильную эксплуатацию, проводить плановое техническое обслуживание, следовать инструкциям по эксплуатации.

В данной статье рассматриваются типовые ошибки при выборе и установке электрографитовых щеток. Приведенные рекомендации помогу увеличить срок службы щеточных узлов двигателей постоянного тока, троллейных шинопроводов, контактных электрических вращающихся машин.

1.Что такое электрощетки и их назначение.

Щетки электрических машин, или электрощетки, - обязательный токопроводящий элемент щеточного узла соединяющий его подвижную и неподвижную части.

Электрощетки располагаются в щеткодержателях - неподвижных узлах, оснащённых пружинами, которые прижимают электрощетку к коллектору.

Электрощетка соединяется с электрической цепью через проводник, вмонтированный в тело щетки или насаженный в виде пружины на посадочное место на теле щетки.

Надежность работы, срок службы электроустановок с щеточным токоприемом зависит от правильно подобранной и правильно установленной электрощетки.

 В свою очередь, неправильно подобранная по составу, размеру, конструкции щетка может привести к сгоранию электродвигателя, аварийному выводу троллейного шинопровода.

Изготавливаются электрощетки из электрографитированного материала (электрографита) с различным процентным содержанием металлов. Размерный, конструкционный ряд, - более тысячи вариаций.

2.Немного об электрогрфите и зачем он нужен в электрощетках.

Электрогрфит - искусственно созданный материал обладающий стабильной электропроводимостью, высокой термостойкостью, износостойкостью и контролироуемой пористостью. Данные свойства задаются и получаются в результате технологического процесса и разделены на марки.

Марка электрогрфита - это буквенно-цифровой код в котором зашифрованы его свойства; прочность, электропроводимость, плотность, зольность и целевое применение. Буквенный код; Г, ЭГ, МГ, МГСО, СГ, ВТ. Цифровой код - (Г)3; (Г)20; (ЭГ)841; (МГ)30; (М)1.

В России марки электрографита классифицируются по составу и физико-техническим свойствам, которые определяются действующими стандартами (ГОСТ, ТУ) и соответствуют назначению материала.

Марки "ЭГ" - электрогрфит. Метал в виде добавок не содержится.

• Отличительные  характеристики электрографитированных щеток: более низкая электрическая проводимость по сравнению с меднографитовыми, высокая прочность, устойчивость к прегрузкам. Химически инертны. Стабильны к высоким температурам.
• Применение: Щетки электрических машин (двигателей, генераторов).

Марки "МГ" - медногрфит. Содержание медных сплавов 15-95%.

• Отличительные  характеристики меднографитированных щеток: более высокая электропроводимость, чем у электрграфитовые щеток. Подвержены коррозии. Зависимость физико-технических характеристик от температуры.
• Применение: низковольтные машины, стартеры, генераторы.

 Электрогрфит, имея слоистую кристаллическую структуру, играет ключевую роль как смазка в узлах скольжения электрощеток  снижая коэффициент трения и создавая эффект самосмазывания. Как следствие,

• Уменьшается износ обеих поверхностей,
• Формируется защитная пленка на коллекторе - патина, которая улучшает электрический контакт и стабилизирует работу. Патина предотвращает задиры и перегрев. Работает как термостабильная смазка даже при высоких температурах.
• Смягчается контакт и уменьшается искрение в условиях микроскачков и вибраций обеспечивая стабильную работу.

Научно подобранное процентное соотношение графитовых  и металлических (медных) компонентов позволяет получить электрографитированные материалы со свойствами, наиболее соответствующими физико-техническим характеристиками конкретных типов электрических машин, позволяя минимизировать потери и повысить энергетическую эффективность работы оборудования.

Электрографитированный материал, производимый отечественными предприятиями высокого качества и, в зависимости от марки, сопоставим с импортными аналогами по химико- техническим характеристикам.

Отечественными изготовителями электрографитированного материала являются; АО "НИИЭ", АО "Электроконтакт", АО "Прожекторные угли", АО "ОЗЭИ".

3.Критерий подбора электрощеток.

Он только один! Электрощетки подбираются по физико-техническим характеристикам установки, - двигателя, генератора, троллейного шинопровода, вращающаяся часть электрической машины. Данная техниническая   информация указана или на шильдике(табличке на корпусе двигателя), или в техническом документации (техническом паспорте) изделия.

Признаки неправильно подобранной электрощетки.

	Признак/показатель	Возможные причины
1	Чрезмерный износ щетки	Слишком мягкий материал, завышенная плотность тока, перегрев.
2	Повышенное искрение на коллекторе или кольцах	Неподходящая электропроводность, твердость, состав, плохая притирка.
3	Быстрый износ коллектора/ контактного кольца	Щетка слишком твердая или с абразивными включениями.
4	Нестабильное напряжение на щетках, скачки тока	Плохой контакт, несоответствие контактной поверхности и материала
5	Неравномерный износ по сечению щетки	Нарушение формы(образование яйца), плохая приработка, вибрации, нецентальная посадка. Неправильно подобран размер щетки.
6	Щетка "заливается", выходит из щеткодержателя	Мягкий материал, избыточная сила прижатия, вибрация, износ направляющих.
7	Перегрев щеточного узла	Завышенное контактное сопротивление. Неподходящий состав  электрографита, искрение.
8	Образование темного налета или пыли на коллекторе	Разрушение связующего вещества, неправильная структура графита.
9	Разрушение кромок щетки, сколы	Щетка слишком хрупкая, несоответствие вибрационным или температурным условиям.
10	Недостаточная или неравномерная приработка.	Материал не соответствует скорости, токовой нагрузке, состоянию коллектра

4.Последствия неправильного подбора электрощетки

	Последствия	Описание/Эффект	Основные причины
1	Быстрый износ щетки. Рост затрат	Частая замена, возможны обломы, сколы, разрушение щетки	Слишком мягкий материал, завышенная плотность тока, перегрев, плохая приработка
2	Износ или повреждение коллектора/ контактного кольца	Царапины, задиры, овальность, перебои в работе	Щетка слишком твердая или содержит абразивные включения, неподходящий состав
3	Повышенное искрение, нестабильная работа узла	Угрозы дугообразования. Отмечаются скачки тока, колебания напряжения, перегрев. Работа двигателя становиться шумной, нестабильной	Неправильный состав щетки, плохой контакт, несоответствие режиму
4	Повышенное контактное сопротивление	Утечка, падения напряжения. Падение КПД	Плохая приработка, грязная контактная поверхность, щетка "не садиться" на поверхность.
5	Разрушение контактной пленки	Формируется нестабильная или неправильная пленка на коллекторе. Щетка работает "всухую", вызывая искрение и микроповреждение.	Несоответствие структуры и состава материала рабочим условиям (скорость, температура).
6	Повреждение пружин, направляющих щеткодержателя	Щетки "заваливаются", заклинивают или плохо скользят. Нарушается сила прижатия, как следствие,- искрение и вибрация.	Неправильный размер, вес, жесткость или конструкция щетки.
7	Аварийный выход из строя оборудования	Из-за искрения, перегрева или разрушения контактного узла возможен отказ двигателя/генератора, включая короткое замыкание и повреждение обмоток.

5.Диагностика щеточного узла при неправильной работе.

	Признак	Что проверить	Возможная причина
1	Искрение на коллекторе	Визуальный осмотр при работе.	Неправильный состав щеток, нарушение прижатия щетки пружиной щеткодержателя
2	Повышенный износ щеток	Частота замены, толщина щетки.	Слишком мягкий материал, перегрев, высокое сопротивление.
3	Повреждение коллектора (царапины, потемнение)	Осмотр в отключенном состоянии.	Жесткая щетка, абразивность, дуговой разряд.
4	Перегрев щеточного узла	Температура корпуса, запах, тепловизор.	Завышенное сопротивление, плохой контакт, искрение.
5	Неравномерный износ по сечению	Измерение линейкой, визуально.	Перекос пружин или держателя, вибрации.
6	Облом щетки или сколы по краям	Визуальный осмотр, остатки в щеткодержателе.	Хрупкий материал, сильные вибрации, неправильная сила нажатия.
7	Загрязнение коллектора угольной пылью	Очистка и осмотр поверхности.	Повышенный износ ламелей.
8	Колебания тока при работе	Амперметр, осциллограмма.	Неравномерный контакт, плохая приработка, материал не соответствует режиму.
9	Нестабильная работа двигателя	Обороты, шум, вибрация.	Комплекс проблем -  подбор щетки, механика, токоподвод.
10	Быстрый выход щеток из строя после замены	Сравнение с предыдущей маркой щетки, рабочие условия.	Установлена неподходящая по типу/марке/ твердости щетка.

 

6.Можно ли заменить импортную щетку отечественной?

Выше уже отмечалось, что электрографитированный материал отечественного производства высокого качества и электрощетки изготовленные из него могут заменить аналогичные щетки иностранного производства.
Сложность потребителей в нахождении щеток нужной конструкции и размера. Отечественный стандарт размеров не совпадает с размерами импортных щеток. Установка щетки близкой по размеру к заменяемой недопустима (см. таблицы). Люфт щетки в щеткодержателе может привести к повреждению самого  щеткодержателя.

Конструкция щетки также важна для правильной работы двигателя, как и элекатрографит из которого она изготовлена (см. таблицы).

Самые распространенные ошибки при замене щеток. (Примеры из многолетней практики);

	Ошибки/заблуждения	Последствия
	Установка новой щетки без технического обслуживания коллектора- проверка на гладкость, овальность, наличие борозд, микродефектов.	Ускоренный износ электрощеток, потеря КПД двигателя.
	Замена импортной щетки с текстолитовой накладкой на отечественную щетку с металлической накладкой (НК-1; НК-2)	Перегрев и выход из строя пружины щеткодержателя.
	Замена щетки с луженными медными проводами (ПЩМЛ) на щетку с медными проводами (ПЩ) при работе в агрессивны средах	Окисление проводов ПЩ, как следствие повышение сопротивления щетки, перегрев щеточного узла.
	Замена на электрографитированной щетки на меднографитированную аналогичной конструкции и размера и наоборот.	Электрографитированные и меднографитированные щетки не взаимозаменяемы.
	Замена щетки на "такую же, как стояла" без учета физико-технических параметров установки.	Повторение возможной ошибки предыдущего исполнителя. Некоторые двигатели импортного изготовления уже поступают с неправильно установленными щетками.
	Щетки токосъемных узлов троллейный шинопроводов "любые меднографитовые"	К установке необходима щетка из меднографита с максимальным содержанием меди (МГСО). Использование других марок медногрфита может привести к образованию раковин на  медной жиле.

Как видно из вышесказанного, электрощетка  -  не просто расходный материал, а критически важный элемент, обеспечивающий надежную и безопасную работу электрических машин. В условиях ограниченного доступа к импортным компонентам важно ориентироваться на физико-технические параметры оборудования, указанные в технической документации. Успех эффективной замены зарубежных электрощеток на отечественные аналоги зависит и от качества материала, и от профессионального подхода к диагностике и эксплуатации токосъемного узла.

Рекомендация: при подборе электрощеток - особенно для импортного оборудования - необходимо консультироваться с производителем щеток или профильной сервисной организацией предоставляя им точные данные по рабочим условиям, типу машины и ее параметрам.

Источник: Резникова Людмила Александровна.