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 электрографите и зачем он нужен в электрощетках
Электрографит – искусственно созданный материал обладающий стабильной электропроводимостью, высокой термостойкостью, износостойкостью и контролируемой пористостью. Данные свойства задаются и получаются в результате технологического процесса и разделены на марки.
Марка электрографита – 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» – электрографит. 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.
Электрографит, 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 техническая 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, нецентральная посадка. Неправильно подобран размер щетки. |
6 | Щетка «заваливается», выходит из щеткодержателя | Мягкий материал, избыточная сила прижатия, вибрация, знос 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 коллектора. |
4. Последствия неправильного подбора электрощетки
Последствия | Описание/Эффект | Основные причины | |
|---|---|---|---|
1 | Быстрый износ щетки. Рост затрат. |
| |
2 | Износ или повреждение коллектора/ контактного кольца |
| |
3 | Повышенное искрение, нестабильная работа узла |
| |
4 | Повышенное контактное сопротивление |
| |
5 | Разрушение контактной пленки |
| |
6 | Повреждение пружин, направляющих щеткодержателя |
| |
7 | Аварийный выход из строя оборудования |
| |
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 электрографит из которого она изготовлена (см. таблицы).
Самые распространенные ошибки при замене щеток (примеры из многолетней практики):
Ошибки/заблуждения | Последствия | |
|---|---|---|
| 1 | Установка новой щетки без технического обслуживания коллектора- проверка на гладкость, овальность, наличие борозд, микродефектов. | Ускоренный износ электрощеток, потеря КПД двигателя. |
| 2 | Замена импортной щетки с текстолитовой накладкой на отечественную щетку с металлической накладкой (НК-1; НК-2) | Перегрев и выход из строя пружины щеткодержателя. |
| 3 | 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. |
| 4 | Замена на электрографитированной щетки на меднографитированную аналогичной конструкции и размера и наоборот. | Электрографитированные и меднографитированные щетки не взаимозаменяемы. |
| 5 | 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. |
| 6 | 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.
