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直流电机的碳刷损失如何最小化?

直流电机的碳刷损失如何最小化?

【摘要】:
  碳刷电机提供高速度与高扭矩,并且很容易运转,同时一般也价格也不贵。但是,有一个通常被视为缺陷的特征,那就是碳刷损失。这个就需要频繁地维护与停机。并且,在极端情况,这个会导致电机失效。

  碳刷电机提供高速度与高扭矩,并且很容易运转,同时一般也价格也不贵。但是,有一个通常被视为缺陷的特征,那就是碳刷损失。这个就需要频繁地维护与停机。并且,在极端情况,这个会导致电机失效。

 

  通过换向器与碳刷的使用(附着在电机的电枢上),碳刷电机进行机械换向。碳刷连接在电源上,并且换向器是由连接在不同转子绕组上的单独部分所组成的。随着电机运转,碳刷接触了换向器的不同部分,这会以特定的顺序对于绕组进行通电。这会产生一种使得转子不同旋转,并且其级附着在定子的相反极上的一种动态磁场。

 

  在碳刷与换向器之间的机械摩擦,以及电侵蚀,将不可避免地引起碳刷损失。但是,尽管碳刷确实需要周期性地替换,这也存在几种扩展寿命与减少维护成本要求的方式。

 

  选择正确的碳刷材料

 

  大多数制造商将碳刷分为以下五类:碳,碳-石墨,石墨,电石墨和金属石墨。传统上,碳刷是由碳-石墨构成的。但是,新型的材料能够提供延长碳刷寿命的电子特征。例如,电石墨碳刷有一个低电阻并且相比于碳-石墨能够忍受更高的温度。金属石墨碳刷有电压下降,这使得它们非常适合于低电压应用场景。但是就较低速度的应用而言,就较新的选项而言,石墨碳刷仍然很便宜。

 

  碳刷等级也很重要

 

  除了碳刷材料之外,碳刷等级的选择对于碳刷寿命也具有一种重大的影响因素。碳刷等级显示了碳刷的机械与电子性能,例如电流密度,硬度,及最大压力。如果碳刷等级不能够满足应用条件,那么碳刷的迅速损伤似乎是不可避免的。

 

  在碳刷直流电机上,一层氧化铜与石墨的保护膜会在换向器上形成。这种膜是来自碳刷上的碳尘,换向器上的铜,以及湿度的相互作用而形成的。(高高度的应用场景需要能够容忍低湿度或者掺杂了其它材料以弥补低湿度的特殊碳刷)。碳刷等级影响了保护层的形成,这反而有助于避免电弧以及破坏性的火花。

 

碳刷电机

 

  检查安装

 

  弹簧有助于碳刷与换向器之间的合适接触,为了维持好的电流流通,所有的弹簧具备平等的弹簧压力是非常重要的。但是,随着弹簧损失,接触开始减少并且电流的分配在碳刷之间开始变得不平等。因为定期用压力计检查弹簧张力是非常重要的。

 

  另外,每一个碳刷可以嵌入在有扭矩弹簧的墨盒之中,扭力弹簧可以限制碳刷的行程并且确保合适的压力能够在谭爽与换向器之间被维持。尽管墨盒已经被安装,但是确认墨盒与碳刷被合理地安装依旧是非常重要的。在每一个安装场景,如果换向器与碳刷的接触没有进行维护,那么火花将会产生。

 

  避免或者清除污染

 

  来自碳刷与换向器的微粒能够提供一个保护膜。但是太多的微粒,无论是来自于环境还是组件自身,都会干扰碳刷接触以及引起碳刷与换向器的致命损伤。碳刷与换向器的周期性清理能够避免这些问题。

 

  关于硅酮污染,有一个特别需要注意的事项。硅酮会引起碳刷的迅速损伤。因为,避免基于硅酮的胶带或者密封胶的使用是非常重要的。

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