Кіріспе
Ағымды өткізетін электр контактісі Қалқан немесе көміртекті қылқан - электр машинасының стационарлық және айналатын бөліктері (соңғысы көбінесе айналатын білік) арасында ток өткізетін, көбінесе арнайы дайындалған көміртектен жасалған электр контактісі. Типтік қолдануларға электр қозғалтқыштары, генераторлар және электр генераторлары жатады. Көмірлі щетканың қызмет ету мерзімі мотордың қаншалықты пайдаланылуына және мотор арқылы қанша күш жұмсалуына байланысты.
A brush or carbon brush is an electrical contact, often made from specially prepared carbon, which conducts current between stationary and rotating parts (the latter most commonly being a rotating shaft) of an electrical machine. Typical applications include electric motors, alternators and electric generators. The lifespan of a carbon brush depends on how much the motor is used, and how much power is put through the motor.
Этимология
Электр қозғалтқыштары мен генераторларының кейбір түрлері жұмыс істеуі үшін ротордың орамдары электрлік схеманы аяқтау үшін қосылуы керек. Бастапқыда бұл күміс немесе мыс коммутаторды немесе "сырғанақ сақинаны" оқпанға бекіту арқылы жүзеге асырылды, пружиналар ток өткізетін сырғанақ сақиналарға немесе коммутаторға үстіне үстіртілген мыс сым "шүберектерді" басып тұрды. Мұндай щеткалар коммутатордың айналуы кезінде доғаланып, тіпті дәнекерленеді, өйткені щетка көршілес сегменттерді қысқа өткізеді. Бұл проблеманы шешу үшін графиттен жасалған (кейде мыс қосылған) "көтеріліссіз щеткалар" пайда болды. Қарсылық он миллион Ом мөлшерінде болғанымен, олар бір коммутатор сегментінен екіншісіне біртіндеп ток ауысуын қамтамасыз етуге жеткілікті болды. Көміртекті щеткалар төрт негізгі сыныпқа бөлінеді: көміртек графиті, электрографиттік, графиттік және металл графиті. "Барш" термині әлі де қолданыста. Қылқаламдар тозығы жеткендіктен, оларды техникалық қызмет көрсетуге арналған өнімдерде ауыстыруға болады. Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде ұшақ генераторларының щеткалары тез тозылады, сондықтан олар ұтымды өмір сүру үшін қайта пішілген щетка қоспаларын қажет етеді. Қазіргі уақытта металл талшықты щеткалар әзірленуде. Олардың қазіргі щетка технологиясына қарағанда артықшылықтары болуы мүмкін, бірақ әлі кеңінен қолданылған жоқ.
Араластыру компоненттері
Қылқаламның нақты құрамы қолданылу мақсатына байланысты. Көбінесе графит/көміртек ұнтағы қолданылады. Мыс жақсы өткізгіштік үшін қолданылады (АҚ қолданбаларда сирек кездеседі). Электр өткізгіштігін және жасыл беріктігін арттыру үшін өте дендритті (электролитті) мыс ұнтағы қолданылады. Бiрiншi кезекте фенол немесе басқа шайырлар немесе шыршалар қосылады, осылайша ұнтақ тығыздалған кезде өз нысанын сақтайды. Басқа қоспаларға металл ұнтақтары және MoS2, WS2 сияқты қатты майлау материалдары жатады. Әрбір қолдану немесе қозғалтқыш үшін щетка сұйықтығын анықтау үшін көп тәжірибе мен зерттеу қажет.
Қоспаны тығыздау
Қалқанды қоспа механикалық немесе гидравликалық престерде жоғарғы және төменгі соққыдан және өлшемінен тұратын құралмен тығыздалады. Бұл кезеңде, кейіннен өңдеуге байланысты, мыс сым (шунт сым деп аталады) автоматты түрде жоғарғы соққыдағы тесіктен енгізілуі және басылған щетка блогына басылған ұнтақ арқылы бекітілуі мүмкін. Бұл операция "темпинг" деп аталады, әдетте электролитті мыс ұнтағын қолдана отырып, кейбір жоғары өнімділік қосымшалары үшін күміс қаптамамен орындалады. Бұл процестен кейін қылқалам әлі де өте әлсіз болады және кәсіби жаргон бойынша "жасыл қылқалам" деп аталады.
Жасыл қылқаламдарды ату
Бұдан кейін "жасыл щеткаларды" жасанды атмосферада (әдетте сутек пен азот) жылумен өңдеу жүргізіледі. Температура 1200 °C дейін жетеді. Бұл процесс пештеу немесе пісіру деп аталады. Синтеринг кезінде байланыстырғыш заттар күйіп кетеді немесе көмірленеді және көміртек, мыс және басқа қоспалар арасында кристалдық құрылымды құрайды. Пісіруден кейін графитпен өңдеу (жылумен өңдеу) жүргізіледі. Жылумен өңдеу әрбір материал қоспасы үшін дәл анықталған температуралық қисықпен өзгертіледі. Аралас қоспадан басқа, қолданылатын температуралық қисық әр щетка өндірушісінің екінші үлкен "құпиясы". Жылумен өңдеуден кейін щетканың құрылымы өзгеріп, оны бәсекелестікке қабілетті компаниялар көшірмелеу мүмкін емес болады.
Екінші реттік операциялар
Сінтерудің салдарынан щеткалар қысқарып, бүгіледі. Олар тор пішініне дейін ұнтақталуы тиіс. Кейбір компаниялар қылқаламды арнайы майлармен, шайырлармен және майлармен иілу сияқты әдістер арқылы ұзақ уақытқа созылатын қылқаламды жасау үшін қосымша өңдеулер қолданады. Көмірлі щеткаларды өндіру үшін материалдарды терең білу және қоспалар құрамын жасау тәжірибесі қажет. Қылқалам құрамында салмағы бойынша компоненттердің бірнеше пайызын құрайтын өте кішкентай өзгерістер қылқаламның қасиеттерін олардың қолданылуында айтарлықтай өзгерте алады. Әлемде тек қана қолмен қолға шүберектер шығаратын компаниялар бар, олардың басым көпшілігі шүберектердің белгілі бір түрлеріне маманданған. Көміртекті щеткалар - электр қозғалтқыштағы ең арзан бөлшектердің бірі. Екінші жағынан, олар әдетте олар пайдаланылатын қозғалтқыштың беріктігін ( өмір сүру мерзімі) және өнімділігін қамтамасыз ететін негізгі бөлік болып табылады. Олардың өндірісі өндіріс процесінің барлық кезеңдерінде сапаны бақылауға және өндіріс процесін бақылауға өте жоғары назар аударуды талап етеді.
Сұйық металдан жасалған щеткалар
Уақыт өте келе сұйық металдарды байланыс жасау үшін пайдалану туралы зерттеулер жүргізіледі. Бұл тәсілдің кемшіліктері сұйық металл (әдетте улы немесе коррозиялы болғандықтан) және индукция мен турбуленттен болатын қуат шығынын қамту қажеттілігі.