Karbon har en rekke
egenskaper
som gjør det godt
egnet til
elektrisk kontakt
materiale:
God
ledningsevne.
Svært god
varmelednings-
evne, beholder
sin form til
over 3000°C
Børstematerialet
er elastisk,
og kan "fjære"
v/ujevnheter.
Børstematerialet
er porøst,
og tillater luft
å sirkulere.
Optimal drift av
børster
I de aller fleste
tilfeller gir
børste-
drifter få
problemer:
Liten
kullslitasje.
God kontakt uten
gnisting.
Kommutator eller
ringer skal ha
pen overflate uten
striper eller
furer.
Maskinfabrikantene
har
beregnet riktig
kullkvalitet, og når
tiden har kommet for
å kjøpe nye
børster, skal en
bare oppgi
tidligere benyttet
kvalitet som er
stemplet inn i alle
børster.
Dersom de ny
børstene blir
montert riktig, kan
en regne med
nye problemfrie
driftsår.
Overflaten på en
kommutator skal
helst ha et utseende
som som
figur 1 illustrerer.
Det skal ikke være
brennmerker,
striper eller furer
(fig.2).
Den mørke fargen på
kommutatoren
"Patina" skal være
jevn rundt hele
omkretsen.
Børsteslitasjen vil
normalt vil
normalt ligge på 1-2
mm./md. ved
kontinuerlig drift.
Dersom utseende
på kommutator
avviker fra be-
skrivelsen over,
eller -børste-
forbruket er større
enn anslått bør
vi (Coates el.motor)
kontaktes for hjelp.
Firmaet bak denne
av-
handling har et
stort elektro-
verksted, og
ekspertise til å
avhjelpe
børsteproblemer.
PATINA
Patina er et viktig
begrep ved
børstedrifter, og må
forklares
nærmere:
Når en kommutator-
eller
sleperingsoverflate
blir polert av en
kullbørste, får den
en "hud" eller et
belegg som kaller
patina. Dette
belegget,
(patinaen), består
av
flere forskjellige
lag (fig.3).
I bunnen er det lag
med kobber-
oksider. Oppå
dette ligger et lag
med børstemateriale
i form av
grafitt. For å
få elektrisk kontakt
mellom de enkelte
kontaktpunkter
og kommutatoren, må
det være
direkte kontakt
mellom kontakt-
punkter og rått
kobber.
På grunn av patinaen
er det bare
rundt 1/10 av de
mekaniske
kontaktpunktene som
er elektrisk
ledende. Rundt
kontaktpunktene
er det relativt
"store" områder som
er i nestenkontakt.
Med nesten-
kontakt mener vi en
en avstand på
0,00001 mm.
Artikkelen
fortsetter
under
bildene
på
venstre
kolonne.
En viktig
komponent i de
fleste elektriske
maskiner.
Overføring av
elektrisitet over
glidekontakter
brukes i et utall av
elektriske maskiner.
Det vi kjenner best
til, og som vi ser
oftest, er børster
som overfører strøm
til
motorer og strøm fra
generatorer.
Men de brukes også i
små fintfølende
og nøyaktige
måleinstrumenter og
i
roterende omformere.
Børster brukes også
ved overføring av
kraft og signaler,
via sleperinger til
maskiner som må
kunne rotere fritt,
f.eks. store kai -
og byggekraner.
Alle slike
forskjellige
bruksområder
krever børster med
forskjellig
egenskaper.
I elektrisitetens
barndom var ikke
kull-
børster kjent.
I stedet hadde en
bunter
med tynn kobbertråd
som så ut omtrent
som en barberkost,
eller en liten
børste.
Det er denne typen
børste som har gitt
dagens tilsvarende
komponent sitt navn.
Da man for over 60
år siden begynte å
eksperimentere med
børster i naturlig
grafitt, hadde det
først i sin bakgrunn
i grafittens
smørende egenskaper.
Grafitt har lenge
vært brukt som et
smøremiddel i fast
form, i motsetning
til flytende
smøremiddel.
I tilegg har grafitt
evnen til å
overføre elektrisk
strøm.
I dagens
børster finner vi
forskjellige former
av grunnstoffet
karbon som grafitt
og kull.
Vi har også
metallholdige
børster. De
har tilsetninger av
kobber eller sølv.
Når kommutatoren
roterer er
nestenkontakt
tilstrekkelig
avstand
til at en tynn
luftfilm blir
trukket
inn mellom børsten
og
kommutatoren. Denne
luftfilmen
virker
nærmest som en slags
flytende
smøring. Løse
karbon
og askepartikler blir
trukket med
denne
luftfilmen inn
mellom
børste og
kommutatoren.
Det meste av disse
partiklene blir
med
luftfilmen ut
igjen, men noe
av
det er også med
på å danne
patinaen.
Patinaen på en
kom-
mutator eller
slepering spiller
altså en meget
viktig rolle for
hvordan børsten
oppfører seg.
Patinaen er ikke
statisk, men
dynamisk i den
forstand at den
forandrer seg
under påvirkning
av
de faktorer
som bygger den
opp,
og de som
får den til bryte
sammen. Det
kontinuerlige
samspillet mellom de
faktorene
gjør at vi kan
snakke om en
normal patina under
normale
driftsforhold. Den
normale patina
skal vanligvis ha en
jevn og lys
sjokoladebrun farge.
Dersom
noen av disse
faktorene endrer
seg, enten
som følge av feil i
maskinen eller
endrede drifts-
betingelser, vil det
gjenspeile seg
i forandringer i
patinaen.
Den kan bli
gjennombrutt, slik
at
vi får spor og
striper med rått
kobber,eller den kan endre
farge
til
mørkere brunt og
over i mørkt
blått
og fiolett.
Den kan også bli
mønstret på
forskjellige måter.
Alle slik
forandringer er
indikasjoner på
feiltilstander.
FUKTIGHET
Tilstrekkelig
fuktighet er viktig
for
en
børstedrift.
En børste som
fungerer bra skal,
bortsett fra
kontaktpunktene,
ikke ha
noen mekanisk
kontakt med
kommutatorens
patina. Den skal
nærmest "ri" på en
kappe av
vann- og
luftmolekyler. Som
vi har forklart i
avsnittet om patina
overføres strømmen i et antall
kontaktpunkter som
hele tiden beveger
seg raskt over hele
børstekontaktoverflaten.
En betingelse
for god glide-
kontakt
er at en har
tilstrekkelig
fuktighet i
omgivelsene til
maskinen. Den
laveste
luft-
fuktighet en
normal børste
fungerer rimelig bra
ved er 3-4 gr.
vann/m³.
Eller uttrykt i
relativ
fuktighet,
20% ved 20°C.
Ved for lav
fuktighet, noe som
bl.a.kan forekomme i
norske fjell-
områder vinterstid,
kan enten
benytte
spesialimpregnerte
børster eller
kunstig luftfukting.
Følgen av lav
fuktighet er stor
børsteslitasje og
dårlig strøm-
overføring.
STRØMTETTHET/BELASTNING
Vær nøye med
strømmen!
I forrige avsnitt
under fuktighet, ble
det forklart at
børsten skulle ri på
en kappe av vann og
luftmolekyler.
Når en her snakker
om vann, er
dette i dampform.
Det vil være
nødvendig med en
viss temperatur
på børsten for å få
til en slik
fordamping.
Dersom en måler
temperaturen direkte
på kullet skal
denne ideelt sett
være 80°C.
Temperaturen i
børstekontakt-
flaten vil da være
mye høyere, og
i stand til å
fordampe fuktighet.
(Se Fig.4)
Temperaturen er
avhengig av den
strømstyrken børsten
overfører, og
dersom belastningen
er for lav vil
en ikke oppnå ideell
temperatur.
Ved 80°C ca. 10
A/cm² er friksjons-
koeffisienten 0,1
men ved 40°C
(ca. 5 A/cm²)
stiger
den til 3 ganger
den verdi.
Artikkelen
fortsetter
under
bildene
på
venstre
kolonne.
La oss se hva som
hender med en
likestrømsmaskin der
strøm-
tettheten ved
børsten er for lav:
Etter en
driftsperiode er det
ikke
unormalt at en slik
kommutator
blir ripet.
Det begynner som
regel med at det
oppstår lyse
eller blanke
tangensielle bånd i
kommutatoren.Etter
hvert ser
man enkelte riper
eller furer i
disse båndene.
Hva har skjedd?
Jo, ved den lave
strømtettheten har
temperaturen i
børste-
kontaktflaten vært
for lav. Når
temperaturen er for
lav for-
damper ikke
fuktigheten i
børste-
materialet og den
"elektriske
smøringen" uteblir.
I stedet får
man en mekanisk
kontakt mellom
børste og
kommutator.
Dermed bygges det
opp et
belegg som strømmen
har
vanskelig for å
bryte gjennom.
Strømmen søker seg
da til
de stedene der det
for tilfellet er
lettest
å bryte igjennom, og
det er
nettopp her en får
lyse eller bare
tangensielle bånd på
kommu-
tatoren. Om
belastningen er
jevn, kan man med
fordel minske
antall børster og på
den måten
heve strømtettheten.
Ved reduk-
sjon av antall
børster skal man
løfte dem ut fra
hele baner og
ikke sakse dem ut
over
kommutatorens hele
overflate.
En kan også benytte
spesial-
børster som egner
seg til drift ved
lav belastning.
Kontakt oss
(Coates el.motor)
for forslag!.
En annen mulig
feilkilde kan være
for kald kjøleluft
til maskinen-
(ved
fremmedkjøling).
Dersom
dette er uteluft kan
det være
nødvendig med
forvarming på
vinteren.
Kjøleluften bør
ligge
på 15-20°C.
GASS/KJEMISKE
FORSTYRRELSER
En annen vanlig
årsak til riping av
kommutatoren er at
den arbeider
i korrosiv
atmosfære. De
farligste
gassene i
forbindelse med
dette
får en fra svovel,
klor,ammoniakk.
Spesielt ved lav
strømtetthet vil
svovel og ammoniakk
bygge opp
en isolerende film
på kommu-
tatoren og vi vil få
de samme
problemene vi har
beskrevet ved
lavlast. Klor
reagerer kjemisk med
kobberet i
kommutatoren og
danner skorper av
kobberklorid.
Under drift faller
disse skorpene
av og legger seg som
et lysegrønt
pulver på bunnen av
kommutator-
dekselet.
I slike tilfeller
bør en ta kontakt
med oss
(Coates el.motor)
for
vurdering av
problemet.
OLJE
Olje i
forbindelse med kullbørster
kan skape store problemer.
Ofte
inneholder kjøluften oljedamp
som
legger seg som en isolerende
film
på kommutatoren. På
enkelte
steder slår strømmen igjennom,
og på disse stedene dannes det
riper og furer. I slike
tilfeller må
det monteres filter på
kjøleluften,
eller ventilasjonen må legges
om.
BØRSTETRYKK
Børstetrykket har stor
betydning
for hvordan børsten fungerer.
Dette blir ofte neglisjert med
resulterende mekanisk og
elektrisk
slitasje av børstene.
Børstetrykket
er angitt i tabellen under, og
bør
kontrolleres jevnlig med
fjærvekt.
Mye støv i og rundt
børsteholderen
kan føre til at børsten glir
tregere
og børstetrykket nedsettes.
Har en ikke anledning til
jevnlig
renhold, bør børstene mosjoneres
jevnlig, dvs. bevege børsten i
børsteholderen ved å trekke i
børsteledningene. Vi
(Coates
el.motor) kan levere spesielle
fjærvekter til kontroll av
børstetrykk.
Artikkelen
fortsetter
under
bildene
på
venstre
kolonne.
S totalt
S
mekanisk
S
elektrisk
Anbefalt
børstetrykk
Maskin
Trykk
N/Cm²
Likestrømsmaskiner
2.0 -
3.0
Sleperingsmaskiner
1.5 -
2.5
Kjøretøysmotorer
3.0 -
4.0
Kranmotorer
og
møllemotorer
4.5 -
6.0
Sporveismotoer
3.5 -
5.0
Børstetrykk
Børsteslitasje
som
funksjon
av
børstetrykk
består
av en
elektrisk
og en
mekanisk
komponent.
DREIING, SLIPING OG
SPORING AV
KOMMUTATOR
For å få en god
kommutering og
en bra glidekontakt
på kommu-
tatorer og
sleperinger må disse
ha fått en riktig
behandling.
I forbindelse med
overhaling av
en maskin skal det
foretas en
dreiing med
toleranse på max
0,04 (ovalitet).
Fra en lamell til
en annen skal det
være en maks-
imal høydeforskjell
på 4/1000 mm.
Vårt
(Coates
el.motor)el-verksted
har utstyr som måler
urundhet
og gir en utskrift
av resultatene.
Dette gjøres uten å
demontere
maskinen.
Dette kan være en
fornuftig ting å
gjøre når en
vurderer å overhale
en maskin.
Etter dreiing skal
kommutatoren
spores, dvs.
glimmeret skal
freses
ned til et dyp av
0,7-1,2mm.
NB: Alt glimmer må
fjernes fra
lamellkanten.
Lamellkanten skal
brytes etter
dreiing.
NØDVENDIG
VEDLIKEHOLD
PÅ EN BØRSTEMASKIN
Børstemaskiner
krever noe ekstra
oppmerksomhet i
forhold til kort-
slutningsmotor.
I en maskin vil det
samle seg støv
fra børstene på alle
overflater.Mengden
av støv øker
naturlig nok
med børsteforbruket.
En skal være
klar over at
børstestøv er
elektrisk
ledende, og kan gi
store skader
ved overslag mellom
strømførende
deler eller til
jord. Det er
derfor
viktig at en med
jevne mellomrom
fjerner mest mulig
støv med trykk-
luft og støvsuging.
Noe støv vil
imidlertid samle seg
i viklingene
på stator og rotor,
og dette kan
kun fjernes ved en
overhaling av
maskinen på et
elektroverksted.
Da blir maskinen
demontert,
vasket og tørket.
I de fleste
tilfellene blir også
viklingene lakk-
impregnert på nytt,
noe som vil
redusere muligheten
for overslag
vesentlig.
Kommutatoren som er
et annet kritisk
punkt vil også bli
dreiet og
kontrollert.
Etter mont-
ering med nye
børster som slipes
inn og nye kule-
eller rullelager
skal motoren
prøvekjøres.
Det beste vil være
en såkalt
fullastprøve der
motoren spennes
fat i en benk, og
testes mot sine
merkeverdier.
Det gir garanti for
at motoren vil
fungere som for-
ventet når den igjen
er montert
i maskinen.
MONTERING AV NYE
KULLBØRSTER.
Ved bytte av
slitte børster er det
en fordel å bytte enkeltbørster
fremfor et helt sett.
Om enkeltbørster byttes, bør en
nemlig ikke gjøre noen
tilsliping.
Man kan bytte opp til 25% av
totale antall børster og
maksimalt
50% av børstene på samme
børstearm uten tilsliping.
Byttes større antall børster, og
særlig hvis tykkelsen (t) er
større
enn 6 mm., skal de alltid slipes
til.
Dette gjøres med en remse sand-
papir som har litt større bredde
enn børsten. Med
slipesiden mot
børstene skal en tre papiret
mellom kommutatoren og børsten
og dreie ankeret frem og
tilbake.
Dette gjøres helt til enden av
børsten har fått samme form som
kommutatoren. Operasjonen
gjentas for alle børstene, og
utføres under normalt
børstetrykk.
Særlig metallholdige sleperings-
børster kan være tidkrevende å
slipe inn. Det er fornuftig å
bestille
børster med tilslipt radius.
Da kreves kun en kort tilsliping
i
maskinen ved montering.
COATES har et av landets største
spesialverksteder for elektriske
maskiner, og kan gi forhåndspris
på en komplett overhaling.
De kan også foreta omvikling og
andre reperasjoner på din
maskin.
Linkguiden.no kan ikke på noen
måte gjøres ansvarlig for
innholdet på eksterne nettsteder som er linket på eller til linkguiden.no
sine sider. Linkguiden.no - can not be held
responsible for any content on any
external websites linked on or to the linkguiden.no website.
