Угольная щетка что это
Щетки для электроинструмента: назначение, выбор и замена
В строительстве электроинструмент является незаменимым помощником. Используется он при сверлении отверстий, вбивании гвоздей и др. Все электроинструменты оборудованы специальными щётками, назначение которых заключается в передачи электрического тока. Снимая напряжение со статора, щётки подают его на коллектор ротора/якоря, что требуется для создания вращения. Таким образом, щётки применяются в качестве токоподвода и при этом обладают необходимыми свойствами для выдерживания механических нагрузок в ходе вращения якоря.
Изготавливаются, как правило, из угля или графита. В основной материал могут быть добавлены различные примеси, для соответствия продукции определённым стандартам. Например, есть угольные щетки, выполненные из материалов, снижающих искрообразование во время работы. Но, в основном, главная цель изготовителей – увеличение срока эксплуатации. Для большей продолжительности работы щёток, не следует давать слишком высокие нагрузки на электроинструмент. К разновидностям деталей относятся:
Широкий выбор щёток для электроинструмента не гарантирует их высокое качество. Неспециалисту трудно выявить подделку из-за множества различных нюансов. Поэтому такие детали лучше приобретать у авторизированных дилеров и менять их в соответствующих сервисных центрах. Это будет гарантией качественной установки с проверкой общего состояния инструмента и его щёточного узла.
Рекомендации по выбору
При подборе щёток, в первую очередь следует обращать внимание на материал для их изготовления: здесь важна хорошая проводимость электричества и прочность (твёрдость) самого изделия, влияющая на его долговечность. Одной из важных характеристик деталей является активное сопротивление, которое учитывается при расчёте данных по обмотке двигателя и номиналу пускорегулирующих устройств. Этим требованиям полностью отвечают угольные щетки. Угольному материалу характерно дополнительное преимущество: при появлении дуги напряжения, не происходит приваривание к металлическим поверхностям (при работе двигателя дуга электричества возникает довольно часто).
Многие фирменные угольные щетки комплектуются механизмом автоматического отключения: в деталь устанавливается специальная пружина с непроводящим наконечником, выполненным из керамики. Достигнув определённого уровня износа, пружина выталкивает наконечник и электроинструмент выключается. При износе, без данного механизма, на коллектор может воздействовать пружина щёткодержателя или поводок щётки, приводя к поломке якоря (рекомендуется время от времени проводить анализ состояния щёточного узла и самих щёток).
Наименьшим сроком службы характеризуются генераторные щётки. Такие детали, кроме собственного износа, негативно влияют и на работу двигателя. Выполнены эти изделия из почти чистой меди, при незначительном добавлении угольных компонентов, графита и других примесей. Данные детали рассчитаны на величину тока, соответствующую величине в генераторах (значительно большей, по сравнению с двигателем). Ставить их в электроинструменты нельзя: такие действия могут сразу вызвать короткое замыкание цепи. Если же якорь успеет поработать, то большое напряжение и повышенная температура выведут обмотку из строя, из-за чего потребуется дорогостоящий ремонт.
Важно! Медь коллектора якоря может быть твёрдой или мягкой. Для мягкой меди нужно выбирать специальные мягкие щётки. Если в данном случае установить жёсткие изделия, то коллектор за короткий срок может полностью износиться, и потребуется ремонт по замене якоря. При установке мягких деталей на жёсткий коллектор — из строя выйдут сами щётки.
Замена щёток
Для правильной работы инструмента важна точная настройка щёточного узла, включающего прижимное устройство, контактную группу и направляющий профиль. Для электроинструментов невысокого класса иногда используют бесконтактные щёткодержатели. При неправильной регулировке прижима щётки, коллектор, а также щёточный узел могут перегреться, приводя к неисправности якоря.
Изготовленные заводом-производителем, данные детали часто характеризуются небольшим сроком службы. В этой связи многие профессиональные инструменты оборудованы клапаном доступа. Эта технология позволяет менять детали без особого труда. Однако подходят такие графитовые щётки только моделям, которым они были предназначены. В случае экстренного ремонта, некоторые мастера извлекают данные детали из рабочего устройства и переставляют его на нерабочее, подгоняя размеры с помощью напильника. Этот способ для широкого использования не подходит и вряд ли даст хороший результат при эксплуатации изделия. Главный признак того, что ресурс данных деталей подходит к концу – яркое свечение через корпус. Механизм шлифмашины охлаждается, пропуская сквозь себя воздух вместе с частицами абразива, что постепенно разрушает материал щёток.
Для замены потребуется выполнить следующие действия:
После установки проверьте работу инструмента: новые детали не должны искрить, и рабочий звук должен быть ровным, без резких перепадов.
Искрят угольные щетки на болгарке: как решить проблему
На всех видах отрезных машин с электромоторами присутствует щёточный узел. Это кронштейн с зафиксированными на нем угольно-графитовыми пятаками, которые прижаты к кольцам коллектора. Через эти элементы на обмотки ротора поступает электрический ток.
Появляется электромагнитное поле, благодаря которому вал углошлифовальной машинки начинает вращаться. Он крутит шестерни редуктора, а через них – отрезной или зачистной круги.
После длительной эксплуатации болгарки, из щеточного узла могут начать вылетать искры. Это говорит о том, что угольно-графитовые пятаки сильно изношены.
Характерно, что контакт их поверхностей с плоскостью коллектора ухудшается. При этом мощность электромотора сильно упадет. Это можно почувствовать: при сильном нажатии на зачистной круг во время зачистки деталей электромотор УШМ будет переставать вращаться. Если износ щёток критический, болгарка работать не будет.
Виды угольных щёток
Деталь представляет собой прямоугольный параллелепипед из угля и графита.
В деталь вмонтирован коротенький проводок, второй конец которого припаян к латунному пятаку или замку сложной формы.
Через проводок проходит прижимная пружина. Некоторые пятаки подключаются к кнопке с помощью клемм.
Что делать при износе
Следует убедиться в том, что искры летят именно из щёточного узла. Для этого нужно осмотреть корпус болгарки. На некоторых моделях щётки устанавливаются снаружи, тогда для их замены разбирать корпус не придется. На подобных УШМ есть круглые пластиковые заглушки с резьбой.
Чтобы их выкрутить, потребуется большая шлицевая отвертка, рабочую сторону которой размещают в пазу заглушки. Пробки аккуратно выкручивают против часовой стрелки. Затем извлекают щётки с пружинами. Новые детали покупают в строительных или электротоварах.
Поскольку исходную длину щёток будет установить трудно, нужно ориентироваться на:
Если наименование модели УШМ установить невозможно, то лучше взять болгарку с собой и подбирать щётки в магазине.
Но для замены угольно-графитовых пятаков на иных моделях отрезных машинок придётся вскрывать корпус. Для этого следует открутить шурупы, которые могут быть расположены с торца – возле сетевого кабеля или на боковых накладках и плоскостях рукоятки.
Пластиковые защитные элементы либо снимаются вниз – через шнур, либо разводятся в стороны.
Щётки на таких моделях болгарок спрятаны в кронштейне на коллекторе. Для демонтажа угольных пятаков придется отогнуть латунные пластинки или нажать на них и чуть повернуть. Способ снятия зависит от модели.
Осмотр щёток и поверхности коллектора
Перед покупкой новых угольных элементов необходимо проверить, в порядке ли поверхности коллектора.
Если на плоскостях виден темный налет, его требуется зачистить канцелярской стирательной резинкой. Этот нагар возник из-за перегрева во время работы.
И результат плохого прилегания щёток к плоскости.
Справка: в некоторых случаях сильно обгоревший коллектор «спасти» не удастся. Даже при установке новых щёток нагар появится вновь. Тогда придется менять весь ротор целиком.
Затем осматривают угольные пятаки. Изношенные элементы часто неправильной формы с поврежденными краями. Приобретать следует щётки той же формы и с такими же латунными пластинами-замками или клеммами.
Вопросы и ответы
Длинные угольно-графитовые пятаки можно укоротить при помощи надфиля или напильника, постепенно стачивая контактный торец. Если щётка слишком короткая, придется или ставить более длинную пружину, или искать другие пятаки.
Требуется заменить пружинку. Важно обеспечить плотное прилегание графита к коллектору.
Можно аккуратно перепаять латунные пятачки со старых щёток на новые.
Мастера-ремонтники чаще используют детали известных производителей: Bosch, Makita, Hammer и других. Они служат в 2-3 раза дольше, чем щётки неизвестных фирм.
Необходимо проверить, исправна ли кнопка, ещё раз осмотреть плоскости коллектора. Они должны быть чистыми. Во время ремонта могли быть повреждены тонкие проводки. Их нужно прозвонить мультиметром.
Вывод
Для замены щёток на болгарке своими силами не нужны специальные инструменты, знания или опыт. В ряде случаях операция занимает 2-5 минут. Важно лишь подобрать угольные пятаки нужных размеров и с подходящими защёлками.
Видео-инструкции по замене
Щетки для болгарки
Угольные щетки (2 шт.) для Интерскол УШМ-125/1100Э. Фото 220Вольт
В данной статье мы постарались дать все подробности о такой важной части болгарки, как электрощетки. Если вы ищете, где купить, переходите сразу сюда. О щеточных насадках смотрите другую статью. Если хотите детально разбираться в вопросе, читайте, пожалуйста, далее.
Прослушать статью
Предыстория
Электрическая угловая шлифовальная машина изобретена в первой половине прошлого, двадцатого, века. Серийный выпуск начат в 1954 году немецкой компанией FLEX-Elektrowerkzeuge.
В нашей стране люди старше 40 лет помнят, что такое СЭВ. Именно по плану Совета экономической взаимопомощи в 1970-х годах в Болгарии, тогда стране народной демократии, на заводе «Спарки-Элтос» в городе Ловеч был начат выпуск УШМ под торговой маркой Eltos. Значительная часть продукции завода поставлялась в СССР.
Первые Eltos, окрещенные советским народом «болгарками», имели сенсационный успех в разных отраслях промышленности и строительства, позволили механизировать и ускорить многие технологические процессы, связанные с обработкой листового и профильного металла. Применявшиеся до этого прямошлифовальные машины из-за малого числа оборотов имели единственную функцию – шлифовка, и низкую мобильность, так как запитывались от трехфазной электросети.
Своим глобальным распространением современные болгарки, работающие везде, где есть розетка 220 В, обязаны немецким инженерам, сумевшим коллекторную электромашину постоянного тока превратить в малогабаритный высокооборотный однофазный УКД, универсальный коллекторный двигатель.
Эту непростую задачу решает щеточно-коллекторный узел.
Щетка двигателя – скромная деталь, выполняющая ответственные функции в экстремальных условиях.
Что это такое?
Электросхема болгарки незамысловата. Из-за разности потенциалов между «фазным» и «нулевым» проводами, электрический ток с частотой 50 Гц поступает через выключатель на обмотки в порядке «статор – ротор – ротор – статор». Все навороты, призванные расширить функции болгарки, типа системы поддержания оборотов независимо от нагрузки, принципиальную схему не изменяют.
Сомневающиеся в определениях могут заглянуть в ГОСТ 24471-87.
Статор, неподвижная часть двигателя, состоит из двух сердечников, набранных из листов специальной стали, на которых виток к витку уложены обмотки из медной проволоки. Проволока обмоток, изначально имеющая лаковую изоляцию, при изготовлении обмоток дополнительно послойно изолируется лаком, готовая обмотка «бронируется» специальной тканью и снова пропитывается лаком. При работе машины статор неподвижен и не воспринимает механических нагрузок, непрерывно охлаждаясь потоком воздуха от вентилятора.
Есть все основания считать статор «вечным» узлом. Так оно и есть, если ваша болгарка выпущена солидной фирмой, для которой собственная репутация не менее важна, чем прибыль.
Ротор конструктивно сложный узел, назначение его – преобразовать взаимодействие электромагнитных полей во вращение и крутящий момент и передать их мощность через редуктор на рабочий инструмент, отрезной круг или, скажем, корд-щетку.
Все составные части ротора: сердечник якоря с обмотками, коллектор, вентилятор – собраны на общем валу, устанавливаемом в подшипниках. На рабочем конце вала крепится ведущая шестерня редуктора.
Сердечник якоря из отдельных стальных фигурных пластин, напрессованных на шлицы вала. В пазах якоря послойно уложены витки обмотки. С наружной цилиндрической поверхности ротора обмотки защищены вставками из изолирующего материала.
Коллектор цилиндрической формы, состоит из отдельных деталей, называемых ламелями, изготовленными из меди (медного сплава), трапециевидного сечения, со стороны якоря имеют выступы с прорезью – «петушки». К «петушкам» припаяны концы медной проволоки, из которой набраны отдельные секции обмотки якоря. Витки секций укладываются в пазы якоря в строгом порядке. Направление намотки витков и их подключение к ламелям коллектора тщательно контролируются. Между ламелями установлены тонкие изолирующие пластины. (У пра-болгарки Eltos изолирующим материалом была слюда, природный минерал).
Так же, как у статора, обмотки якоря при его изготовлении многократно покрыты изолирующим лаком и «забронированы». У некоторых моделей обмотка со стороны коллектора защищена теплопроводным изолирующим материалом для защиты от износа микрочастицами, движущимися с потоком воздуха.
После сборки ротора, наружные поверхности якоря и коллектора протачиваются, коллектор шлифуется и полируется, после чего ротор подвергается балансировке.
Правильно спроектированный и изготовленный ротор в течение долгого времени выдерживает все тепловые, динамические и электрические нагрузки и перегрузки, какие только могут возникнуть у болгарки в её нелегкой работе.
Срок жизни ротора ограничен только износом коллектора, который вызывают щетки.
Итак, щетки.
Щетки угольные Bosch для УШМ GWS 20, 21, 24, 26. Фото ВсеИнструменты.ру
Их задача – передать электрическую мощность (амперы, помноженные на вольты) от неподвижного статора на бешено вращающийся коллектор ротора, и сделать это без электрических, механических и тепловых потерь, с минимальным ущербом для коллектора.
Щетка представляет собой съемный электрический контакт скользящего типа. Во всех болгарках два щеточных узла.
Конструкции щеток генераторов, двигателей и обратимых электромашин разнообразны, но достаточно унифицированы.
Щетки болгарок входят в обширную группу щеток для однофазных коллекторных двигателей мощностью от 400 до 2500 ватт, применяющихся в ручных электроинструментах (дрели, перфораторы, пилы, рубанки) и других типах оборудования с аналогичным электроприводом: насосы, вентиляторы, газонокосилки, пылесосы.
Конструктивно электрощетки, относящиеся к этой группе, представляют собой призматическую деталь прямоугольного сечения («тело» щетки), к которой присоединен проводник (токовод), заканчивающийся контактным наконечником для подключения в электросхему.
Закрепление токовода в теле щетки осуществляется развальцовкой или запрессовкой, иногда с помощью электропроводного клея.
Угольные щетки для УШМ Интерскол 115/900 и 125/900. Фото 220Вольт
Тоководы делаются только из медных неизолированных проводов типа Щ (щеточный):
Контактные наконечники тоководов изготавливаются или «под болт», или в виде ножевой («втычной») прямой и флажковой клемм, в зависимости от конструкции щеткодержателя болгарки.
У некоторых моделей УШМ щеткодержателем является гнездо, выполненное в пластиковом корпусе болгарки. Для таких вариантов щетки выпускаются в сборе с прижимной пружиной и круглым контактом, к которому закреплен токовод.
Угольные, графитовые и металлографитовые щетки для УШМ
При изготовлении щеток электромашин применяются следующие материалы:
Электрографит, получаемый из углеродных материалов (сажа, антрацит, нефтекокс, кокс), спрессованных после нагрева в электропечи при температуре выше 2500ºС.
При термообработке компоненты превращаются в искусственный графит, имеющий хорошие свойства коммутации и высокий уровень защиты от замыкания и обугливания.
Области применения: двигатели постоянного тока различной мощности; двигатели переменного тока; тяговые электродвигатели; универсальные электродвигатели; генераторы; вращающиеся преобразователи и т.д.
Щетки графитовые Makita подходят для УШМ 9565C/9565CV/9565CVL. Фото ВсеИнструменты.ру
Углеграфит, спеченная и спрессованная смесь аморфного углерода, графита и связующих веществ. Обладает низкой абразивностью, удаляет легкое обугливание при малой скорости скольжения, имеет слабое искрообразование.
Области применения: турбогенераторы; электродвигатели мощностью до 30 кВт; микродвигатели; универсальные двигатели; динамо-машины; автомобильные генераторы.
Твердый уголь, полученный из аморфных углеродов. Имеет прочную структуру, высокую твердость и абразивность, очищает поверхность коллектора. В условиях жестких переключений и значительной перифериийной скорости применяются щетки из твердого угля с высоким удельным сопротивлением и графитной структурой.
Области применения: универсальные двигатели; электромашины мощностью до 30 кВт и напряжением до 500 В. Щётки для двигателей бытовой техники.
Бакелитографит. Производится смешиванием порошка графита с бакелитовой смолой, прессуется и полимеризируется при высокой температуре.
Характеризуется большим удельным сопротивлением с падением напряжения, большой разницей между поперечными и продольными электрическими сопротивлениями, что положительно отражается на смягчении условий коммутации.
Области применения: электрогенераторы мощностью до 30 кВт, коллекторные электродвигатели, электродвигатели с изменяемой скоростью, универсальные двигатели и т.д.
Щетки угольные Hitachi 999059. Фото ВсеИнструменты.ру
Металлографит. Производится смешиванием натурального графита с порошком металлов, в первую очередь меди. Материал имеет более высокую электропроводимость и низкое электрическое сопротивление контакта; плотность тока гораздо больше, чем в других материалах для щеток.
Применяется для щеток электрических машин постоянного тока, работающих с малой скоростью и при низком напряжении: двигатели транспортных средств, низко- и среднескоростные синхронные двигатели с кольцевыми коллекторами и контактными кольцами и т.д.
Серебрографит, полученный смешиванием и уплотнением при высоких температурах порошка графита и серебра.
Обладает высокой проводимостью и применяется при необходимости уменьшения падения напряжения в точке контакта.
Щетки из серебрографита незаменимы, если требуется с особой точностью контролировать напряжение на контактных кольцах или коллекторе электромашины.
Области применения: тахогенераторы, микродвигатели низкого напряжения, передатчики сигналов измерения.
Краткий анализ приведенной классификации материалов для щеток показывает, что в двигателе вашей болгарки – двигателе универсального назначения – производитель мог применить детали, изготовленные из электрографита, углеграфита, твердого угля или бакелитографита. Выбор материала продиктован многими техническими условиями, вплоть до физических свойств сплава, из которого изготовлены ламели коллектора. Немалую роль сыграла себестоимость деталей, важная для серийного производства.
Почему горят, искрят щетки, какие причины неисправности
Возникновение искр в месте контакта щеток и коллектора неизбежно.
В момент перехода от одной ламели к другой возникает электрическая дуга, очень короткая во времени – большое число оборотов и в пространстве – изолирующие вставки между ламелями очень тонкие.
Отверстия в корпусе болгарки Makita GA9020. Фото 220Вольт
У большинства моделей болгарок искрение щеток можно увидеть сквозь вентиляционные отверстия в задней части корпуса. Разумеется, заглядывать в болгарку можно только при работе её «вхолостую».
Если ваша УШМ устроена так, что зона касания щетками коллектора не видна, внешний признак неисправности – повышенный нагрев корпуса в районе щеток (электрическая дуга и плохие контакты всегда сопровождаются выделением тепла). Лучший способ предупреждения неисправностей такой болгарки – сократить перерывы между техническими обслуживаниями.
Основные причины повышенного искрения, способы устранения
Устранение перечисленных выше неисправностей по силам рядовому пользователю с минимальной квалификацией.
Щетка CARBON BRUSH Ryobi для УШМ Ryobi EAG600RS. Фото ВсеИнструменты.ру
Продолжим перечислять причины повышенного искрения и способы их устранения.
Не нужно самому пытаться «очистить зазоры между ламелями острым инструментом». Нет там никаких зазоров, а изолирующие вставки легко повредить.
Не вздумайте «смазать коллектор специальным маслом».
Относитесь к техническому обслуживанию болгарки и её щеточных узлов спокойно. Процессам естественного старения подвержены все, и электрические машины тоже.
Аварийные ситуации с двигателем, типа межвиткового замыкания обмоток и возникновения «кругового огня» на коллекторе рассматривать не будем. К щеткам они имеют косвенное отношение.
Как поменять
Техническое обслуживание болгарки с заменой щеток электродвигателя – несложно.
Снимите заднюю крышку корпуса и вы получите доступ к щеточно-коллекторному узлу. Показываем в ролике на примере модели «Интерскол 115/900» (подойдет и для 125/900).
У некоторых моделей УШМ достаточно вывернуть пластмассовые пробки-заглушки по бокам корпуса, и щетки в сборе с пружинами, тоководами и контактами выпадут сами.
Щеточный узел, расположенный на корпусе болгарки Makita GA9020, обеспечивает удобную замену щеток. Фото ВсеИнструменты.ру
Заменяйте щетки, когда их износ достигнет одной трети первоначальной высоты.
При очистке и промывке коллектора и щеткодержателей пользуйтесь только бензином или уайт-спиритом.
Продуть и просушить внутренности машины удобно с помощью автомобильного компрессора. Можно использовать бытовой пылесос.
Некоторые производители выпускают щетки с заранее приработанной рабочей поверхностью. Обкатки такие щетки не требуют.
Щетки с плоским торцом приработайте (обкатайте) на холостом ходу болгарки, без нагрузки. После обкатки желательно продуть щеточные узлы и коллектор для удаления угольной пыли.
Где купить
Важно заменить изношенную деталь такой же новой, изготовленной тем же производителем из того же материала, обладающей всеми необходимыми свойствами.
Не надо ходить по магазинам со снятой щеткой в руках и подбирать очень похожее изделие, оно вполне может оказаться только похожим.
Можно найти в сети каталог производителя, выбрать модификацию своей УШМ, определить номер (код) нужной детали. Потом пуститься на интернет-поиски фирмы-поставщика. Потом уговорить её выслать вам не ящик, а только одну пару оригинальных щеток.
Нужно зайти в отдельный раздел нашего сайта, где собраны компании, квалифицированные специалисты которых помогут получить оригинальную деталь в фирменной упаковке, в оговоренные сроки, по указанному вами адресу за приятную цену.