Raspalls i portaespatlles de màquines elèctriques de corrent continu: finalitat, material, tipus i dispositiu

En els motors i generadors elèctrics, sovint és necessari establir una connexió elèctrica entre les parts estacionàries i giratòries del dispositiu.

En el cas d'un bobinat principal d'estator (és a dir, estacionari) d'una màquina elèctrica, és fàcil disposar-hi branques per connectar un sistema elèctric estacionari extern, però en el cas d'un bobinat principal de rotor (és a dir, giratori), es converteix en cal disposar d'un contacte elèctric lliscant, perquè en cas contrari el bobinatge del rotor no està disponible.

El contacte elèctric lliscant es pot implementar de dues maneres: ja sigui com a contacte lliscant anell o com a contacte lliscant del col·lector. En ambdós casos, el funcionament d'una màquina elèctrica requereix dispositius especials: raspalls.

A les primeres màquines elèctriques, els raspalls eren un paquet muntat a partir de plaques de coure o filferros prims, d'on obtenien el seu nom.

Els raspalls de les màquines modernes són cubs premsats a partir de pols de carbó, grafit o coure i, per tant, no estan a l'altura del seu nom, que, però, es va quedar enrere.

Els raspalls de coure, ferro i bronze, que feien molt bé la feina a les primeres màquines de corrent continu a finals del segle XIX, van resultar ser materials poc bons pel que fa a la fricció. Es desgasten ràpidament i en els nous dissenys de màquines es substitueixen per carbó i grafit.

Actualment per a màquines de corrent continu utilitzat gairebé exclusivament escombretes de carbó amb una barreja de grafit, que porta, segons el percentatge de grafit i la forma de fabricació dels pinzells, els noms de carboni-grafit, grafit o electrògraf. Només per a màquines de baixa tensió, fins a 30 V, s'utilitzen raspalls metall-carboni, que donen una menor caiguda de tensió a la capa de contacte (transició). al col·lector.

Escombretes de carbó estan fets de grafit pur, carbó de retorta i negre de carboni en diverses proporcions. El carbó és un material autolubricant que no danya la superfície sobre la qual frega i no es desgasta ràpidament.

Pinzells de grafit estan fets de grafit natural pur. El grafit es tritura en una pols fina, que després es pressiona a molt alta pressió en varetes de la mida desitjada. El carbó i el grafit són excel·lents conductors de l'electricitat.

Raspalls d'electrografit Són bàsicament escombretes de carbó però exposades a altes temperatures en un forn elèctric i, per tant, convertides en grafit. Aquests raspalls tenen molt bones propietats de mòlta.

Escombretes de carbó fet de carbó i coure triturat en una pols fina, de vegades amb l'addició d'un altre metall triturat (la majoria de les vegades estany).

La producció d'aquests raspalls es realitza de manera que el raspall tingui la millor conductivitat possible en sentit axial, en el qual passa el corrent de treball de la màquina, i mala conductivitat (elevada resistència elèctrica) en sentit transversal, en la qual els corrents addicionals de les seccions incloses es tanquen durant la commutació.

Els raspalls de màquina elèctrica estan estandarditzats. Es caracteritzen per la duresa, la caiguda de tensió transitòria en el contacte i la densitat de corrent admissible.

Aquesta tecnologia de transmissió d'energia, que té més de cent anys, encara s'utilitza àmpliament avui dia. Les escombretes de carbó encara es poden trobar en molts motors elèctrics. Començant amb petits motors en joguines, electrodomèstics de cuina, finestres elèctriques, maquines d'afaitar, rentadores, assecadors de cabells, aspiradores o eines elèctriques (trepans elèctrics, esmoladores angulars, fresadores, serres circulars, etc.),

Els raspalls també s'utilitzen en grans màquines de corrent continu en locomotores elèctriques, submarins i generadors de centrals elèctriques, així com en aerogeneradors. En conseqüència, les característiques geomètriques i elèctriques de les escombretes de carbó són diferents.

El nombre de zones (que formen la superfície cilíndrica del col·lector) del conjunt de raspalls del col·lector sol ser igual al nombre de pols de la màquina. El nombre de raspalls a cada zona depèn del valor del corrent i de la densitat de corrent sota el raspall permesos per a un determinat tipus de raspall, però només es poden trobar menys de dos raspalls per zona en màquines molt petites, ja que amb un raspall per zona és difícil assegurar la fiabilitat del contacte del raspall.

Els raspalls que es mantenen a la mateixa zona s'anomenen conjunt de pinzells de zona i el conjunt de tots els conjunts de zones d'una màquina determinada s'anomena conjunt de pinzells complet.

La superfície final dels raspalls al costat oposat al contacte amb el col·lector sol ser courejada, de vegades llaunada. A un petit corrent extret pel raspall, la superfície de contacte del raspall amb el suport del raspall i el moll de compressió proporcionen unes condicions prou satisfactòries per al drenatge de corrent.

Els grans raspalls estan equipats amb taps fets de xapa de coure, ben ajustats, i amb filferros units a ells, fets de cables suaus flexibles de seccions adequades, amb puntes per subjectar-se sota un cargol a un suport per raspalls o a una peça destinada al drenatge. corrent de raspall. La tapa del raspall de corda s'anomena braç del raspall.

Els raspalls es mantenen en una posició fixa respecte al col·lector suports per raspalls, el disseny del qual és molt divers.

Si la màquina elèctrica està dissenyada per a ambdues direccions de gir, s'utilitzen suports de raspall radials, que asseguren la ubicació del raspall al llarg del radi del col·lector. En màquines amb un sentit de gir específic, sovint s'utilitzen els suports de raspall amb una certa inclinació del raspall al radi.

Porta escombretes per a màquines de corrent continu de baixa i mitjana potència

Gran suport per a raspalls per a màquina de corrent continu

Els suports de raspall d'una sola zona s'uneixen als dits de raspall rodons o quadrats o a pinces de raspall… Es reforcen els dits del raspall o les pinces de diferents zones del raspall suports de raspall o travesses de raspalldels quals s'han d'aïllar de manera fiable.

Al seu torn, les travesses uniformes s'uneixen als coixinets, o als protectors extrems, o al jou o, finalment, de manera independent a la placa base de la màquina (per a col·lectors llargs).

Les condicions importants que ha de complir el suport del raspall o la creu del raspall són l'absència absoluta de vibracions, l'accessibilitat per a la comprovació i l'ajust dels raspalls, la facilitat d'extracció dels suports per a raspalls individuals per a les reparacions i la possibilitat de girar simultàniament tot el sistema de raspalls per a un muntatge precís al posició correcta de commutació mantenint la concentricitat total dels suports de raspalls i del col·lector.

Els raspalls, els suports per a raspalls, els dits (o pinces) i una travessa (o suport) conformen l'anomenat col·lector de corrent d'una màquina de corrent continu. També inclou connexions entre conjunts de raspalls de zona de la mateixa polaritat.

Per drenar el corrent, els dits del raspall i les pinces de les zones del mateix nom (és a dir, de la mateixa polaritat, positiva o negativa) es connecten elèctricament entre si amb un cable aïllat de la secció corresponent.

D'aquesta manera, s'obtenen dos anells col·lectors complets o parcials, que després es connecten mitjançant cables flexibles de secció adequada als terminals externs de la màquina. Aquests últims es fixen en una placa de subjecció especial, ja sigui al jou o a la placa principal de la màquina. La placa de bornes, coberta amb una coberta protectora, forma una caixa de bornes.

L'aplicació i la selecció de raspalls adequades, combinades amb un manteniment adequat, es tradueixen en un augment del rendiment de la màquina i la reducció dels costos de temps d'inactivitat.

Atès que la fricció provocada per girar el dispositiu provoca un desgast abrasiu, els raspalls s'han de substituir periòdicament.Per aquesta raó, motors sense escombretes.