Как сделать графитовые щетки

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. Если хотите детально разбираться в вопросе, читайте, пожалуйста, далее.

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):

• многожильные, марки МПЩ;
• плетеные, в виде круглого или плоского канатика, марка ПЩ;
• из специального провода повышенной гибкости, ПЩС.

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

• Щетки плохо приработаны. Дефект может проявиться после замены щеток. Если сильно искрят щетки у новой машины – дефект, заложенный изготовителем. (У подлинной продукции известных авторитетных брендов такое не встречается.) Способ устранения — дать болгарке поработать без нагрузки, на холостом ходу.
• Щетки «зависли» (обычно зависают по одной, не обе сразу). Зазор между телом щетки и обоймой щеткодержателя забит пылью и щетка не может свободно перемещаться. Вскрыть щеточные узлы, извлечь щетки, удалить пыль из обойм, продуть, промыть узлы. Установить щетки и проверить свободу их перемещения.
• Забиты угольной пылью промежутки между ламелями. Очистить жесткой кисточкой, промыть, продуть коллектор.
• Значительный износ щеток. «Короткая» щетка перекашивается в направляющих щеткодержателя, кромки контактной поверхности выкрашиваются. Замена щетки.

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.

• Увеличение переходного сопротивления щетка-коллектор. Признаки: образование сплошной темной пленки окислов («нагар») на поверхности коллектора. Причина — чрезмерная величина коммутируемого тока из-за перегрузок в работе. Способ устранения — прошлифовать коллектор, для чего отдать болгарку в мастерскую.
• Износ поверхности коллектора. Причина — применение щеток других производителей, или просто большой «стаж работы» болгарки. Необходимо отремонтировать (проточить и прошлифовать) коллектор ротора в сборе в мастерской.

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.

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.

Начну расказ с того что в нашы края пришли морозы, а как извесно в морозы сильные такой зверь как торговец на рынке, не выходит. И тут в самый разгар крякнули у меня щетки на болгарке сколько не выходил на охоту на торговца и все безрезультатно. Походив по месным магазинам болгарки есть а запчастей нет. И тут стукнула мне мысль сделать щетки самому( не подумайте что полностью, частично)
Я порыскав по заначкам обнаружил больщую графитовую щетку распилял на нужные куски по размеру старых стал ломать голову как закрепить провод внутри, подумав немного, я взял медный одножильный провод, напилил стружки напильником. В щетке просверлил отверстие под наклоном и окуратно вытянувши провод из старой шетки вставил вместе с пружиной (пружину нужно связать) капнул немного суперклея засыпал внутрь стружку опять клей и стружка. И все щетка готова. Испытания показали что провод сидит надежно и даже при сильном нагреве при работе остается надежно закреплен. Также можно закреплять выпавшие провода с заводских щеток.
Может комуто покажется стать глупой, но делалось это от безвыходности, нужно было делать мотоблок а без болгарки как без рук. Комуто может и пригогдится.

Подписка на рассылку

Электрическая щетка — токопроводящий элемент, соприкасающийся с контактным кольцом или коллектором. Такая деталь обеспечивает электрическую связь подвижной и неподвижной частей электродвигателя. Графитовые щетки для электродвигателей могут использоваться в генераторах и двигателях с разными условиями коммутации. Также они применяются и в низковольтных электродвигателях коллекторного типа с облегченными условиями коммутации.

Особенно распространены графитовые щетки для электродвигателей в быту, так как имеющиеся характеристики позволяют их использовать и в различных бытовых приборах. По сути, любой электроприбор имеет графитовые щетки — это, в частности, миксер, кофемолка, электродрель или электробритва. Популярны графические щетки для электродвигателей и в машиностроении, в горнодобывающей промышленности и во многих других отраслях. Так как практически все электродвигатели работают на постоянном токе, необходимость использования в них графитовых щеток очевидна.

Как бы там ни было, но иногда случаются неисправности, в той или иной степени связанные с использованием щеток. Поэтому мы рассмотрим несколько подобных случаев и разберем, как лучше решить конкретную проблему.

Например, коллекторные щетки для электродвигателей могут искрить и обороты в двигателе не развиваются на полную мощность. Если конденсатор исправен, а якорь и обмотка статора по внешнему виду не вызывают подозрений на неисправность, то следует менять щетки. Если это не помогает, то лучше поменять и пружины щеткодержателей.

Вообще, если горят щетки на электродвигателе, то виной этому могут быть самые различные причины, которые требуют внимательного наблюдения за системой щеточного аппарата и скользящего контакта. К основным из этих причин относятся механические (то есть происходит механическое искрение) и электромагнитные (электромагнитное искрение соответственно).

Механические причины, в результате которых сильно искрят щетки электродвигателя, не зависят от нагрузки. Искрение щеток можно уменьшить, если повысить или снизить давление на них. Также эту проблему можно решить, снизив окружную скорость.

Механические искрения щеток появляются в результате местного или общего биения, задиров на скользящей поверхности коллектора и царапин. Кроме того, такое искрение может появляться из-за выступающей слюды, тугой или слабой посадки щеток в обоймах щеткодержателей.

Что касается электромагнитных факторов, в результате которых искрятся угольные щетки для электродвигателей, то они более сложны для выявления. Искрение, появляющееся из-за различных электромагнитных явлений, изменяется пропорционально нагрузке и мало зависит от частоты вращения.

Как правило, электромагнитное искрение обладает бело-голубым цветом, а форма искр может быть шаровидной или каплеобразной. Неравномерное искрение и расположение подгоревших пластин на коллекторе на расстоянии полюсного деления — это явный показатель того, что в обмотке и уравнителях произошло замыкание, нарушилась пайка или возник прямой обрыв.

Если же щетки под бракетом одного полюса искрят сильнее, чем под бракетами других полюсов, то, скорее всего, произошло короткое или витковое замыкание в обмотках отдельных главных или добавочных полюсов. Также причиной этому может быть неправильное расположение щеток и, возможно, их ширина больше допустимой.