برس کربن چیست؟ انواع، موارد استفاده و جایگزینی

برس کربن چیست؟ پاسخ مستقیم

A برس کربن یک بلوک تماس الکتریکی کوچک و قابل تعویض است - معمولاً از گرافیت، کربن یا کامپوزیت کربن-فلز ساخته می‌شود - که جریان الکتریکی را بین یک منبع برق ثابت و یک جزء دوار (مانند یک کموتاتور یا حلقه لغزش) در داخل یک موتور الکتریکی یا ژنراتور هدایت می‌کند. بدون برس های کربنی، اکثر موتورهای الکتریکی برس کاری شده نمی توانند کار کنند. آنها پیوند مهمی هستند که جریان را به آرمیچر در حال چرخش حفظ می کنند و در عین حال امکان حرکت نسبی بدون اصطکاک بین قطعات را فراهم می کنند.

برس‌های کربنی در ابزارهای برقی، لوازم خانگی، استارت‌های خودرو، موتورهای صنعتی، توربین‌های بادی و سیستم‌های کشش ریلی استفاده می‌شوند. آنها یک قطعه سایش هستند - طراحی شده برای مصرف تدریجی و جایگزینی - با عمر مفید معمولی 2000 تا 10000 ساعت کار بسته به مواد، بار و شرایط عملیاتی. هنگامی که آنها فرسوده، جایگزینی برس کربن set موتور را با کسری از هزینه یک موتور جدید به عملکرد کامل باز می گرداند.

چگونه یک برس کربن در داخل یک موتور الکتریکی کار می کند

درک نحوه عملکرد یک برس کربن نیازمند نگاهی کوتاه به آناتومی موتور برس خورده است. یک موتور DC برس دار شامل چهار جزء کلیدی است که با هم کار می کنند: استاتور (پوسته بیرونی ثابت با آهنربا)، روتور یا آرمیچر (سیم پیچ داخلی چرخان)، کموتاتور (حلقه مسی قطعه بندی شده متصل به روتور) و برس های کربن (بلوک های فنری که روی کموتاتور فشرده شده اند).

جریان از منبع تغذیه → از طریق برس کربن → به بخش کموتاتور → از طریق سیم پیچ آرمیچر → از بخش کموتاتور مخالف → از طریق برس کربن دوم → به منبع تغذیه خارج می شود. همانطور که روتور می چرخد، بخش های کموتاتور از کنار برس های ثابت می چرخند، که به طور پیوسته تغییر می دهد که کدام سیم پیچ جریان دریافت می کند - این همان چیزی است که چرخش پایدار را ایجاد می کند.

برس کربن باید حفظ شود تماس الکتریکی ثابت تحت فشار مکانیکی در حالی که سطح کموتاتور با سرعت های 1000 تا 10000 RPM یا بیشتر می چرخد. کربن برای این نقش انتخاب می شود زیرا رسانا، خود روان کننده، به اندازه کافی نرم است که به جای آسیب رساندن به کموتاتور مسی، در برابر قوس الکتریکی در سطح تماس مقاوم است.

انواع برس های کربن الکتریکی و مواد آنها

نه همه برس های کربن برقی یکسان هستند. ترکیب مواد برای مطابقت با بار الکتریکی، سرعت عملیات، محدوده دما و محیط برنامه خاص مهندسی شده است. استفاده از درجه غلط برس می تواند باعث سایش سریع، آسیب کموتاتور یا خرابی موتور شود.

برس های کربن گرافیت (متداول ترین برای ابزارهای برقی)

اکثریت قریب به اتفاق برس‌های کربن برقی مصرفی که در آسیاب‌های زاویه‌ای، اره‌های مدور، مته‌ها و لوازم خانگی یافت می‌شوند، از نوع کربن گرافیت هستند. آنها نرخ سایش، هدایت و هزینه را به خوبی متعادل می کنند. یک برس معمولی گرافیت کربن برای یک آسیاب زاویه ای 900 وات تقریباً اندازه می گیرد 6 میلی متر × 9 میلی متر × 12 میلی متر و در اطراف دوام می آورد 50-200 ساعت استفاده مداوم بسته به بار و قرار گرفتن در معرض گرد و غبار.

برس های فلزی گرافیت (کاربردهای با جریان بالا)

برس های گرافیت فلزی - حاوی تا 90 درصد وزن مس یا نقره - در جاهایی استفاده می شود که جریان بسیار بالایی باید از یک برس کوچک با ولتاژ پایین عبور کند، مانند استارت های خودرو (12 ولت، 200 تا 400 آمپر) و تجهیزات جوشکاری. مقاومت کم آنها تولید گرما را در چگالی جریان بالا به حداقل می رساند.

محل استفاده از برس های کربن: کاربردهای کلیدی

برس های کربن الکتریکی تقریباً در هر صنعتی که از ماشین آلات الکتریکی دوار استفاده می کند ظاهر می شود. در اینجا رایج ترین کاربردهایی است که درک نقش قلم مو به طور عملی مهم است:

ابزار قدرت

آسیاب های زاویه ای، مته ها، اره های منبت کاری اره مویی، اره های دایره ای، چکش های چرخشی و سنباده ها تقریباً به طور جهانی از موتورهای برس خورده در نسخه های سیم دار خود استفاده می کنند. برندهایی مانند Bosch، Makita، DeWalt و Metabo همگی ابزارهای برقی تولید می کنند که نیاز به تعویض دوره ای برس کربن دارند. مجموعه ای از دو برس معمولاً هزینه دارد 3 تا 15 دلار - در مقایسه با 60 تا 200 دلار برای یک ابزار جدید - جایگزینی برس را به یکی از مقرون به صرفه ترین تعمیرات در هر کارگاهی تبدیل می کند.

لوازم خانگی

ماشین‌های لباسشویی (موتور درام)، جاروبرقی، ماشین‌های چمن‌زنی برقی و میکسرهای مواد غذایی اغلب از موتورهای برس کربن استفاده می‌کنند. در ماشین های لباسشویی، برس های فرسوده یکی از پنج عامل اصلی خرابی موتور هستند. تعویض مجموعه برس کربن در موتور ماشین لباسشویی - تعمیری که هزینه قطعات آن کمتر از 20 دلار است - می تواند ماشینی را که در غیر این صورت نیاز به تعویض موتور 150 تا 300 دلاری دارد، بازسازی کند.

خودرو

موتورهای استارت، دینام، موتورهای برف پاک کن شیشه جلو و موتورهای شیشه برقی همگی از برس های کربنی استفاده می کنند. برس های کربنی خودرو معمولاً هر بار نیاز به تعویض دارند 80000-150000 مایل ، اگرچه شرایط سخت شروع و سفرهای کوتاه مکرر باعث تسریع سایش می شود.

تجهیزات صنعتی و سنگین

موتورهای DC صنعتی در نوار نقاله ها، جرثقیل ها، بالابرها و کارخانه های نورد از برس های کربنی با فرمت بزرگ استفاده می کنند. ژنراتورهای توربین بادی از برس‌های کربنی روی حلقه‌های لغزنده برای انتقال جریان از ناسل دوار به اتصال شبکه ثابت استفاده می‌کنند - یک توربین بادی منفرد ممکن است از برس‌هایی با درجه‌بندی استفاده کند. جریان پیوسته 300-500 آمپر . موتورهای کشش ریلی در قطارهای الکتریکی از برس های الکتروگرافیتی استفاده می کنند که برای صدها هزار کیلومتر بین تعویض ها رتبه بندی شده اند.

نشانه هایی که نشان می دهد برس های کربنی شما نیاز به تعویض دارند

برس‌های کربن برای پوشیدن طراحی شده‌اند - این کارکرد آنهاست. اما برس های فرسوده باقی مانده در محل باعث آسیب کموتاتور، گرم شدن بیش از حد موتور و در نهایت خرابی موتور می شوند. دانستن علائم هشدار دهنده باعث صرفه جویی در موتور و پول می شود.

• جرقه قابل مشاهده در ناحیه برس: مقدار کمی جرقه در زیر بار طبیعی است، اما جرقه سنگین و مداوم یا جرقه های قابل مشاهده از طریق شکاف های تهویه در حالت بیکار نشان دهنده فرسودگی یا نامرتب بودن برس ها است.
• موتور به طور متناوب کار می کند: ابزار یا دستگاه، به خصوص تحت بار، داخل و خارج می شود - نشانه این است که برس دیگر تماس ثابتی با کموتاتور برقرار نمی کند.
• کاهش توان خروجی: اگر یک ابزار به طور محسوسی ضعیف‌تر از زمانی است که جدید است، تماس ضعیف برس باعث افزایش مقاومت و کاهش انتقال موثر جریان می‌شود.
• صدای ساییدن یا وزوز غیرمعمول: یک برس فرسوده می‌تواند روی سطح شیاردار کموتاتور به صدا درآید و صدای مکانیکی قابل شنیدن و متمایز از صدای موتور معمولی ایجاد کند.
• موتور روشن نمی شود: زمانی که برس ها تا حداقل طول خود فرسوده می شوند (معمولاً در اطراف 6 میلی متر یا کمتر ، فنر دیگر نمی تواند فشار تماس را حفظ کند و موتور به سادگی نمی چرخد.
• گرمای بیش از حد در حین کار: تماس ضعیف برس مقاومت الکتریکی را در رابط کموتاتور افزایش می دهد و انرژی تلف شده را به گرما در داخل محفظه موتور تبدیل می کند.

بسیاری از برس های کربن مدرن عبارتند از a نشانگر سایش - یک نوار یا شیار رنگی که در بدنه برس قالب گیری شده است. هنگامی که برس تا این علامت فرسوده شد، زمان آن رسیده است که مجموعه برس کامل کربن را بدون توجه به علائم حرکتی جایگزین کنید.

نحوه انتخاب ست برس کربن مناسب

انتخاب مجموعه مناسب برس کربن بسیار مهم است. یک برس نادرست - حتی یک برس که از نظر فیزیکی مناسب است - می تواند در کسری از زمان مورد انتظار فرسوده شود، به سطح کموتاتور آسیب برساند یا جریان نامی را به طور ایمن حمل نکند.

مطابق با شماره مدل ابتدا

ایمن ترین روش این است که شماره مدل ابزار یا دستگاه خود را جستجو کنید و مجموعه برس کربن OEM (سازنده تجهیزات اصلی) را خریداری کنید. اکثر برندهای بزرگ شماره قطعات را منتشر می کنند: به عنوان مثال، بوش مجموعه های قلم مو برای ابزارهای خاص را در کاتالوگ قطعات یدکی خود با مجموعه هایی مانند بوش 1617000V45 برای چکش های دوار سری GBH. برس های OEM از قبل با درجه، ابعاد و فشار فنر مناسب مطابقت دارند.

تطبیق ابعاد وقتی OEM در دسترس نیست

اگر برس‌های OEM در دسترس نیستند، می‌توانید با اندازه‌گیری برس قدیمی در سه بعدی، یک جایگزین جهانی را مطابقت دهید:

• عرض (W): بعد عمود بر جهت حرکت در اطراف کموتاتور.
• ضخامت (T): بعد در جهت حرکت (مماس بر کموتاتور).
• طول (L): طول کامل فرسوده نشده، از سطح تماس تا اتصال شنت (سیم) اندازه گیری می شود.

عرض و ضخامت باید باشد مطابقت دقیق - حتی انحراف 0.5 میلی متری باعث تماس ناهموار و سایش سریع می شود. طول می تواند کمی بیشتر از OEM باشد (به تناسب آن می پوشد) اما هرگز کوتاه تر . همچنین با سبک شانت (سیم سربی) مطابقت دهید: سیم لخت، سیم عایق یا ترمینال بالای گیره.

مشخصات کلیدی برای بررسی قبل از خرید

نحوه تعویض ست برس کربن: گام به گام

تعویض برس های کربن برقی یکی از در دسترس ترین تعمیرات موتور است. در اکثر ابزارهای برقی، این روند طول می کشد 5-15 دقیقه و فقط به یک پیچ گوشتی نیاز دارد. همیشه هر دو برس را به طور همزمان تعویض کنید - حتی اگر فقط یکی از آنها فرسوده شده باشد - زیرا سایش نامتقارن باعث تماس ناهموار کموتاتور می شود.

1. برق را به طور کامل قطع کنید. ابزار را از برق بکشید یا باتری را خارج کنید. برای لوازم خانگی، آن را خاموش کرده و از دیوار جدا کنید. هرگز روی موتور زنده کار نکنید.
2. درپوش های برس یا نقاط دسترسی نگهدارنده برس را پیدا کنید. در اکثر ابزارهای برقی، این ها کلاهک های دایره ای کوچکی در دو طرف محفظه موتور هستند که اغلب دارای یک شکاف سکه یا سر شش گوش هستند. در لوازم خانگی، ممکن است لازم باشد پانل پشتی را بردارید.
3. درپوش برس را با دقت بردارید. در خلاف جهت عقربه های ساعت بچرخانید - توجه داشته باشید که فنر داخل تحت کشش است. هنگام برداشتن کلاهک آن را کنترل کنید تا از راه‌اندازی فنر برس جلوگیری کنید.
4. برس قدیمی را استخراج کنید. مجموعه برس و فنر را از نگهدارنده بیرون بکشید. به جهت توجه کنید - سطح تماس منحنی برس باید به سمت کموتاتور باشد، نه دور از آن.
5. برس قدیمی را اندازه بگیرید اگر قبلاً مطابقت ابعاد جایگزین را تأیید نکرده اید.
6. برس جدید را وارد کنید با چهره تماسی که به سمت کموتاتور است. آن را به طور کامل در نگهدارنده بلغزانید، فنر را فشرده کنید و درپوش را قرار دهید - در جهت عقربه های ساعت بچرخانید تا کاملاً محکم شود.
7. در طرف مقابل تکرار کنید. هر دو برس باید با هم تعویض شوند.
8. موتور را به مدت 10 تا 15 دقیقه بدون بار کار کنید به "تخت در" برس های جدید. برس های جدید دارای یک صفحه تماس صاف هستند که باید با سطح کموتاتور منحنی مطابقت داشته باشد. دویدن با بار کاهش یافته ابتدا از سایش ناهموار در این دوره بستر جلوگیری می کند.

پس از تعویض، سطح کموتاتور را از طریق سوراخ های دسترسی برس بررسی کنید. یک کموتاتور سالم صاف و مسی رنگ با پتینه تیره یکنواخت (به نام "فیلم" یا "لعاب"). شیارهای عمیق، رگه‌های مسی، یا قسمت‌های سیاه‌شده نشان‌دهنده آسیب کموتاتور است که ممکن است نیاز به بازسازی حرفه‌ای داشته باشد.

برس های کربنی چقدر دوام می آورند و چه چیزی بر طول عمر آنها تأثیر می گذارد؟

عمر برس کربن بسیار متفاوت است - از 500 ساعت در محیط های صنعتی خشن تا بیش از 10000 ساعت در شرایط سبک و تمیز. عوامل متعددی مستقیماً سرعت سایش برس ها را کنترل می کنند:

عواملی که سایش را تسریع می کنند

• دمای محیط بالا: گرمای بالاتر از 120 درجه سانتیگراد (248 درجه فارنهایت) بایندر را در برس های کربن گرافیت تجزیه می کند و باعث فروپاشی و فرسایش سریع می شود.
• گرد و غبار و آلودگی ساینده: گرد و غبار فلز، ذرات سنگ زنی و خاک اره چوب تعبیه شده در صفحه قلم مو به عنوان یک ساینده عمل می کنند و نرخ سایش را در چند برابر می کنند. 3-5× در مقایسه با شرایط تمیز
• فشار زیاد فنر: نیروی فنر بیشتر اصطکاک و گرما را افزایش می دهد. با این حال، فشار بسیار کم فنر باعث جهش و قوس می شود - هر دو شدت فرسایش را تسریع می کنند.
• وضعیت سطح کموتاتور: یک کموتاتور خشن، شیاردار یا غیرعادی باعث می‌شود که برس ارتعاش کند و قوس شود و عمر برس را به‌طور چشمگیری کاهش دهد.
• اضافه بار موتور: ابزارهای در حال اجرا بیش از بار نامی خود، جریان را از طریق برس افزایش می دهند و دمای تماس و فرسایش الکتریکی را افزایش می دهند.

طول عمر معمولی بر اساس برنامه

برس کربن در مقابل موتور بدون جاروبک: تفاوت های کلیدی

موتورهای بدون جاروبک - که اکنون در ابزارهای برقی ممتاز، پهپادها و وسایل نقلیه الکتریکی رایج هستند - برس کربن را به طور کامل حذف می کنند. درک مبادلات به شما کمک می کند تا تصمیمات آگاهانه ای در مورد ابزارها و نیازهای تعمیر و نگهداری بگیرید.

• موتورهای برس خورده از برس های کربنی و کموتاتور استفاده کنید. آنها ساده تر، ارزان تر برای ساخت و تعمیر آسان تر هستند (فقط برس ها را تعویض کنید). با این حال، آنها تلفات اصطکاک بیشتری دارند، گرمای بیشتری تولید می کنند و نیاز به تعویض دوره ای برس دارند.
• موتورهای براشلس از کنترل کننده های الکترونیکی (ESC) برای تغییر جریان به جای برس های مکانیکی استفاده کنید. آنها هستند 15 تا 30 درصد کارآمدتر ، خنک تر اجرا می شود و بدون نگهداری برس به میزان قابل توجهی دوام می آورد. با این حال، هزینه های اولیه بیشتری دارند و در صورت شکست نیاز به تعمیر الکترونیکی تخصصی دارند.
• برای تاجران حرفه ای که ابزارها را روزانه کار می کنند، عمر موتور بیشتر ابزار بدون جاروبک و کاهش تعمیر و نگهداری اغلب توجیه کننده 20-40٪ حق بیمه قیمت . برای استفاده گاه به گاه خانگی، یک ابزار برس خورده با برس های کربنی قابل تعویض، کاربردی و مقرون به صرفه است.

حتی با گسترش فناوری براشلس، صدها میلیون موتور برس خورده در سراسر جهان در ابزارها، لوازم خانگی و تجهیزات صنعتی موجود باقی می‌ماند - برس‌های کربنی را به عنوان یکی از لوازم نگهداری پایدار برای دهه‌های آینده تبدیل می‌کنند.

نکاتی برای افزایش عمر برس کربن

با عادات صحیح، می توانید فاصله سرویس هر مجموعه برس کربن را به میزان قابل توجهی افزایش دهید و از سطح کموتاتور که روی آن کار می کند محافظت کنید:

• اجازه دهید موتور در 15 دقیقه اول پس از نصب برس جدید با بار کاهش یافته کار کند. این در صفحه تماس قرار می گیرد و از سایش ناهموار برس و کموتاتور جلوگیری می کند.
• شیارهای تهویه موتور را به طور منظم تمیز کنید. هر چند ماه یکبار گرد و غبار را با هوای فشرده خارج کنید - گرد و غبار انباشته شده گرما را به دام می اندازد و در صفحه برس جاسازی می کند. استفاده از انفجارهای کوتاه در 30 PSI یا کمتر برای جلوگیری از آسیب رساندن به سیم پیچ ها
• ابزار را بیش از حد بار نکنید. وادار کردن ابزاری بیش از ظرفیت آن، جریان را از طریق برس ها افزایش می دهد. اجازه دهید ابزار برش را با سرعت خودش انجام دهد نه اینکه آن را با فشار از مواد سخت عبور دهد.
• هر 6 تا 12 ماه یکبار برس ها را بررسی کنید در ابزارهایی که به طور منظم استفاده می شوند، یا هر زمان که عملکرد کاهش می یابد. گرفتن برس در 30 تا 40 درصد عمر باقی مانده بهتر از انتظار برای خرابی است که به کموتاتور آسیب می رساند.
• ابزار را در محیط خشک نگهداری کنید. رطوبت باعث می شود برس های کربن کمی متورم شوند و می تواند باعث خوردگی در سطح کموتاتور شود که هر دو باعث افزایش مقاومت تماس و تسریع سایش می شوند.
• هرگز از WD-40 یا روان کننده های روغن در نزدیکی کموتاتور استفاده نکنید. آلوده شدن ناحیه تماس برس با روغن باعث لعاب فوری سطح کموتاتور می شود و عملکرد برس را به شدت کاهش می دهد.