Chổi than là một bộ phận dùng để dẫn dòng điện giữa phần tĩnh và phần quay của động cơ. Trong máy phát điện hoặc động cơ, cổ góp quay trên một trục và chổi than cố định chạy trên đó để cho phép dòng điện chạy qua và hoàn thành một mạch điện.
Lịch sử hình thành chổi than
Ban đầu, chổi than được làm bằng dây và trông giống như chổi than thép tiêu chuẩn. Tuy nhiên, chổi than sắt có xu hướng làm mòn cổ góp và gặp phải các vấn đề khác về thời gian chạy. Sự ra đời của than chì đã cung cấp chổi than cho phép dòng điện chuyển dịch đồng đều hơn giữa các đoạn cổ góp. Chổi than chì cũng ít hao mòn, tiết kiệm cổ góp. Hơn nữa, việc bao gồm các chất phụ gia đặc biệt trong than chì có thể giúp bôi trơn kết nối và than chì nói chung được điều chỉnh để phù hợp với nhu cầu vận hành cụ thể.
Tính linh hoạt của cacbon (tức là than chì)
Chổi than có 4 loại chính: than chì cacbon, than chì điện, than chì và than chì kim loại. Loại vật liệu phù hợp với nhu cầu của động cơ hoặc máy phát điện cũng như môi trường hoạt động. Chổi than được tùy chỉnh dựa trên kích thước, góc xiên, vị trí, ống than và thiết bị đầu cuối, tấm và đỉnh cứng, và các tính năng đặc biệt khác. Nói chung là có thể dễ dàng chế tạo chổi than cho từng loại công việc khác nhau một cách đơn giản.
Các lựa chọn chổi than cho động cơ điện
Chổi than được phân loại dựa trên quy trình sản xuất, loại cacbon và các thành phần khác. Các loại chổi than là: than chì, Chổi than điện phân, graphit và graphit kim loại.
Than chì
Chổi than chì carbon cho động cơ điện là một trong những loại chổi than lâu đời nhất. Chúng được làm bằng vật liệu có độ bền cao, nhưng thường bị giới hạn ở mật độ dòng điện thấp hơn trên các máy cũ hơn, tốc độ chậm hơn. Ma sát cao với loại vật liệu này làm cho nó không thích hợp để sử dụng ngày nay trên cổ góp.
Chổi than điện phân
Độ bền và mật độ là điểm khác của chổi than điện phân. Chổi than này được pha thêm tạp chất để tạo nên sự khác biệt. Kết quả là khả năng chuyển mạch vượt trội, hiệu suất ở sử dụng nhiệt độ cao/độ ẩm thấp và do đó, tuổi thọ cao hơn. Các phương pháp xử lý có thể cho phép vật liệu điện cực hoạt động tốt trong nhiều môi trường bị ô nhiễm.
Chổi than chì
Chổi than chì được phân lớp bằng than chì liên kết với nhựa thông để tạo thành vật liệu chổi than nhiều lớp. Khả năng ăn mòn được kiểm soát và chất lượng tuyệt vời của chúng trên cả cổ góp và vòng trượt là đặc điểm của những chiếc chổi than chì này. Đặc tính trượt nhanh của chổi than chì có lợi trong việc bảo vệ cổ góp hoặc vòng trượt trong quá trình hoạt động trong môi trường bị ô nhiễm. Độ hấp thụ thấp và mật độ cao hơn của chúng có giá trị trong việc giảm luồng cổ góp được tìm thấy trong môi trường bị ô nhiễm.
Chổi than chì pha kim loại
Chổi than chì kim loại dùng cho động cơ điện thường được làm từ than chì tự nhiên và bột kim loại mịn. Đồng là phổ biến nhất, nhưng bạc, thiếc và chì đôi khi được sử dụng. Chổi than chì kim loại lý tưởng cho nhiều ứng dụng do điện trở suất thấp. Chổi than chì kim loại được sử dụng trên cổ góp của máy phát điện mạ có mật độ dòng điện cao áp và thấp. Chúng hoạt động trên các vòng dây quấn roto của động cơ cảm ứng, nơi mật độ dòng điện chổi than cao cũng được tìm thấy. Chổi than chì kim loại được sử dụng với chổi nối đất vì độ tiếp xúc thấp.
Các loại chổi than
Thuật ngữ “carbon brush” hay còn gọi là chổi than đã xuất hiện trong lịch sử kỹ thuật điện với sự thay đổi đối với vật liệu thực sự được làm từ dây đồng, trông giống như bàn chải, thành than chì và carbon. Bàn chải carbon đã được phát triển trong nhiều thập kỷ. Ngày nay, chúng vẫn là phần cứng không thể thiếu đối với máy điện một chiều.
Các thiết kế của chổi than
Chổi than một mảnh, thể rắn: Chổi than rắn là loại chổi than đơn giản nhất được sử dụng trên các máy cơ bản nhất mà ít hoặc không cần quan tâm đến điện và/hoặc cơ học.
Chổi than kèm lò xo: Những chổi than này còn được gọi là “lò xo nạp” vì lò xo đi kèm được sử dụng để tải cacbon trong chổi than.
Chổi than tách: Các ống lót phân chia được thiết kế bằng cách tập hợp 2, 3 hoặc nhiều mảnh chổi than vào một ống, dẫn đến tiếp xúc điện và cơ học tối ưu. Việc tách chổi than cho phép tạo ra nhiều điểm tiếp xúc điện hơn giữa bề mặt chổi than và cổ góp và phân bố đều áp suất hoặc khả năng “trượt” tốt hơn. Các đầu than có thể được giữ với nhau bằng một kẹp đinh tán, tuy nhiên, trong hầu hết các ứng dụng hiện đại, chúng được dán vào một đầu cứng bằng cao su.
Cách khắc phục sự cố với chổi than
Chức năng chính của chổi than là dẫn dòng điện tới cổ góp quay của động cơ. Để chổi có thể thực hiện được công việc của mình, nó cần sự trợ giúp của các bộ phận liên quan khác trong khung chổi, bề mặt cổ góp và môi trường xung quanh. Chổi cần tiếp xúc sát với cổ góp để có tuổi thọ cao, hiệu suất tốt và không phát ra tia lửa.
Nếu hiệu suất của chổi than không làm bạn hài lòng, có những điều bạn có thể kiểm tra:
- Kiểm tra bất kỳ yếu tố bên ngoài nào như rung động của máy, quá tải, nguồn cung cấp không khí bị ô nhiễm hoặc động cơ không đủ thông gió.
- Kiểm tra tình trạng của cổ góp và bi.
- Kiểm tra các cực của stato và cuộn dây. Chúng có được kết nối đúng cách không?
- Kiểm tra giao hoán và các cuộn dây chính.
- Kiểm tra điện trở cách điện.
- Kiểm tra tất cả các chổi than:
- Tất cả đều giống nhau, tiếp xúc tốt, không bị cháy, nứt hoặc quá ngắn.
- Tự do di chuyển trong ngăn chứa chổi than, không bị dính, không bị lỏng hoặc các đầu nối lỏng lẻo.
- Độ rung chổi than tối thiểu.
- Lực lò xo đúng và bằng nhau.
- Cách đều nhau theo chu vi xung quanh cổ góp.
- Giá để chổi than được đặt đúng cách.
- Không có tiếng kêu bị sờn hoặc bằng chứng về việc dòng điện đang chạy qua lò xo hoặc giá đỡ chổi than.
- Mật độ dòng điện thích hợp cho loại chổi than đó.
Để biết áp suất lò xo thích hợp, hãy xem biểu đồ bên dưới.
| Loại ứng dụng | Áp lực chổi than |
| Công nghiệp chung | 2 đến 4 lb / in2 (13,8 đến 27,6 kPa) |
| Động cơ kiểu cối xay | 3 đến 5 lb./in2 (20,7 đến 34,5 kPa) |
| Dịch vụ đường sắt | 3,5 đến 9 lb / in2 (24,1 đến 62,1 kPa) |
