Электрические щетки (электрощетки)

Щетки электрических машин представляют собой специальные электропроводящие детали токосъемного устройства, которое применяют для подвода и отвода тока на коллекторах и контактах, кольцах электрических вращающихся машин.

В первых образцах электрических машин снятие напряжения или тока с вращающихся частей производилось посредством пучка проволок, напоминавшего по внешнему виду метлу или щетку. Это название токосъемного устройства настолько укоренилось, что осталось и до сих пор, хотя уже более 60 лет такие устройства, состоящие из набора проволок, не применяются. В дальнейшем электрощетки для электродвигателя стали изготовляться из медной фольги или сетки, свернутых в виде рулона прямоугольного сечения. Такие электрощетки сохранились в эксплуатации на старых типах электродвигателей до настоящего времени, однако изготовление их прекращено. В качестве электрощеток предлагалось также применять пружины и ролики, однако этот тип электрощеток распространении не получил. Медносетчатые и фольговые щетки можно считать первыми представителями современных электрощеток ЭГ и МГ.

Задачу выбора электрощеток приходится решать в трех следующих случаях: при проектировании новой электрической машины, при переводе эксплуатируемой машины на новый режим работы, когда ранее применявшиеся электрощетки перестают обеспечивать нормальное функционирование узла токосъему н и случае, часто встречающемся при эксплуатации импортных машин, когда установленный на работающем двигателе комплект электрощеток износился, а другого комплекта электрощеток этой же марки в распоряжении обслуживающего персонала не имеется.

Основным критерием правильного выбора электрощеток является обеспечение электрическими машинами требуемого режима работы сопряженного с ними технологического оборудования при минимальных расходах на обслуживание и ремонт этих машин. Сформулированные условия окажутся выполненными, если электрощетки будут удовлетворять ряду требований, главнейшими из которых являются следующие:

1. электрощетки должны надежно осуществлять коммутационный процесс электрических машин и не вызывать искрения, связанною с переключением токов в замыкаемых секциях обмоток;
2. электрощетки должны обеспечивать надежный контакт с вращающимися элементами электрических машин и не вызывать искрения, связанного с нарушением этого контакта;
3. электрощетки должны вызывать минимальные потери энергии в скользящем контакте;
4. электрощетки должны обладать достаточной механической прочностью, исключающей возможность их разрушения;
5. материал, из которого изготовлены шетки, должен обладать возможно большей износоустойчивостью, обеспечивать сохранность поверхностей скольжения коллекторов и контактных колец и не вызывать износа этих поверхностей.

Конструкция электрощетки

Графитовая щетка и все элементы на коллекторе (а), на контактном кольце (б):
1 - поверхность графитовой щетки контактная;
2 - поверхность графитовой щетки верхняя;
3 - верх графитовой щетки;
4 - ось графитовой щетки;
5 - край графитовой щетки набегающий;
6 - край графитовой щетки сбегающий;
7 - грань графитовой щетки лицевая передняя;
8 - грань графитовой щетки лицевая задняя;
9 - грань графитовой щетки внутренняя;
10 - грань графитовой щетки наружная;
11 - токопровод графитовой щетки;
12 - накладка графитовой щетки;
13 - наконечник;
t - тангенциальный размер графитовой щетки;
a - аксиальный размер графитовой щетки;
r - радиальный размер графитовой щетки.

Основные марки электрощеток

Марка электрощетки	Область применения электрощетки
ЭГ4	Эл. машины постоянного тока до 750V общего назначения, гребные двигатели, приводы вентиляторов, машины универсального назначения, турбогенераторы и гидрогенераторы.
МГ3К	Электрические машины постоянного тока малой и средней мощности с напряжением питания до 48V, вспомогательные автомобильные электродвигатели постоянного тока.
Г4К	Универсальные коллекторные двигатели постоянного тока бытовой техники, электродвигатели типа Шраге-Рихтор.
ЭГ13	Генераторы постоянного тока для автомобилей и тракторов.
М1 М1А	Синхронные генераторы, одноякорные преобразователи, асинхронные двигатели с фазным ротором, зарядные генераторы напряжением 20-60V, генераторы переменного тока автотракторного оборудования, А- автомобильные.
ЭГ14	Мощные генераторы и электродвигатели с неравномерными нагрузками (электрооборудование прокатных станов), тяговые двигатели тепловозов, приводы вентиляторов, эл. машинах универсального назначения, крановые двигатели.
МГС5	Генераторы, преобразователи, токосъемники, электродвигатели и стартеры авиационной техники, стартеры автотракторного оборудования напряжением до 24V.
ЭГ2А	Тяговые и вспомогательные электродвигатели тепловозов и электровозов, промышленного транспорта, генераторы и двигатели с резко выраженной неравномерной нагрузкой (прокатное электрооборудование).
МГС51	Стартеры для автомобилей и тракторов напряжением до 24V.
ЭГ61АК	Электрические двигатели напряжением до 500V для магистральных электровозов.
МГС20	Стартеры автомобильные и тракторные напряжением до 12V.
ЭГ841К	Тяговые и вспомогательные двигатели городского транспорта, метрополитена, тяговые двигатели мотор-колёс автосамосвалов большой грузопдъёмности.
МГСО	Электрические машины постоянного тока напряжением до 12V, стартеры для автомобилей и тракторов напряжением до 12V, токосъёмники, в т.ч. с кольцевыми коллекторами.
МГСО1	Электрические машины постоянного тока напряжением до 12V, стартеры для автомобилей и тракторов напряжением до 12V, токосъёмники, в т.ч. с кольцевыми коллекторами.
ЭГ141	Тяговые и вспомогательные электрические машины железнодорожного и городского транспорта, а также эл. машины общепромышленного назначения.
ГО	Электродвигатели исполнительных механизмов автомобилей и тракторов.
ЭГ8	Универсальные высокооборотные электродвигатели, электромашинные усилители поперечного поля, электрические машины постоянного тока с затруднёнными условиями коммутации.
СГО	Электрические машины малой мощности, микродвигатели.
611ОМ	Турбогенераторы, электрические машины постоянного тока напряжением от 110V с лёгкими условиями коммутации.
Г3	Эл. машины постоянного тока напряжением до 220V, генераторы, сварочные генераторы, синхронные генераторы, асинхронные двигатели с фазным ротором и одноякорные преобразователи.
ЭГ73	Генераторы большой мощности с тяжёлыми условиями коммутации.
ЭГ74	Эл. машины постоянного тока с тяжелыми условиями коммутации и резко выраженной неравномерностью прикладываемых нагрузок.
Г20	Электрические машины постоянного тока и коллекторные машины переменного тока с низким значением трансформаторной и реактивной ЭДС, двигатели однофазные и многофазные коллекторные для текстильной промышленности.
МГ	Асинхронные двигатели с фазным ротором, стартеры напряжением до 6V, электрические машины постоянного тока напряжением до 12V с высокой плотностью тока в скользящем носителе и малой окружной скоростью (сварочные генераторы).
Г22	Универсальные электродвигатели постоянного тока, в том числе бытовой техники, двигатели Шраге-Рихтера и двигатели постоянного тока малой мощности с затрудненными условиями коммутации.
МГ4	Асинхронные двигатели с фазным ротором, синхронные генераторы, электрические машины постоянного тока с напряжением до 40V.

Маркировка электрощеток

В соответствии с ГОСТ 2332-75 производится следующая маркировка электрощеток на изделиях.

Марка	Условное обозначение марки на изделии	Вид щетки	Преимущественная область применения
Г20 Г21 Г12	20 34 32	Угольнографитные	Генераторы и двигатели с облегченными условиями коммутации и коллекторные машины переменного тока
Г3 611М 611ОМ	43 88 56	Графитные	Генераторы и двигатели с облегченными условиями коммутации и контактные кольца
ЭГ2А ЭГ2АФ ЭГ4 ЭГ8 ЭГ14 ЭГ51 ЭГ61 ЭГ71 ЭГ74 ЭГ74АФ ЭГ85	12 68 14 18 41 51 61 71 74 79 85	Электрографитированные	Генераторы и двигатели со средними затрудненными условиями коммутации и контактные кольца
М1 М3 М6 М20 МГ МГ2 МГ4 МГ64 МГС5 МГСО	81 83 86 93 17 82 19 91 9 21	Металлографитные	Низковольтные генераторы и контактные кольца

Типы электрощеток

К1	К1-1	К1-2	К1-3	К1-4	К1-5	К1-7
К1-8	К2-3	К3-2	К3-3	К3-8	К4-2	К6-3
К6-8	К8	К8-2	К8-3	К8-4	К8-5	К8-8
К10-4	К11-3	К11-4	К11-8	К12-3	К12-8	К13-2
К14	К14-1	К14-5	К16-2	К20-8	К21-3	К23-4

Типы накладок

НК-1

НК-2

НК-3

НК-4

НК-5

НК-6

НК-7

НК-8

Типы наконечников

В	П	Ф	Д
ВГ	ПГ	ФГ	ДГ