Que sont les balais de moteur ?
1. Brosse moteur
Balai moteur est utilisé dans le collecteur ou la bague collectrice du moteur, comme corps de contact glissant pour exporter l'introduction du courant. Son rôle est principalement de frotter le métal tout en conduisant l'électricité, largement utilisé dans une variété de générateurs AC et DC, moteurs synchrones, batterie Moteurs à courant continu, anneau collecteur de moteur de grue, différents types de machines à souder et ainsi de suite.
Les brosses utilisées dans les premières machines sont généralement constituées de fil de cuivre multibrins. Les brosses en fil de cuivre de haute dureté rayeront la pièce lisse du collecteur et la rainureront., donc, il est nécessaire de traiter fréquemment la surface du collecteur. Et à mesure que les brosses en cuivre s'usent, la poussière et les débris des brosses peuvent se coincer entre les lames du collecteur, les court-circuiter et réduire l’efficacité de l’équipement. Utiliser des brosses en cuivre, donc, c'est le frottement métal sur métal, perte élevée, et des coûts de maintenance élevés.
Tandis que les balais de charbon, généralement constitué de carbone pur plus un agent solidifiant, performances de lubrification et bonnes performances de collecte de courant, et balai de charbon et friction métallique, il y a une perte, c'est un balai de charbon, usure plus uniforme que les brosses en cuivre, et le carbone mou sur la lame du collecteur endommage beaucoup moins, la génération d'étincelles est également moindre, en cours d'utilisation, remplacer le balai de charbon peut être, le métal ne nécessite aucun entretien, faibles coûts de maintenance et pratique.
Donc, il s'est avéré que les moteurs rotatifs modernes équipés de collecteurs utilisent presque exclusivement des balais de charbon, dont une partie peut être mélangée à de la poudre de cuivre pour améliorer la conductivité. Les balais métalliques en cuivre sont encore utilisés dans les jouets ou les très petits moteurs, ainsi que sur certains moteurs qui ne fonctionnent que par intermittence, comme les démarreurs de voiture.
Les moteurs et générateurs électriques souffrent d'un phénomène appelé “réaction d'induit”, dont l'un des effets est de changer la position idéale de l'inversion du courant dans l'enroulement à mesure que la charge change. Les premières machines avaient des brosses montées sur un anneau avec un manche. Pendant le fonctionnement, la position de l'anneau des balais devait être ajustée pour ajuster l'inversion afin de minimiser les étincelles provenant des balais. Ce processus a été appelé “secouer le pinceau”.
Avec le développement de la technologie, “brosses haute résistance” ont été inventés, c'est à dire. pinceaux constitués d'un mélange de poudre de cuivre et carbone. Ces balais peuvent automatiser le processus de commutation et minimiser les étincelles provenant des balais.. Bien que ces brosses soient décrites comme des brosses à haute résistance, la valeur exacte de la résistance de ces brosses dépend de la taille et de la fonction de la machine. En outre, les brosses haute résistance ne sont pas construites comme les brosses, mais sous forme de blocs de carbone avec des surfaces courbes pour épouser la forme du collecteur.
La taille d'un balai de charbon à haute résistance est beaucoup plus large que le segment d'isolation qu'il recouvre (et peut souvent s'étendre sur deux segments d'isolation sur des machines plus grandes). Donc, lorsque le segment du collecteur passe sous les balais, le courant qui y circule est plus doux que si le contact de la brosse en cuivre pur se rompait brusquement. De la même manière, la section en contact avec les balais présente une pente de montée en courant similaire. Ainsi, bien que le courant traversant les balais soit plus ou moins constant, le courant instantané à travers les deux pièces du collecteur est proportionnel à la surface relative en contact avec les balais.
Le rapport cuivre/carbone peut varier à des fins spécifiques. Les balais avec une teneur plus élevée en cuivre fonctionnent mieux à de très basses tensions et à des courants élevés., tandis que les balais à plus forte teneur en carbone fonctionnent mieux à haute tension et à faible courant..
Les ressorts sont souvent utilisés avec des balais pour maintenir un contact constant avec le collecteur. À mesure que les balais et le collecteur s'usent, le ressort pousse régulièrement les balais vers le collecteur. Finalement, les brosses s'usent suffisamment petites et suffisamment fines pour qu'un contact stable ne soit plus possible ou ne soit plus solidement maintenu dans le porte-balais, à quel moment les brosses doivent être remplacées.
Les câbles d'alimentation flexibles sont souvent connectés directement aux brosses, mais parce que le courant circulant à travers les ressorts de support provoque de la chaleur, cela peut entraîner un revenu du métal et une perte de tension du ressort.
Lorsqu'un moteur ou un générateur à collecteur utilise plus de puissance qu'un seul balai ne peut en conduire, plusieurs ensembles de porte-balais sont montés en parallèle sur la face du très grand collecteur. Ce montage parallèle répartit le courant uniformément sur tous les balais., permettant le retrait des balais défectueux et leur remplacement par des neufs même si la machine continue de tourner à pleine puissance et charge.
Haute puissance, les dispositifs de commutation à courant élevé ne sont pas aussi courants aujourd'hui car les conceptions d'alternateurs sont moins complexes, permettant un faible courant, bobines de champ tournant haute tension pour alimenter des bobines de stator à position fixe à courant élevé. Cela permet l'utilisation de très petits balais individuels dans la conception de l'alternateur.. Dans ce cas, les contacts tournants sont des anneaux continus, appelés bagues collectrices, qui ne change pas.
Les appareils modernes utilisant des balais de charbon sont souvent conçus pour ne nécessiter aucun entretien., ne nécessitant aucun réglage pendant toute la durée de vie de l'appareil, utilisant une fente de support de brosse à position fixe et un ressort de brosse combiné assemblage de câbles qui rentre dans la fente. Retirez les brosses usées et insérez de nouvelles brosses..
2. Angle de contact de la brosse
L'angle de contact des balais correspond à la manière dont les balais entrent en contact avec le collecteur.. Différents types de balais entrent en contact avec le collecteur de différentes manières. Puisque la dureté des balais en cuivre est la même que la dureté du collecteur, le rotor ne peut pas tourner vers l'arrière contre l'extrémité des balais en cuivre sans que le cuivre ne pénètre profondément dans le collecteur et provoque de graves dommages.
Donc, les brosses en cuivre en bandes/empilées établissent un contact tangentiel avec le collecteur uniquement, tandis que le treillis en cuivre et les brosses métalliques utilisent un angle de contact incliné pour contacter leurs bords à travers les languettes du collecteur qui ne peuvent tourner que dans une seule direction.. La douceur du balai de charbon lui permet d'établir un contact radial direct avec le collecteur sans endommager le ventilateur., permettant une inversion facile de la direction du rotor sans réorienter le porte-balai pour qu'il fonctionne dans la direction opposée.
Bien que jamais inversé, moteurs d'appareils courants utilisant des rotors bobinés, les collecteurs et les balais ont des balais à contact radial. Dans le cas de porte-balais réactifs, les balais de charbon peuvent être inclinés dans la direction opposée à celle du collecteur de sorte que le collecteur ait tendance à pousser contre le charbon pour obtenir un contact solide.
3, Plan de commutation
Le plan de commutation est le point de contact où les balais touchent le collecteur. Afin de conduire suffisamment de courant vers ou depuis le collecteur, la zone de contact du pinceau n'est pas une fine ligne, mais une tache rectangulaire à travers la section. Typiquement, les pinceaux sont suffisamment larges pour s'étendre 2.5 segments de collecteur. Cela signifie que deux segments adjacents sont connectés électriquement par les balais lorsqu'ils se touchent..
