מה זה מברשות פחמן ועיקרון העבודה של מברשת פחמן

מברשת הפחמן היא רכיב תעשייתי קטן מאוד. למרות שמברשת הפחמן קטנה, קשה להחליף את ערכה. מברשת הפחמן היא אחד החלקים החיוניים בתוך מנועים שונים. החומר העיקרי שלו הוא חומר פחמן, בעל תכונות מוליכות ומשמש להעברת זרם לרכיבים הדורשים תנועה סיבובית.

מברשת הפחמן המוקדמת ביותר הומצאה על ידי המדען הבריטי ג'וזף ווילסון סוואן בשנת 1867. עם התפתחותם של מנועים חשמליים וגנרטורים, מברשות פחמן הפכו בהדרגה לשימוש נרחב.

בסוף המאה ה-19 ותחילת המאה ה-20, נעשה שימוש במברשות פחמן ביישומים שונים. במגוון מכשירי חשמל תעשייתיים וביתיים, השימוש במברשות פחמןמאפשר למכשירים אלה להעביר זרם ולהשיג המרת אנרגיה חשמלית ותנועה מכנית.

הרכב מברשות הפחמן אינו קבוע. חלקם הם רק מברשת פחמן חשופה, חלקם מברשות פחמן וחוטי פחמן, חלקם מברשות פחמן, חוטים, מחברים, חלקם מברשות פחמן, חוטים, קפיצים, מחברי מתכת, וחלקם מברשות פחמן, מחזיקי מברשות מתכת/מחזיק מברשות פלסטיק. אבל החלק המרכזי שלו הוא ראש מברשת הפחמן, שמוצג לרוב בצורה מרובעת.

עקרון העבודה של מברשות פחמן הוא בעיקר על ידי העברת אנרגיה או אותות בין החלק הקבוע לחלק המסתובב של מכונות מסתובבות כגון מנועים או גנרטורים.
המברשת פחמןהוא להוסיף זרם חיצוני (זרם עירור) לרוטור המסתובב דרך מברשת הפחמן (זרם קלט); להכניס את המטען הסטטי על הפיר הגדול לכדור הארץ דרך מברשת הפחמן (מברשת פחמן הארקה) (זרם פלט); אל הפיר הגדול (האדמה) מובל למכשיר ההגנה להגנת הארקה של הרוטור ומדידה של המתח החיובי והשלילי של הרוטור לאדמה; שינוי כיוון הזרם (במנועי קומוטטור, המברשות ממלאות גם תפקיד של קמוטציה).

גרפיט טבעי

גרפיט טבעי הוא חומר הגלם העיקרי של מברשת פחמן מסוג זה. הקלסר עשוי אספלט או שרף, שנאפה או מושחת ב-1000 מעלות. לסוג זה של מנוע יש ביצועי שימון טובים וביצועי איסוף זרם. רובם משמשים בטבעות אספנים של מנועי DC קטנים ובינוניים ומחוללי טורבינות מהירים הפועלים בצורה חלקה.

גרפיט מתכתי

החומרים העיקריים של מברשת פחמן מסוג זה הם נחושת אלקטרוליטית וגרפיט. בהתאם לצרכים, לעיתים נעשה שימוש במתכות אחרות כגון אבקת כסף (המשמשת במכשירים מדויקים ויקרה מאוד), אבקת אלומיניום, אבקת עופרת וכו'. הוא מתאים למנועי מתח נמוך עם עומס גבוה ודרישות תנועה נמוכות (כגון מנועי מתנע לרכב וכו').

גרפיט אלקטרוכימי

המרכיבים העיקריים הם חומרי אבקת פחמן שונים כגון פחמן שחור, קוק וגרפיט, המומרים לגרפיט מלאכותי מיקרו-גבישי לאחר טיפול בטמפרטורה גבוהה ב-2500 מעלות. לסוג זה של מברשת פחמן יש תכונות משובחות ושימון עצמי מעולות, והיא נמצאת בשימוש נרחב במנועי AC ו-DC שונים.

מברשות פחמןממלאים תפקיד מפתח במנועי DC מוברשים. התפקיד העיקרי של מברשות פחמן הוא להעביר זרם. כאשר מנוע ה-DC המוברש מופעל, הזרם נכנס לסטטור מאספקת החשמל ומועבר לסליל על הרוטור דרך מברשות הפחמן. מברשות הפחמן מגע עם הרוטור המסתובב מכניס זרם לתוך הסליל, ובכך מייצר שדה מגנטי, המקיים אינטראקציה עם השדה המגנטי של הסטטור כדי לדחוף את הרוטור להסתובב.
ולמברשת הפחמן יש גם תפקיד של שיפור ניצוצות. ניצוצות וקשתות עלולים להיווצר עקב שידור וניתוק זרם. לחומרי הגרפיט השונים המשמשים במברשות הפחמן יש מוליכות חשמלית טובה ועמידות בפני שחיקה, מה שיכול להפחית ביעילות ניצוצות וקשתות במנוע.

בעת החלפת מברשות פחמן, יש לקחת בחשבון גורמים כמו בלאי, אורך וצורה. ככל שזמן השימוש במנוע גדל, החיכוך בין מברשת הפחמן לרוטור יגרום לדרגה מסוימת של בלאי של מברשת הפחמן. הבלאי של מברשת הפחמן ישפיע על הביצועים והיציבות של המנוע.
באופן כללי, כאשר מברשת הפחמן מופיעה: יש להחליף אותה כאשר:

1. בלאי חמור (פחות מ-1/3 מהאורך המקורי);
2. נזק חמור;
3. משטח המגע בין מברשת הפחמן לטבעת ההחלקה הוא פחות מ-70%, ולכן יש להחליף את מברשת הפחמן בחדשה. אם אורך מברשת הפחמן אם היא קצרה מדי, ייתכן שהרוטור לא יהיה נגיש, מה שיגרום לזרם לא לזרום בצורה חלקה וישפיע על פעולתו הרגילה של המנוע.
בנוסף, אם מברשת הפחמן שבורה או מעוותת, יתרחש מגע לקוי, ויש להחליף את מברשת הפחמן בחדשה. תרחישי יישום שונים ותדירות השימוש ישפיעו על תדירות החלפת מברשת הפחמן. אם הזרם אינו יציב או מתרחש רעש חריג במהלך השימוש בציוד, זה עשוי להיות גם אות לכךלהחליף את מברשת הפחמן.