Щёточно-коллекторный узел

Щёточно-коллекторный узел

Щёточно-коллекторный узел - узел электрической машины, который обеспечивает электрическое сцепление цепи ротора с цепями, расположенными в неподвижной части машины. Представляет собой коллектор (набора контактов, расположенных на роторе) и щётки (скользящие контакты, находящиеся вне ротора и прижатых к коллектору).

В коллекторном электродвигателе щёточно-коллекторный узел одновременно решает две задачи:

• Используется в качестве датчика углового положения ротора (датчик угла) со скользящими контактами и

• переключателя направления тока со скользящими контактами в обмотках ротора в зависимости от углового положения ротора.

В бесколлекторных электродвигателях постоянного тока (вентильный электродвигатель) электронным вариантом щёточноколлекторного узла является датчик положения ротора и электронный переключатель направления тока в обмотках статора (инвертор).

В генераторах также одновременно выполняет две функции: является датчиком углового положения ротора со скользящими контактами и переключателем направления тока со скользящими контактами на токосъёмах (щётках) в зависимости от углового положения ротора, т. е. является механическим выпрямителем.

В бесколлекторных генераторах постоянного тока (синхронный генератор) обе задачи — и датчика углового положения ротора (по направлению и величине ЭДС), и переключателя направления тока на выходных зажимах (по направлению и величине ЭДС) осуществляет неуправляемый выпрямитель на диодах.

Кроме того, до середины ХХ в. широко применяли механические выпрямители, коллекторы которых вращались синхронными двигателями для выпрямления сетевого напряжения. Использовались для мощных потребителей, устанавливались на заводах по производству алюминия, на тяговых подстанциях железных дорог и, иногда, трамвая.

Недостатки

Щёточно-коллекторный узел является самым ненадежным компонентом электрических машин, поскольку скользящие контакты со временем сильно изнашиваются от трения. Для профессионального электроинструмента, например, щётки являются расходным материалом. Поэтому с технической и практической точки зрения боле выгодно использовать двигатели, не имеющие щёточно-коллекторный узел — вентильный электродвигатель и асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.

Щеточный контакт при нормальных условиях работы вызывает наиболее большое число отказов в работе электрических машин. Например, для коллекторных машин постоянного тока в среднем 25% отказов приходит из-за выхода из строя щеточно-коллекторного узла (в транспортных установках доля таких отказов достигает 44...66%).