Glidende kontakt
Skyvekontakter oppretter en elektrisk forbindelse til bevegelige deler. Eksempler er karbonbørster og kommutatorer til motorer, strømoppsamlere ( kontaktstrimmel / luftledning ), glideringssystemer eller roterende brytere og potensiometre .
I likhet med glidelager består glidende eller glidende kontakter alltid av to materialer med forskjellig hardhet. Kobber / grafittkoblingen brukes vanligvis til høy effekt og spenning , mens edle metaller også brukes til svært lave krefter og signaloverføringer.
Rotasjonsbrytere for signalformål bruker materialer som messing , kobber eller også sølv , palladium og gull ; Med disse er fokuset ikke på slitasje, men på god kontakt og lav kontaktmotstand.
De makroskopiske og mikroskopiske prosessene ved en glidende kontakt med og uten strømstrøm er fundamentalt forskjellige. Elektromigrasjon spiller en rolle , spesielt med likestrøm og metall / metall-sammenkobling .
historie
I 1833 bygde William Ritchie en maskin der fjærer laget av kobber ble brukt som kraftoverføringselement. I 1884 dukket det opp et patent der børstebørster ble nevnt. Denne formen for glidekontakt var også fadderen for navnet på denne komponenten, som fortsatt brukes over hele verden i dag - karbonbørste .
Imidlertid ble det snart anerkjent at kobber som et glidende kontaktmateriale har dårlig levetid. Sterk gnistdannelse forårsaker høy slitasje på både kontaktbørstene og kommutatoren .
I 1885 publiserte professor George Forbes et patent som foreslo karbon for å overføre elektrisitet i glidende kontakter.
Det tok imidlertid til begynnelsen av det 20. århundre før denne ideen ble implementert kommersielt. Senest med utviklingen av elektriske jernbaner endte tiden med kobberbørstebørster. Den økonomiske utviklingen i viktige industrisektorer som stål eller gruvedrift, eller av globale selskaper som Siemens, AEG, BBC hadde ikke vært mulig uten elektriske stasjoner med kullbørster som glidende kontakt.
Kullbørster brukes hovedsakelig i elektriske motorer (såkalte universalmotorer , f.eks. I vaskemaskiner, støvsugere, elektriske håndholdte enheter), men også på portalkraner, pariserhjul, karuseller osv. Med strømavtagere av elektriske jernbaner kalles de kontaktstrimler , med potensiometere kalles de glidere .
Små likestrøm elektriske motorer i CD-spillere , kassettbåndspillere etc. derimot har ofte edelmetallbørster.
Fordeler og ulemper med grafitt
Grafitt har følgende fordeler fremfor metallglidematerialer:
- elektrisk ledningsevne øker med temperaturen
- lav friksjon på grunn av lagdelt arrangement av krystallplanene av grafitt
- ingen smelting, derfor ingen tendens til å sveise med det motsatte materialet
- lav tetthet
- miljøvennlig
- god kjemisk bestandighet
Ulempen er den halvledende egenskapen til grafitt, dette forårsaker et visst spenningsfall selv med små strømmer, som imidlertid ikke øker vesentlig med høyere strømmer. Dette forhindrer bruk av grafittglidekontakter for svært lave spenninger eller for måleformål. I potensiometre for vinkelmåling, i akselerasjons- eller trykksensorer så vel som i små DC-motorer med lav driftsspenning, brukes glidekontakter av edelt metall .
Kullbørster på motorer danner en såkalt patina på kobbersamleren eller slipepartneren . Dette mørkebrune laget er ikke en feil eller en urenhet, men fargen er karakteristisk for den gode tilstanden til en samler eller glidering. Hvis den derimot er delvis svart, indikerer dette overdreven børstebrann eller delvis løftede børster.
Skyvekontakter i grafitt: produksjon og krav
Produksjonen av karbonbørster eller glidende kontaktstykker for grafitt begynner med valg og bearbeiding av råvarene: I tillegg til naturlig grafitt brukes kunstig grafitt, koks , kullsvart og tonehøyde . Etter blanding av komponentene og formingsprosesser oppstår det en brann ved opptil 3000 ° C, noe som spiller en viktig rolle for å sette egenskapene til sluttproduktene. Etterbehandlinger som impregnering med harpiks eller tilsetning av metallkomponenter tillater ytterligere modifikasjon. Fremgangsmåter for fjerning gir deretter komponentene sin endelige kontur. Se også karbonbørste .
Temperatur, strøm , fuktighet , motroterende materiale, kontakttrykk og omgivelsesforhold er de viktigste parametrene som påvirker kjøreegenskapene til elektriske skyvekontakter.
Bruksområder for elektriske skyvekontakter
De viktigste bruksområdene er:
- stasjonære likestrømstasjoner fra noen få watt til noen megawatt
- Jernbanetrekkmotorer i langdistanse og lokal trafikk,
- Slip-ring motorer og generatorer , f.eks. B. kraftverk eller vindturbiner,
- Lavspenningsmotorer, inkludert aktuatorer på maskiner og motorkjøretøyer (f.eks. Vifter, vindusviskere)
- Små og mikromotorer i husholdningsapparater og lyd- og videoopptaks- og avspillingsenheter
- Samlere for elektriske skinnebiler
- Glidekontakter for flytting av strømforbrukere (portalkraner, karuseller osv.)
- Potensiometere , glidere, vinkelsensorer, akselerasjonssensorer, inkrementelle kodere