Cepillo electrico

La versión actual de la página aún no ha sido revisada por colaboradores experimentados y puede diferir significativamente de la versión revisada el 15 de octubre de 2020; las comprobaciones requieren 3 ediciones .

Una escobilla eléctrica , también escobilla de carbón , es un contacto eléctrico  deslizante que conduce la corriente eléctrica entre las partes fijas y las partes móviles de varios dispositivos eléctricos.

Por lo general, se utiliza para transmitir corriente eléctrica a los nodos giratorios [1] . Se utiliza con mayor frecuencia en motores eléctricos , generadores eléctricos de corriente continua y alterna, así como en resistencias variables y de corte, autotransformadores (LATR) con regulación suave de voltaje, colectores de corriente de vehículos electrificados ( trolebuses , tranvías , trenes subterráneos ), soportes giratorios.

Origen del nombre

Para operar muchos tipos de motores y generadores eléctricos , las bobinas del rotor deben estar conectadas eléctricamente para completar un circuito eléctrico . Esto se logró originalmente colocando un conmutador de cobre o latón o anillos colectores en el eje. Con la ayuda de resortes , se presionaban “cepillos” de alambre de cobre trenzado contra el colector o anillos .

La desventaja de tales cepillos es la conmutación poco confiable, ya que durante la operación se movieron de un segmento (placa) del colector al adyacente, cortocircuitándolos. El uso de " cepillos de alta resistencia " hechos de grafito (a veces con la adición de polvo de cobre) ayudó a resolver este problema . Aunque la resistencia eléctrica de las escobillas de grafito es más alta que la de las escobillas de metal, en decenas de miliohmios, es lo suficientemente baja como para transportar corrientes altas y lo suficientemente alta como para no cortocircuitar las placas colectoras adyacentes al cambiar.

El término "escobilla" para estos contactos deslizantes se ha mantenido para el nombre de escobillas de carbón.

Tecnología de pinceles

Ingredientes

La composición específica del material del cepillo depende de la aplicación. Por lo general, se utiliza polvo de grafito o carbón. Para aumentar la conductividad eléctrica y la resistencia mecánica , se agrega polvo fino de cobre en forma de cristales dendríticos finos obtenidos por el método electrolítico al polvo de grafito durante la fabricación [2] . El cobre rara vez se agrega al material de los cepillos diseñados para funcionar en dispositivos alimentados por corriente alterna. .

Al polvo obtenido tras la mezcla de los componentes se le añaden ligantes , principalmente resinas de fenol-formaldehído u otras resinas poliméricas o brea de alquitrán de hulla, y se mezclan para obtener brutos resistentes tras el prensado para su posterior cocción. También se pueden agregar a la mezcla polvos de otros metales y lubricantes sólidos, por ejemplo, disulfuro de molibdeno ( ) o disulfuro de tungsteno ( ). La composición específica de la mezcla depende de la aplicación y condiciones de operación de los productos.

Presionando la mezcla

La mezcla se presiona en un molde que consta de un punzón y una matriz en prensas mecánicas o hidráulicas. Al presionar algunos tipos de cepillos a través de un orificio en el punzón, se introduce en la mezcla prensada un conductor flexible hecho de alambre de cobre trenzado (el llamado alambre de derivación ), cuyo extremo está recubierto con polvo de cobre electrolítico. En aplicaciones críticas, es posible utilizar polvo de plata o alambre de cobre plateado [3] . Después del prensado, la pieza bruta del pincel sigue siendo muy frágil, y en la jerga profesional se denomina "pincel verde" ( eng.  green brush ).

Disparando pinceles húmedos

Los "cepillos en bruto" se someten a un tratamiento térmico (cocción) en una atmósfera protectora (normalmente una mezcla de hidrógeno y nitrógeno ) a temperaturas que alcanzan los 1200 °C. Este proceso se denomina sinterización o "horneado". Durante la sinterización, los aglutinantes orgánicos se queman parcialmente y se carbonizan parcialmente, formando una estructura de unión cristalina de grafito entre partículas de carbono, partículas de cobre y otros componentes. El tratamiento térmico se lleva a cabo de acuerdo con un ciclo de temperatura controlado con precisión , establecido para cada mezcla específica y el propósito específico del producto final.

Operaciones tecnológicas adicionales

Durante la sinterización, los espacios en blanco se contraen y se deforman. Para darles las dimensiones deseadas, se pulen . Algunos fabricantes de cepillos utilizan procesos adicionales para aumentar su durabilidad, por ejemplo, la impregnación de la superficie de contacto con aceites, resinas y lubricantes especiales.

Explotación

Debido a que los cepillos se desgastan, los productos de mantenimiento están diseñados para ser reemplazados.

Las escobillas de carbón son una de las partes menos costosas de un motor eléctrico. Por otro lado, son una parte importante de la longevidad ("vida útil") y el rendimiento del dispositivo en el que se utilizan.

Desarrollos prometedores

Cepillos de metal líquido

Se está investigando el uso de metales líquidos para establecer aplicaciones en pares de contactos deslizantes. La complejidad de este uso es la necesidad de retener el metal líquido (ya que los metales que son líquidos a bajas temperaturas suelen ser tóxicos o corrosivos) y la pérdida de energía por inducción.[ aclarar ] y turbulencia .

Cepillos de fibra de metal

Los cepillos de fibra de metal están actualmente en desarrollo [4] . Pueden tener una ventaja sobre la tecnología actual, pero aún no se han adoptado ampliamente.

Véase también

Notas

  1. ↑ Pero D. A. Capítulo 1. Información general sobre máquinas eléctricas sin contacto // Máquinas eléctricas sin contacto. - 2do. - M: Escuela Superior, 1990. - S. 9. - 416 p. : enfermo. — ISBN 5-06-000719-7 .
  2. ↑ Zanón, Matteo; Rampin, Ilaria; Breda, Alejandro; Bortolotti, Francesco. El comportamiento de sinterización de polvos de cobre electrolíticos y atomizados con agua  (inglés)  : revista. - 2015. - 5 de octubre.
  3. ↑ Zanón, Matteo; Nassuato, Mirko; Rampin, Ilaria; Echeberría, Juan; Martínez, Ane Maite. El comportamiento conductivo del cobre y los polvos de cobre recubiertos de plata  (inglés)  : revista. - 2014. - 23 de septiembre.
  4. ↑ Cepillos de fibra de metal y anillos colectores . www.dh-inc.com. Recuperado: 5 de noviembre de 2019.

Literatura

Enlaces