Износы и повреждения коллекторов, контактных колец и щеточного механизма электрических машин

Коллекторы относятся к так называемым «слабым» узлам электрических машин. В работе указано, что у 85% обследованных поврежденных якорей наблюдался износ коллектора и только у 10% — повреждение обмотки. Во время работы коллекторы электрических машин изнашиваются, на их пластинах возникают риски и канавки и наблюдается биение рабочей поверхности. Биение поверхности коллектора, кроме износа, может вызываться «игрой» отдельных пластин при значительном износе коллектора и при ослаблении его прессовки.

Большое влияние на износ коллекторов оказывают условия работы (степень искрения, нагрев в контакте и др.), скорость скольжения и величина давления щеток на поверхность, плотность тока в щетках. При чрезмерном нажатии щеток резко увеличивается сила трения между щетками и коллектором, что приводит к повышенному нагреву и износу его поверхности (механический износ). В случае слабого нажатия щеток между щетками и коллекторными пластинами возникает интенсивное искрение, что приводит к быстрому износу коллекторных пластин (электрический износ). При правильной установке на нейтраль искрение щеток в процессе эксплуатации возникает из-за их вибрации при взаимодействии с изношенной поверхностью коллектора, при выступании пластин коллектора и при появлении овальности поверхности коллектора.

В процессе эксплуатации также наблюдается замыкание пластин на корпус и между собой, подгорание и выступание миканитовой изоляции между пластинами. Замыкание пластин коллектора на корпус наиболее часто наблюдается в электрических машинах старых конструкций при пробое изоляционных конусов, а замыкание между пластинами — при загрязнении коллектора медноугольной пылью, а также при пробое изоляции между пластинами и при механическом повреждении поверхности пластин. Кроме того, в процессе эксплуатации наблюдается отпайка проводов обмотки якоря от коллектора. В основном это бывает при некачественной пайке проводов во время изготовления электрической машины.

У контактных колец электрических машин наиболее часто изнашивается рабочая поверхность, возникают царапины, шероховатости пли пятна от подгорания. Вследствие износа также возникает биение поверхности контактных колец.

Сравнительно часто в электрических машинах старых конструкций наблюдается нарушение контакта между выводной шпилькой и контактными кольцами или повреждение изоляции шпилек контактных колец. Довольно часто наблюдаются случаи загрязнения поверхности между контактными кольцами, что вызывает перекрытие изоляции между ними электрической дугой.

Основными неисправностями щеточного механизма являются обгорание или механическое повреждение обойм, потеря пружинами своих свойств, ослабление затяжки в контактных соединениях, наличие трещин в траверсах и повреждение изоляции пальцев щеткодержателей. Из всех деталей щеточного узла наиболее подвержены износу щетки. Особенно быстро изнашиваются щетки при больших токовых нагрузках, встречающихся у вращающихся сварочных преобразователей и сварочных генераторов. В результате износа щеток по высоте уменьшается нажатие на них пружин, т. е. нажатие в контакте между щеткой и коллектором или контактным кольцом, в результате чего между щеткой и коллектором или кольцом возникает интенсивное искрение, которое приводит к ускорению процесса износа как щеток, так и коллектора.