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Kohlebürsten
 

Kohlebürsten gibt es seit der Entwicklung der ersten Stromwendermaschinen um 1870.
Angesichts der fortschreitenden Entwicklung vom bürstenbehafteten DC- Antrieb hin zu bürstenlosen Konzepten sollte man meinen, dass Kohlebürsten ein sterbendes Produkt sind. Doch Totgesagte leben bekanntlich oftmals länger. Selbst „bürstenlose“ AC-Antriebe benötigen oftmals eine Kohlebürste zur Ableitung der kapazitiven Wellenströme.

Verfeinerte Rezepturen, angepasste Imprägnierungen und intelligente Lösungen im Zusammenhang mit Bürstenhaltern haben in den vergangenen Jahren die Lebensdauer von Kohlebürsten in die Höhe getrieben und damit auch dem Gleichstrommotor zu einem besseren Ansehen verholfen. Bürstenstandzeiten von 20.000 Stunden stellen heute bei vielen Anwendungen kein Problem mehr dar.

Mehr als 500 verschiedene Standardwerkstoffe aus bis zu 10 Werkstoffklassen bieten die namhaften Kohlenstoffhersteller ihren Kunden zur Problemlösung an. Und es werden immer noch jährlich mehr. Verbunden mit unterschiedlichsten Bürstenausführungen ergibt sich für den Anwender eine kaum mehr zu überblickende Produktvielfalt, aber auch die Chance einer kunden- oder anwendungsspezifischen Problemlösung. In enger Zusammenarbeit mit den Motorherstellern werden die optimalen Lösungen herausgefiltert.

Kohlebürsten sind keramische Kohlenstoffwerkstoffe, die aus kohlenstoffhaltigen Rohstoffen wie Koks, Grafit, Ruß, Pech oder Harz aufbereitet werden. Metalle sorgen z. B. in Bürsten für Niederspannungsantriebsmotoren für den geeigneten Spannungsabfall.

In diversen Prozessschritten mit Temperaturbehandlungen bei bis zu 3000 °C werden die für die jeweiligen Anwendungen passenden Kohlenstoffwerkstoffe hergestellt. Nachbehandlungen mit Metallen, Ölen oder Wachsen können sich optimierend auf das Laufverhalten auswirken. Die Bürstenausführung, z. B. Block- oder Zwillingsbürste, kann unter anderem entscheidend für das Kommutierungsverhalten der Bürsten sein. Die gesamte Herstellung kann bis zu einem Jahr in Anspruch nehmen.

Im Laufe der letzten Jahrzehnte sind an die Kohlebürsten neue Anforderungen gestellt worden. Neben der selbstverständlichen Beherrschung des Kommutierungsvorganges auf DC- Motoren, stehen heute schwierige Umweltbedingungen wie chemische Einflüsse, hohe oder niedrige Luftfeuchtigkeit oder Belastungsprobleme vermehrt im Fokus.

In Zeiten von Reduzierung des Wartungspersonals kommt der Interpretation von Kommutator- oder Ringoberflächen und der Kohlebürsten selbst eine gestiegene Bedeutung zu. Richtig angewendet, sind Kohlebürsten ein guter Indikator für den Maschinenzustand bzw. geben Hinweise für geeignete Abhilfemaßnahmen.

 
Einige Beispiele:
   


Zu geringe Auslastung des Motors bzw. zu geringe Kollektortemperatur führt zu sogenannter Riefenbildung und Kollektorangriff. Der optimale Temperaturbereich liegt bei 60 bis 90 °C.

Abhilfe kann über die Anpassung der Bürstenanzahl oder Modifikation der Lüftung erreicht werden.

   

Schwierige Umgebungsbedingungen, wie z. B. hervorgerufen durch Gase von Laugen oder Säuren, Öle, Silikon, Staub usw. stellen erhöhte Anforderungen an die Kohlebürsten-werkstoffe.
Hoher Verschleiß und Kollektorangriff sind oft die Folge unsachgemäßer Werkstoffauswahl.

Abhilfe schaffen oftmals geänderte Kühlluftzuführungen bzw. filmregulierende Werkstoffe.

   

Diese trapezförmigen Anbrennungen an den Lamellenkanten sind ein typisches Indiz für mangelhafte Kommutierung.
Auslöser können Wicklungsschäden, falsch justierte Wendepole oder eine falsche Stellung der Bürstenbrücke sein.

   
Blankgescheuerte Seitenflächen der Kohlebürsten und beschädigte Stromseile sind ein Indiz für Bürstenschwingungen.
Diese werden durch zu großen Halterabstand, Unrundheit des Kollektors, zu glatte Kollektoroberfläche oder externe Schwingungen getriggert.

Mit freundlicher Unterstützung der Fa. Schunk Kohlenstofftechnik GmbH

http://www.schunk-group.com

 

 

 

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01.06.2010
Wechsel in der Vertriebsleitung
Informationen hierzu

01.04.2009
Re-Zertifizierung des Arbeitsschutz- managementsystems
nach NLF / ILO-OSH 2001, SCC

01.02.2008
Wir liefern die explosionsgeschützten Gleichstrommotoren seit dem 1. Februar 2008
nach Europanorm EN 60079.

 

 

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