Автомобіль / Кріплення, ущільнення та ремкомплекти / Кронштейни і тримачі / Тримач, вугільні щітки

Тримач, вугільні щітки

Тримач, вугільні щітки - деталь щіткового вузла електричної машини, яка утримує вугільні щітки у правильному положенні та забезпечує їх контрольований рух до обертової контактної поверхні. Канонічний англійський термін TESMA - Holder, carbon brushes.

Такий тримач може використовуватися у генераторі, стартері та інших електродвигунах зі щітковим вузлом. Його конструкція залежить від конкретної електричної машини. В одних генераторах щіткотримач є окремою деталлю, в інших об'єднаний із регулятором напруги. У стартері він може бути частиною щіткової пластини з кількома щітками, пружинами, ізоляторами та струмопровідними елементами.

Правило TESMA: зношена вугільна щітка і несправний щіткотримач - не одна несправність. Перед заміною тримача потрібно окремо перевірити щітки, пружини, напрямні, контакти, колектор або контактні кільця, проводи, ізоляцію та механічний стан електричної машини.

Призначення

Основні функції щіткотримача:

утримувати щітку у правильному положенні;
направляти її рух у міру зношування;
забезпечувати стабільний контакт із колектором або контактними кільцями;
утримувати пружину щітки;
зберігати електричну ізоляцію там, де вона передбачена;
підводити струм до щітки або від неї через відповідні контакти;
не допускати перекосу та заклинювання щітки;
утримувати весь щітковий вузол відносно обертової частини.

Де використовується

Найтиповіші автомобільні застосування пов'язані з генератором і стартером.

Однак сама назва Holder, carbon brushes є загальною. Подібний вузол може використовуватися і в інших щіткових електродвигунах автомобіля. Тому при підборі не можна орієнтуватися лише на слово «щіткотримач».

Будова

Залежно від конструкції щіткотримач може містити:

пластиковий або композитний корпус;
напрямні канали для щіток;
одну або кілька вугільних щіток;
притискні пружини;
гнучкі струмопровідні виводи;
контактні пластини;
клеми;
ізоляційні елементи;
монтажні отвори;
щіткову пластину;
елементи фіксації щіток під час монтажу.

Точна кількість щіток, їх розташування, електрична схема та спосіб підключення залежать від конкретного генератора, стартера або електродвигуна.

Як працює вугільна щітка

Вугільна щітка повинна постійно контактувати з обертовою струмопровідною поверхнею. У міру зношування вона поступово переміщується у напрямній щіткотримача, а пружина підтримує контакт.

Для нормальної роботи важливо, щоб:

щітка вільно рухалася у напрямній;
вона не перекошувалася;
пружина не була зламана або деформована;
гнучкий вивід не обмежував рух;
контактна поверхня не мала критичних пошкоджень;
корпус тримача зберігав правильну геометрію.

Щіткотримач генератора

У генераторі щітки в поширених конструкціях контактують із контактними кільцями ротора. Через них до обмотки ротора передається струм збудження.

У частині генераторів щітковий вузол конструктивно об'єднаний із регулятором генератора. В інших конструкціях компоненти можуть бути розділені.

Тому при відсутності заряджання недостатньо побачити короткі щітки та автоматично вважати весь регулятор несправним. Також можуть бути проблеми з:

контактними кільцями;
ротором;
статором;
випрямлячем генератора;
регулятором;
проводкою;
силовими контактами.

Щіткотримач стартера

У стартері щітковий вузол передає великий електричний струм до обертової частини електродвигуна через колектор.

Залежно від конструкції щіткотримач може містити кілька щіток, частина яких електрично ізольована від корпусу, а частина з'єднана з відповідними провідними елементами. Точна схема визначається конкретним стартером.

Якщо стартер клацає, але не обертається, причиною може бути не тільки щітковий вузол. Потрібно також перевірити батарею, силові кабелі, масу, втягувальне реле стартера, колектор, обмотки та механічну частину.

Щіткотримач і самі щітки - різні об'єкти діагностики

У Базі знань TESMA окремо передбачені несправності Знос щіток генератора і Знос щіток стартера.

Поточна сторінка стосується самого тримача. Він може бути несправним навіть при достатній довжині щіток, наприклад через:

заклинювання у напрямній;
деформацію корпусу;
зламану пружину;
оплавлення;
пошкодження ізоляції;
обрив виводу;
поганий електричний контакт.

І навпаки, щітки можуть бути зношені при повністю справному тримачі.

Напрямні щіток

Щітка повинна переміщуватися у своєму каналі без вільного перекосу і без заклинювання.

Причинами поганого руху можуть бути:

вугільний пил;
оплавлення пластика;
деформація напрямної;
задирки;
неправильний розмір щітки;
перекошений гнучкий вивід;
корозійне або теплове пошкодження сусідніх деталей.

Пружини щіток

Пружина підтримує контакт щітки з обертовою поверхнею. Якщо вона зламана, перегріта, деформована або втратила свої властивості, контакт може стати нестабільним.

Не існує одного універсального значення сили притискання для всіх щіткотримачів. Точну оцінку виконують за документацією виробника конкретного електричного агрегату.

Гнучкий струмопровідний вивід

До щітки часто приєднаний гнучкий провідник. Він повинен передавати струм і одночасно не заважати щітці переміщуватися.

Можливі дефекти:

частковий обрив;
повний обрив;
перегрів;
погане паяння або обтиск;
окислення контактної точки;
неправильне прокладання після ремонту.

Ізоляція щіткотримача

У частині конструкцій окремі щітки та контактні елементи повинні бути електрично ізольовані від металевої основи.

Проблеми можуть виникати через:

тріщину ізолятора;
перегрів;
оплавлення;
вугільний пил;
металеві частинки;
помилкове складання.

Допустимі електричні параметри ізоляції залежать від конкретної схеми. Універсальне значення опору тут використовувати не потрібно.

Вугільний пил

Зношування щіток природно утворює дрібний вугільний пил. Його надмірне накопичення може забруднювати напрямні та ізоляційні поверхні.

При очищенні важливо:

не пошкодити ізолятори;
не залишити абразив усередині агрегату;
не використовувати хімічний засіб, несумісний із пластиком та ізоляцією;
не розносити пил по всій електричній машині.

Основні несправності

щітка заклинює у напрямній;
напрямна зношена або деформована;
корпус тріснув;
пластик оплавився;
пружина зламана;
пружина деформована;
гнучкий провідник обірваний;
контакт перегрітий;
клема окислена;
пошкоджена електрична ізоляція;
тримач погано закріплений;
щітка встановлена з перекосом;
накопичився вугільний пил;
неправильно встановлені ремонтні щітки.

Причини перегріву

Оплавлений щіткотримач не завжди означає, що причиною був сам пластик.

Перегрів може бути наслідком:

поганого контакту щітки;
надмірного іскріння;
пошкодженого колектора;
пошкоджених контактних кілець;
електричної несправності обмоток;
перехідного опору в контакті;
механічного перекосу;
заклинювання щітки.

Тому просто встановити новий пластиковий тримач без пошуку причини перегріву недостатньо.

Контактні кільця генератора

Нові щітки працюють безпосередньо по контактних кільцях ротора. Якщо кільця мають значне зношування, канавки, підгоряння або ненормальне биття, новий щітковий вузол може працювати нестабільно або швидко зношуватися.

При ремонті генератора оцінюють не тільки щіткотримач, а й контактну поверхню ротора.

Колектор стартера

У стартері аналогічно перевіряють колектор якоря.

Звертають увагу на:

підгоряння;
нерівномірне зношування;
сильні канавки;
забруднення;
пошкодження ламелей;
ненормальний радіальний рух якоря.

Новий щіткотримач не ремонтує пошкоджений колектор.

Підшипники та втулки електричної машини

Надмірний люфт ротора або якоря може змінювати контакт щітки з робочою поверхнею.

Тому при нерівномірному зношуванні щіток або сильному іскрінні перевіряють також:

підшипники генератора;
втулки стартера;
положення вала;
сліди контакту обертових деталей із нерухомими.

Ознаки проблеми у генераторі

Можливі прояви:

генератор періодично перестає заряджати;
заряджання залежить від вібрації;
на панелі з'являється індикатор заряджання;
видно надмірне іскріння;
щітковий вузол перегрівається;
щітки зношуються нерівномірно.

Ці ознаки не доводять несправність щіткотримача. Якщо генератор не заряджає акумулятор, діагностика повинна охоплювати всю систему заряджання.

Ознаки проблеми у стартері

Можливі:

періодична відмова стартера;
стартер клацає, але електродвигун не обертається;
нестабільне обертання;
надмірне іскріння;
перегрів щіткового вузла;
після легкого механічного впливу стартер тимчасово починає працювати.

Але стартер клацає, але не обертається також через слабку батарею, погані кабелі, контакти, втягувальне реле, обмотки або механічну несправність.

Чому не можна ставити діагноз за одним симптомом

Нестабільна робота електричної машини може бути викликана не тільки щітковим вузлом.

Для генератора додатково перевіряють:

регулятор;
випрямляч;
обмотку ротора;
обмотку статора;
контактні кільця;
проводку;
силове підключення.

Для стартера:

акумулятор;
силові кабелі;
контакти маси;
втягувальне реле;
колектор;
обмотки;
втулки або підшипники;
механічний привод.

Діагностичний алгоритм TESMA

Визначити, у якому агрегаті встановлений щіткотримач.
Знайти виробника та точний номер генератора, стартера або електродвигуна.
Звірити OE-номер деталі.
Відключити живлення за процедурою виробника.
Отримати доступ до щіткового вузла.
Оглянути корпус тримача.
Перевірити тріщини та оплавлення.
Перевірити кожну напрямну.
Переконатися, що щітки переміщуються вільно.
Перевірити перекіс щіток.
Оцінити залишковий розмір щіток за даними виробника.
Перевірити пружини.
Перевірити гнучкі виводи.
Перевірити місця паяння або обтиску.
Перевірити клеми.
Оглянути ізолятори.
Очистити надлишковий вугільний пил без пошкодження деталей.
На генераторі перевірити контактні кільця.
На стартері перевірити колектор.
Перевірити механічний люфт вала або якоря.
Перевірити електричну цілісність згідно зі схемою агрегату.
Не використовувати універсальні значення опору без документації.
Відокремити знос щіток від несправності тримача.
На генераторі перевірити регулятор і випрямляч.
На стартері перевірити силовий ланцюг і втягувальне реле.
Визначити, чи продається тримач окремо або тільки у зборі.
Порівняти стару та нову деталі.
Перевірити форму напрямних.
Перевірити розташування контактів.
Перевірити монтажні отвори.
Перевірити розташування та кількість щіток.
Встановити вузол без перекосу.
Не змащувати щітки та робочі контактні поверхні випадковим мастилом.
Зібрати агрегат за процедурою виробника.
Після ремонту перевірити роботу агрегату.

Підбір

Для щіткотримача особливо важлива ідентифікація самого електричного агрегату.

Перевіряють:

VIN;
модель автомобіля;
рік виробництва;
код двигуна;
тип електричної машини;
виробника агрегату;
номер генератора або стартера;
OE-номер щіткотримача;
номінальну електричну систему;
кількість щіток;
геометрію корпусу;
розташування контактів;
тип роз'єму;
наявність інтегрованого регулятора;
комплектність.

Чому VIN може бути недостатньо

На одну модель автомобіля можуть встановлюватися електричні агрегати різних виробників або ревізій. Крім того, генератор або стартер міг бути замінений раніше.

Тому часто потрібно звіряти маркування фактично встановленого агрегату.

Щіткотримач із регулятором

У частині генераторів регулятор і тримач щіток утворюють єдиний змінний модуль.

У такому випадку підбір виконують за:

номером генератора;
OE-номером модуля;
роз'ємом;
конструкцією щіток;
геометрією монтажу;
електричною сумісністю.

Не потрібно встановлювати зовні схожий регулятор-щіткотримач тільки тому, що монтажні отвори збігаються.

Заміна щіток окремо

На частині конструкцій щітки можна замінювати окремо. На інших виробник або ремонтна практика передбачає заміну щіткотримача у зборі.

При окремій заміні потрібно перевірити:

правильний розмір щітки;
форму робочої поверхні;
довжину гнучкого виводу;
спосіб його підключення;
стан напрямної;
стан пружини;
стан колектора або кілець.

Чи потрібно змащувати щітки

Щітки, колектор і контактні кільця у типовому щітковому вузлі працюють як сухий електричний контакт.

Не потрібно наносити на них:

консистентне мастило;
моторну оливу;
силіконовий склад;
проникаюче мастило;
інший випадковий продукт.

Якщо виробник конкретного агрегату передбачає спеціальну процедуру, застосовують саме її.

Заміна

Загальна логіка роботи:

визначити точний агрегат;
відключити акумулятор за штатною процедурою;
демонтувати агрегат або забезпечити передбачений доступ;
зняти кришку або корпус;
зафіксувати розташування проводів і деталей;
зняти щітковий вузол;
перевірити колектор або контактні кільця;
перевірити підшипники або втулки;
перевірити інші електричні компоненти;
порівняти новий тримач зі старим;
встановити щітки у правильне положення;
не пошкодити гнучкі виводи;
встановити вузол без перекосу;
зібрати електричну машину;
перевірити роботу після ремонту.

Практичні випадки

Щітки зношені, але тримач справний

Напрямні цілі, щітки рухаються вільно, пружини справні, ізоляція не пошкоджена.

Висновок: залежно від конструкції достатньою може бути заміна щіток або штатного щіткового модуля. Сам корпус тримача не обов'язково несправний.

Нові щітки заклинюють

Причиною стала деформована від перегріву напрямна.

Висновок: нові щітки не ремонтують пошкоджений щіткотримач.

Генератор не заряджає після заміни щіткового вузла

Подальша перевірка виявила несправність випрямляча.

Висновок: щітки та щіткотримач є лише частиною генератора.

Стартер клацає, але не крутить

Щітковий вузол виявився справним, а причиною був поганий силовий контакт.

Висновок: симптом не доводить несправність щіток або тримача.

Нові щітки швидко зносилися

Контактна поверхня мала виражені канавки та нерівномірне зношування.

Висновок: перед установленням нових щіток потрібно перевіряти поверхню, по якій вони працюють.

Щіткотримач оплавився повторно

Перший ремонт усунув наслідок, але не причину надмірного нагріву.

Висновок: повторне теплове пошкодження вимагає перевірки електричної та механічної частини агрегату.

Типові помилки

плутати знос щіток із несправністю тримача;
міняти щіткотримач без перевірки колектора або кілець;
не перевіряти рух щіток у напрямних;
ігнорувати стан пружин;
не перевіряти гнучкі виводи;
не перевіряти ізоляцію;
встановлювати щітки невідповідного розміру;
використовувати універсальну довжину зношування замість даних виробника;
оцінювати пружину без урахування конкретної конструкції;
підбирати деталь тільки за автомобілем без номера генератора або стартера;
встановлювати схожий модуль із іншим роз'ємом або електричною схемою;
змащувати щітки;
залишати вугільний пил усередині;
пошкоджувати гнучкі виводи під час монтажу;
не перевіряти підшипники або втулки при нерівномірному зношуванні;
вважати заміну щіткотримача повною діагностикою генератора або стартера.

Безпека

Стартер і генератор з'єднані з електричною системою автомобіля, а стартер працює з великим струмом.
Перед демонтажем використовуйте штатну процедуру відключення акумулятора.
Не допускайте короткого замикання плюсового силового контакту на корпус.
Не перевіряйте стартер незакріпленим на випадковій поверхні.
Стендову перевірку проводьте обладнанням, розрахованим на відповідне навантаження.
Не торкайтеся обертових деталей під час роботи агрегату.
Не продувайте вугільний пил у напрямку обличчя.
На гібридних та електрифікованих автомобілях дотримуйтеся процедур безпеки відповідної електричної системи.

Коли експлуатацію потрібно припинити

Подальша робота агрегату небажана, якщо:

видно дим або оплавлення;
є сильне постійне іскріння;
щіткотримач перегрівається;
пошкоджена ізоляція створює ризик короткого замикання;
генератор перестав забезпечувати нормальне живлення автомобіля;
стартер має внутрішнє коротке замикання або сильний перегрів;
всередині агрегату є механічний контакт обертових і нерухомих деталей.

Що перевірити після заміни

точну застосовність деталі;
вільний рух щіток;
правильність пружин;
положення гнучких виводів;
відсутність перекосу;
ізоляцію;
кріплення;
стан колектора або контактних кілець;
відсутність ненормального іскріння;
відсутність перегріву;
роботу генератора або стартера після складання.

Пов'язані сторінки бази знань TESMA

Що ще почитати на цю тему

Товарні групи TESMA

Генератор - генератори для різних автомобілів та модифікацій.
Комплектуючі генератора - внутрішні та монтажні компоненти генераторів.
Реле регулятор генератора - регулятори, у частині конструкцій об'єднані зі щітковим вузлом.
Стартер - стартери для різних силових агрегатів.
Щітка стартера - вугільні щітки для відповідних стартерів.
Комплектуючі стартера - внутрішні компоненти та ремонтні деталі стартерів.

FAQ

Що таке тримач вугільних щіток?

Це деталь, яка направляє вугільні щітки та утримує їх у правильному положенні відносно колектора або контактних кілець.

Як називається англійською?

Канонічний термін TESMA - Holder, carbon brushes.

Щіткотримач і щітки - це одна деталь?

Не обов'язково. Щітки є витратними контактними елементами, а тримач забезпечує їх положення та рух. У деяких вузлах вони продаються у зборі.

Де використовується щіткотримач?

Найчастіше у генераторах, стартерах та інших щіткових електродвигунах.

Чи може справна щітка заклинити?

Так. Причиною може бути деформована або забруднена напрямна щіткотримача.

Чому щітки швидко зношуються?

Потрібно перевірити контактну поверхню, положення щіток, пружини, люфт вала та правильність самої деталі.

Чи можна визначити знос щітки за універсальною довжиною?

Ні. Граничний розмір залежить від конкретного агрегату та визначається виробником.

Чи можна розтягнути пружину, якщо вона слабка?

Такий спосіб не гарантує відновлення розрахункових характеристик. Пошкоджену пружину або вузол ремонтують передбаченим способом.

Чи потрібно змащувати щітки?

Зазвичай щітковий контакт працює сухим. Випадкове мастило на щітки, колектор або контактні кільця наносити не потрібно.

Що означає сильне іскріння?

Можливі поганий контакт, несправні щітки, колектор, контактні кільця, обмотки, механічний люфт або інша несправність агрегату.

Чи може щіткотримач бути причиною відсутності заряджання?

Так, якщо щітки не мають стабільного контакту, але відсутність заряджання має багато інших можливих причин.

Чи може щіткотримач бути причиною того, що стартер не крутить?

Так, але перед висновком потрібно перевірити батарею, кабелі, масу, втягувальне реле та інші частини стартера.

Чи завжди щіткотримач генератора продається окремо?

Ні. У частині генераторів він інтегрований у регулятор або інший модуль.

Чи можна замінити тільки щітки?

Якщо така ремонтна операція передбачена і тримач, пружини, напрямні та контактні поверхні справні.

Чи потрібно міняти колектор разом із щітками?

Не автоматично. Його перевіряють і ремонтують або замінюють за фактичним станом та процедурою конкретного агрегату.

Чому новий щіткотримач може не вирішити проблему генератора?

Причина може бути у регуляторі, випрямлячі, роторі, статорі, проводці або контактних кільцях.

Чому новий щіткотримач може не вирішити проблему стартера?

Потрібно перевіряти силове живлення, втягувальне реле, колектор, обмотки та механічну частину.

Як правильно підібрати щіткотримач?

За VIN, номером фактично встановленого генератора або стартера, OE-номером, конструкцією, роз'ємом та електричною сумісністю.

Що головне перевірити перед встановленням?

Вільний рух щіток, пружини, контакти, напрямні, ізоляцію та стан колектора або контактних кілець.

Що перевірити після ремонту?

Роботу електричного агрегату, стабільність контакту, відсутність сильного іскріння, перегріву та інших ознак несправності.

Висновок

Тримач, вугільні щітки забезпечує точне положення і вільне переміщення щіток до колектора або контактних кілець. Його справність залежить не тільки від стану корпусу, а й від напрямних, пружин, електричних контактів та ізоляції.

Заміна щіткотримача без перевірки робочої контактної поверхні та інших компонентів генератора або стартера може не усунути несправність. Особливо важливо відрізняти зношені щітки від пошкодженого самого тримача.

Правило TESMA: точний генератор, стартер або електродвигун - OE-номер - перевірка щіток - вільний рух у напрямних - справні пружини - цілі гнучкі виводи - справна ізоляція - перевірка колектора або контактних кілець - контроль механічного люфту - перевірка інших електричних компонентів - правильний підбір модуля - сухі чисті контактні поверхні - контроль роботи після складання. Новий щіткотримач не ремонтує пошкоджений колектор, контактні кільця, обмотки або силовий електричний ланцюг.