استفاده از ذغال به عنوان جاروبک الکتریکی قدمتی در حدود 100 سال دارد و به دلیل خاصیت روان کننده گی و رسانایی مناسب گرافیت طبیعی برای این کار مورد استفاده قرار گرفته است و تا كنون نيز اين روند ادامه دارد و از ذعال هاي گرافيتي به وفور در صنايع استفاده مي شود و يكي از كاربرد هاي حياتي ذغال استفاده از آن در ماشين هاي الكتريكي مانند ژنراتور ها و موتور هاست به گونه اي كه اين ذعال ها يا جاروبك ها در گرداندن چرخ صنعت نقش مهمي ايفا مي كنند. به عنوان مثال از اين جاروبك ها در ژنراتور نيروگاه ها استفاده مي شود تا جريان الكتريكي به روتور (قسمت استوانه اي گردنده ژنراتور) انتقال يابد روي روتور سيم پيچي وجود دارد كه گاه تا 1500 آمپر جريان دارد و به كمك اين جريان آهنرباي الكتريكي در ژنراتور ايجاد مي شود و ژنراتور قادر به توليد برق مي شود و اين جريان زياد از طريق اين ذغال ها و اسليپ رينگ ها به سيم پيچ روتور انتقال مي يابد. به همين دليل اين ذغال ها يا جاروبك ها بايد كيفيت بالا و خواص منحصر به فردي داشته باشند تا علاوه بر اينكه با كمترين تلفات حرارتي جريان را انتقال دهند خود سبب بروز مشكلات ديگر نشوند. یا در قطارهای سریع السیر باید الکتریسته ساکن قطار به زمین انتقال یابد تا از بروز صدمات به بیرینگ ها و دیگر قطعات جلوگیری شود و این مهم توسط جاروبک های گرافیتی انجام می گیرد. در ادامه به ويژگي هاي مهم كربن كه جاروبك ها از آن ساخته شده اند اشاره مي كنيم.

سه ویژگی مهم كربن:

•  مقاومت در مقابل حرارت

می دانيم که جاروبک در جایی نصب می شود که  اصطکاک قابل توجه است و در نتیجه گرمای ناخواسته ای از این اصطکاک بوجود خواهد آمد و کربن در برابر گرمای ناشی از اصطکاک می تواند ویژگی های خود را حفظ کند و همینطور تا دمای 300 درجه سانتیگراد حالت جامد خود را حفظ می کند.

•  سبکی

کربن از بیشتر فلزات سبکتر است و این باعث اینرسی پایین آن در ناصافی های سطوح متحرک می شود. به اين ترتيب در برابر خوردگي ناشي از ضربات و لرزش مقاومت بيشتري نشان مي دهد و به سطحی که روی آن قرار دارد صدمه نمی زند.

•  عدم قابلیت جوشکاری

در اثر حرارت بالا و جریان های زیاد با فلزی که در تماس است جوش نمی خورد که برای استفاده در اسلیپ رینگ ها بسیار ارزشمند است.

توجه: اسليپ رينگ به يك رينگ استوانه اي شكل فلزي و هادي گفته مي شود كه ذعال بر روي آن قرار مي گيرد و جريان جاروبك هاي كربني يا همان ذغال ها از طريق اين رينگ فلزي گردنده به سيم پيچ ماشین الکتریکی منتقل مي شود. ماشین الکتریکی می تواند موتور یا ژنراتور باشد.

گرافیت از تراکم پودرهای ذغال های خاص و گرافیت طبیعی و به کمک نوعی چسب مخصوص که خود از ذغال ساخته شده است در فشار و حرارت بالا در یک کوره الکتریکی ساخته می شود. گرافیت در ابعاد بزرگتر ساخته می شود سپس به قطعات کوچکتر برش خورده، ماشین کاری می شود. انجام صحیح این مراحل بسیار مهم است چون کربن از پایداری بالایی برخوردار است و پس از انجام عملیات دیگر نمی توان خواص آنرا تغییر داد.

انواع جاروبک

جاروبک ها انواع مختلف دارند که از آن جمله می توان به کربن سخت، کربن گرافیتی، گرافیت طبیعی، الکتروگرافیت، گرافیت های فلزی، گرافیت های آغشته به فلز، رزین خورده و… اشاره کرد. از بین انواع نام برده الکتروگرافیت در ماشین های سنکرون پرکاربرد تر است (ژنراتور ها عموما از نوع ماشين سنكرون هستند به خصوص در نيروگاهاي حرارتي و بزرگ) چون دمای بالایی را تحمل می کند و در مقابل سوختن مقاوم است دارای خلوص بالاست که موجب حداقل فرسودگی در کلکتور می شود. و توانایی عبور دادن جریان های بالا را دارد. گرافیت دیگری که کاربرد زیادی در صنایع دارد گرافیت فلزی است که با پودر فلزی غیر آلیاژی و گرافیت ساخته می شود و خورندگی پاییني دارد همچنين افت ولتاژ آن كمتر است و معمولا برای زمین کردن جریان های القایی شفت استفاده می شود.

در بسیاری از نیروگاه ها از گرافیت طبیعی پردازش شده استفاده شده است این نوع ذغال در هنگام ساخت حرارت زیادی می بیند و می توانند در بالاترین سرعت ها کار کند. این نوع گرافیت دارای عمر طولانی تر و ثبات عملیاتی بیشتر است.

تعیین نوع و درجه جاروبک

هر جاروبك گرافيتي براي كاربرد بخصوصي ساخته شده است و به همين دليل جاروبك ها را بر اساس خواص فيزيكي و ميزان تحمل آنها درجه بندي مي كنند. برای تعیین نوع و درجه جاروبک (اگر مشخص نباشد) با توجه به شرایط کار و شرایط نصب احتیاج به متخصص برای بازدید از محل نصب و آزمایشگاه های مجهز وجود دارد تا بتوان ذغال مناسب جایگزین آن کرد يا نمونه اي براي آن ساخت.

برای این منظور عوامل موثر در انتخاب صحیص ذغال به شرح ذیل بیان می گردد:

• شناخت دقیق مشخصات، ابعاد و طرح ذغال برای ارائه به سازنده

• مشخصات کامل الکتریکی ماشین از قبیل جریان، سرعت مجاز و…

• میزان مجاز حرکت در جای ذغال و فشار فنر ذغال

• سرعت خطی در سطح اسلیپ رینگ ، مقدار جریان مجاز آن و قطر رینگ

خواص فیزیکی ذغال ها

دانسیته چگالی حجمی و تخلخل

چگالی حجمی واقعی گرافیت طبیعی برابر 2.27  گرم بر سانتی متر مکعب می باشد در حالیکه دانسیته یا چگالی حجمی انواع جاروبک در محدوده 1.15 تا 2.20 گرم بر سانتی متر مکعب است. این بدان علت است که مواد ساخته شده کربنی متخلخل هستند. و به عنوان یک تعمیم تقریبی یک ششم از حجم آنها هواست و این مجرا های ریز به شکل پیچ در پیچ و پیوسته است که كانال هاي ظريف عبور هوا ايجاد مي كنند و مقدار كمي هم از تهويه به اين شكل انجام مي گيرد.

اندازه و توزیع این مجرا ها می تواند بر رفتار آنها تاثیر بگذارد اگر تعداد آنها نسبتا کم بوده و اندازه آنها آنقدر بزرگ باشد که توسط گرد ذغال پر نشوند سبب پایداری بیشتر در سرعت های بالا می شوند از طرف دیگر مواد متراکم به همراه حفره های بسیار ریز مقاومت سایشی ذغال را افزایش می دهد و سبب افزایش عمر ذغال می شود.

مقاومت ویژه

مقاومت ویژه ذعال 8 میکرو اهم بر متر است که نسبت به فلزات بسیار بالاست. (مقاومت ویژه مس 0.0178 میکرو اهم بر متر است). ولی اتلاف انرژی ناشی از این مقاومت فقط 10 درصد انرژی تلف شده ناشی از مقاومت تماسی و اصطکاکي جاروبك ها  است. بنابراین مقاومت تماسی، ضریب اصطکاک و رسانایی حرارتی تاثیر بسیار بیشتری نسبت به مقاومت ویژه در تعیین ظرفیت حمل جریان جاروبک دارند.

توجه: منظور از مقاومت تماسی مقاومت محل اتصال جاروبک با سطح گردنده است.

صفحه بعد >>