Uhlíkové kefy VII. – Čo treba urobiť pred ich výmenou

Ak nepracujete s elektrickým ručným náradím „na doraz“, potom iste viete, že periodická kontrola komutátora patrí medzi najdôležitejšie úkony. Nie výmena uhlíkových kief by mala byť signálom pre kontrolu komutátora, ale kontrola komutátora by mala byť signálom, v akom stave sú uhlíkové kefy a asi kedy ich čaká výmena.

Komutátor je v podstate mechanický prepínač kruhového prierezu umiestnený na hriadeli rotora (obr. 1) a skladá sa z rôzneho počtu navzájom izolovaných kovových lamiel.

Ide o pomerne zložitú a najmä mechanicky značne namáhanú súčasť motora, preto zabudnite na zlozvyk, že sa na komutátor stačí pozrieť iba pri výmene uhlíkových kief.

Obr. 1. Komutátor (A) je súčasťou rotora

Predstavme si, že režeme zámkovú dlažbu diamantovým kotúčom Agressa priemeru 230mm uhlovou brúskou WX-23001. Okolo nás je oblak zvíreného prachu. Rotor sa otáča rýchlosťou 28.000 ot./min. a jeho komutátor má 32 lamiel. Spolu s nasatým chladiacim vzduchom sa medzi uhlíkovú kefu a komutátor dostalo zrnko prachu veľkosti maku. Za jednu jedinú hodinu práce sa komutátor na tomto zrnku otočí takmer 1,7 miliónkrát a spolu s ním aj jeho 32 lamiel, vyrobených z medi. A o medi vieme, že je mäkká. Čo myslíte, ako bude vyzerať povrch komutátora alebo uhlíková kefa?

Životnosť uhlíkových kief profesionálnych elektrických náradí je 50 až 200 hodín pracovného času. Možno sa Vám toto rozpätie zdá príliš veľké, ale značne závisí od rôznych faktorov.

Životnosť rotorov má ešte väčšie rozpätie – a teraz sa podržte: začína od „nedožitia sa výmeny kief“ až po stovky a niekedy aj viac ako 1000 hodín. A to nielen kvôli rôznym podmienkam, v ktorých sa pracuje a nielen kvôli rôznym pracovným operáciám, ktoré sa vykonávajú. To rozpätie súvisí najmä s vhodnosťou výberu náradia pre predpokladané účely využitia a s pravidelnou údržbou.

Dnešnou témou však nie je rozvádzať tieto podmienky, ale poradiť, ako ošetriť komutátor. Vychádzame z toho, že Vaše náradie je funkčné a nič zvláštne ste pri práci s náradím nepozorovali. Proste ideme prehliadnuť komutátor a keď to bude jeho stav vyžadovať, pomôžeme mu k dlhšej životnosti.

Pomôcky potrebné pre údržbu komutátora

Vystačíme si s niekoľkými bežnými a ľahko dostupnými pomôckami. Celková investícia takejto súpravy neprekročí 20 Eur a postačí na niekoľkonásobné ošetrenie komutátorov niekoľkých náradí. Suma je zanedbateľná v porovnaní s hodnotou, ktorú nám ušetrí. Pravda, aby výsledok stál za to, treba k tomu pridať to, čo sa nedá kúpiť – chuť urobiť to.

Obr. 2. Pomôcky pre údržbu komutátorov

Zubná kefka (obr. 2 A) so stredne tvrdými až tvrdými štetinami. Zorientujete sa ľahko – čím tvrdšie štetiny, tým sú hrubšie a je ich menej. Hľadajte kefky s označením „hard“ alebo s číselným označením 1500, prípadne s menším číslom. Netreba robiť z kefky vedu, bude sa ňou iba čistiť komutátor. Môže to byť aj zubnej kefke podobná iná kefka, ale s nylonovými štetinami.

Čistič elektrických kontaktov, najlepšie v aerosólnej forme (obr. 2 B) a s obsahom určeným na regeneráciu opotrebovaných a znečistených kontaktov. Na trhu ich je nepreberné množstvo, vyberte si niečo kvalitnejšie, budete mať väčšiu istotu, že obsahuje to, čo je na balení aj napísané.

Brúsne plátno na kov (obr. 2 C) budeme potrebovať pri opracovaní povrchu komutátora. Ako už vieme, je z medi a tá je mäkká, preto je dôležitá vhodná zrnitosť brúsneho plátna. Potrebujete plátno so zrnitosťou P600 na hrubé brúsenie a P1200 alebo ešte jemnejšie na jemné brúsenie. Tu je nutné dodať, že na opracovanie komutátorov sa používa aj brúsny kameň (niekedy nazývaný aj pemza alebo krieda na komutátory). My ho používame nielen na opravu, ale aj na rýchle odstránenie drobných nerovností z povrchu komutátora. Pracuje sa s ním pod napätím, preto to tu nerozvádzam, ale do konca roka pripravíme aj na túto tému krátky článok.

Plastová alebo drevená „palička“ podobná veľkej ihle. Nemusíme ju kupovať, vyrobíme si ju takmer z čohokoľvek, čo je poruke a v krajnom prípade pomôže aj zubné špáradlo (obr. 2 D). Budeme ju potrebovať na odstraňovanie hrubých nečistôt z drážok medzi lamelami komutátora. Kefka nám totiž nie vždy prečistí tento priestor tak, ako by sme potrebovali.

Rezacia čepeľ, napríklad čepeľ odlamovacieho noža (obr. 2 E) alebo lepšie skalpel spolu so škrabkou na zubný kameň - jednoducho niečo ostré a pevné, s čím sa dá presne, ale účinne rezať a vyškrabávať +/- 0,5mm úzka izolačná drážka medzi lamelami. V krajnom prípade si vystačíme aj so žiletkou a nemusí to byť Wilkinson . Tá sa nám zíde najmä na odrezanie vyčnievajúcej sľudy – to je izolačná hmota medzi lamelami komutátora.

No a nakoniec je dobré mať poruke aj jednoduchú ručnú lupu (obr. 2 F), postačí aj s trojnásobným zväčšením. Slúži k tomu, aby sme lepšie videli tvar drážok medzi lamelami a či je priestor medzi lamelami dokonale vyčistený.

Tak poďme na to!

Na začiatok iba zopakujem – v bezkefovom (bezuhlíkovom) motore komutátor nenájdete. Elektrické ručné náradie odpojíme od zdroja energie. Ak je sieťové, odpojíme ho od siete a ak je akumulátorové, vyberieme akumulátor.

Netreba sa toho báť. Keď ste si prečítali sériu našich článkov o uhlíkových kefách (I.-VI.), budete všetkému rozumieť, všimnete si to, čo iní nevidia a ešte sa aj veľa dozviete.

Náradie dôkladne vyčistíme, odpojíme uhlíkové kefy a poznačíme si, ktorá kde patrí a v akej polohe bola v držiaku uhlíkových kief. Môže sa nám to o chvíľu zísť.

Vymontujeme rotor a zameriame sa na kontrolu lamiel (obr. 3 A) a medzilamelového priestoru - drážok z izolačnej sľudy (obr. 3 B).

Cieľom tejto kontroly je na základe farby a charakteru škrabancov posúdiť, či je vôbec nutné s komutátorom niečo robiť. Je totiž možné, že je v dobrom stave a akýkoľvek zásah by bol zbytočný, niekedy dokonca aj škodlivý.

Obr. 3. Lamely komutátora (A) a izolačná sľuda (B)

Obr. 4. Príliš svetlá (A), príliš tmavá (B) a ideálna (patinová) farba (C) komutátora

Pozorne pohľadom prebehneme po komutátore a všímame si, čo nám prezrádza. Na komutátore je (alebo mal by byť) veľmi dôležitý film.

Pri náradí, ktoré bolo pravidelne čistené stlačeným vzduchom, často vidíme rovnomernú farbu tohto filmu (obr. 4). Toto je veľmi pozitívny signál – aj keď je pravdou, že príliš svetlá farba (obr. 4 A) nám signalizuje prácu v príliš suchom prostredí, príliš tmavá farba (obr. 4 B) zase prácu v príliš vlhkom prostredí a ideálna je patinová farba (obr. 4 C).

Ak pri takejto rovnomernej farbe sú na povrchu komutátora iba okom viditeľné, ale končekmi prstov nenahmatateľné jemné povrchové škrabance, rotor je v poriadku. Skontrolujeme lupou drážky medzi lamelami, či sa v nich nenahromadili nečistoty a prebehneme špáradlom.

Ak uhlíkové kefy, ktoré sme si odložili, majú dostatočnú dĺžku (aspoň 6mm), náradie môžeme poskladať. Teraz sa nám hodí, že sme si označili kefy a každá sa vráti na svoje miesto v pôvodnej polohe. A zagratulujeme si – to je odmena za našu starostlivosť. Pripravené pomôcky môžeme zbaliť a odložiť, budeme ich potrebovať opäť až po cca 20 až 60 hodinách práce.

Takýto prípad však nevidíme často, pretože (bohužiaľ) na pravidelné čistenie náradia si akosi nie a nie zvyknúť... Nepriaznivým pokračovateľom neškodných škrabancov sú totiž často sa vyskytujúce ryhy a určite je dobre vedieť aj o menej častých stopách na kontaktnej ploche komutátora.

Chystajme sa do práce – bude potrebné brúsne plátno. Ak sú ryhy len jemné, odhalili sme problém včas a komutátor bude ešte dlho slúžiť. Ale poučme sa – ryhy boli totiž s najväčšou pravdepodobnosťou spôsobené nasatým prachom spolu s chladiacim vzduchom a náradie nebolo včas vyčistené. Pozrime sa do zrkadla a uvidíme toho, kto je na vine. Alebo na vine je kolega, ktorý náradie nečistí tak, ako má?

Krok 1: Očistenie komutátora

Nastriekajte čistič kontaktov na komutátor (obr. 5 A) a pomocou kefky očistite povrch lamiel (obr. 5 B). Takto odstránite mastnotu, prach a ďalšie nečistoty, ktoré môžu spôsobiť problémy s kontaktom medzi kefami a komutátorom. Očistite zvyšok rotora čističom kontaktov a utierkou (obr. 5 C), aby sa odstránili nežiadúce nečistoty z jeho povrchu. Pri čistení používajte primeraný tlak na kefku tak, aby sa nepoškodila izolácia vinutia v blízkosti komutátora. Postup môžete zopakovať aj niekoľkokrát – výsledkom má byť nielen očistený komutátor, ale celý rotor.

Obr. 5. Postup čistenia komutátora

Krok 2: Opracovanie komutátora

Povrch komutátora preskúmame lupou, pričom sa zameriame na charakter rýh. Môžu byť v rozsahu od jemných s hrúbkou asi ako ľudský vlas (obr. 6 A) až po neopraviteľné brázdy (obr. 6 B).

Tu sa rozhodneme, ktoré brúsne plátno použijeme. Brúsením komutátora budeme odstraňovať nerovnosti, stopy po opálení lamiel a zanesenú špinu.

Na jemné ryhy bude stačiť zrnitosť P1500, na hrubšie ryhy použijeme najprv P600 a potom P1500 a pri brázdach sa rozhodneme, či má cenu to robiť – a ak áno, musíme si niekedy pomôcť sústruhom a následne brúsením brúsnym plátnom. Ak nie, rotor treba vymeniť za nový.

Obr. 6. Jemné ryhy (A) a neopraviteľné brázdy (B)

Z brúsneho plátna odtrhneme alebo odrežeme brúsny pás v šírke asi ako šírka komutátora. Najjednoduchší spôsob brúsenia je uchytiť rotor v ruke a druhou rukou ovinúť brúsne plátno okolo komutátora (obr. 7 A). Rotor otáčame v smere jeho rotácie a jemný tlakom držíme brúsny papier na lamelách. Pri brúsení nikdy neotáčame rotor tam a späť. Lepší výsledok dosiahneme uchytením rotora do skľučovadla ručnej vŕtačky (obr. 7 B) alebo stojanovej vŕtačky či sústruhu a brúsením pri vyšších otáčkach (bez obáv 3.000 ot./min aj viac).

Obr. 7. Brúsenie povrchu lamiel komutátora

Krok 3: Kontrola drážok medzi lamelami

Komutátor po brúsení ošetrite čističom na kontakty (obr. 8 A) a keď treba, pomôžte si aj kefkou. Paličkou vyčistite drážky medzi lamelami, aby ste odstránili nahromadený prach a nečistoty po brúsení (obr. 8 B). Skontrolujte izoláciu (sľudu) v drážkach medzi jednotlivými lamelami. Sľuda by mala byť asi o 1mm nižšie ako lamely. Do prečnievajúcej sľudy by narážali uhlíkové kefy a bránila by im v dosadnutí na komutátor celou svojou plochou.

Obr. 8. Čistenie (A) a úprava drážok (B) medzi lamelami komutátora

Drážky medzi lamelami treba upraviť rezacou čepeľou noža, škrabkou na zubný kameň alebo žiletkou. Na obr. 9 vidíme pre názornosť typické chyby pri úprave drážok medzi lamelami – prax je však taká, že vzhľadom na veľmi úzke drážky medzi lamelami komutátorov elektrických ručných náradí ťažko vieme všetky zásady dodržať. Stačí však, keď bude mať drážka čisté okraje a bude o 1mm nižšie ako je lamela (obr. 10).

Obr. 9. Príliš hlboký (A), nečistý (B), príliš široký (C) a nesymetrický (D) rez izolačnej sľudy

Obr. 10. Správne opracovaná izolačná sľuda

Krok 4: Rádius kief

Pri použití nových kief je potrebné dodržať niekoľko dôležitých krokov. Dozviete sa o nich v nasledujúcom článku Uhlíkové kefy VIII.

Záver

Poškodenie komutátora je bohužiaľ často spojené s jeho nutnou výmenou, a to najmä preto, lebo sa zanedbáva priebežná kontrola a pravidelná údržba. Možno Vám prvá kontrola a/alebo údržba zaberie hodinu času, ale „tréningom“ sa ľahko dopracujete k niekoľkým minútam. Pozrite si krátke video, kde sú zhrnuté najdôležitejšie úkony.

Vyškoľte si vo firme jedného pracovníka alebo pošlite niekoho zodpovedného na dve hodiny k nám – ak máte aspoň desať našich náradí, urobíme to pre Vás bezplatne.

Kľúčové slová: uhlíkové kefy, komutátor, kontrola komutátora, ošetrenie komutátora, postup ošetrenia, pomôcky na údržbu komutátora

Zdroje:
Interné technické a školiace materiály spoločnosti HERMAN
https://www.instructables.com/How-to-Clean-the-Commutator-of-an-Armature/
https://www.morgancarbon.com/gb/files/morgancarbon-gb/Motors%20and%20generators/commutator%20surface%20and%20mica%20recessing.pdf

Ing. Herman Nagypál

Vyštudoval som vojenskú školu, odbor letecká elektrotechnika. S náradím a nástrojmi som sa naučil pracovať už v detstve s otcom na stavbe rodinného domu. Každý náš nový produkt testujem aj osobne - vlastnými rukami vo svojej dobre vybavenej dielni. Vo voľnom čase sa rád preháňam na motorke po rumunských horských priesmykoch. Okrem toho študujem trendy v odbore a rád si vyskúšam aj konkurenčné produkty. Nad niektorými sa pousmejem, nad niektorými sa čudujem (že sa niekto dal nachytať a kúpil to) a niektoré sú fakt dobré. Skoro ako naše 😊.