Uhlíkové kartáče VII. – Co je třeba udělat před jejich výměnou

Nepracujete-li s elektrickým ručním nářadím „na doraz“, pak jistě víte, že periodická kontrola komutátoru patří mezi nejdůležitější úkony. Ne výměna uhlíkových kartáčů by měla být signálem pro kontrolu komutátoru, ale kontrola komutátoru by měla být signálem, v jakém stavu jsou uhlíkové kartáče a asi kdy je čeká výměna.

Komutátor je v podstatě mechanický přepínač kruhového průřezu umístěný na hřídeli rotoru (obr. 1) a skládá se z různého počtu navzájem izolovaných kovových lamel.

Jedná se o poměrně složitou a zejména mechanicky značně namáhanou součást motoru, proto zapomeňte na zlozvyk, že se na komutátor stačí podívat jen při výměně uhlíkových kartáčů.

Obr. 1. Komutátor (A) je součástí rotoru

Představme si, že řežeme zámkovou dlažbu diamantovým kotoučem Agressa průměru 230mm úhlovou bruskou WX-23001. Kolem nás je oblak zvířeného prachu. Rotor se otáčí rychlostí 28.000 ot./min. a jeho komutátor má 32 lamel. Spolu s nasátým chladícím vzduchem se mezi uhlíkový kartáč a komutátor dostalo zrnko prachu velikosti máku. Za jednu jedinou hodinu práce se komutátor na tomto zrnku otočí téměř 1,7 milionkrát a spolu s ním i jeho 32 lamel, vyrobených z mědi. A o mědi víme, že je měkká. Co myslíte, jak bude vypadat povrch komutátoru nebo uhlíkový kartáč?

Životnost uhlíkových kartáčů profesionálních elektrických nářadí je 50 až 200 hodin pracovní doby. Možná se Vám toto rozpětí zdá příliš velké, ale značně závisí na různých faktorech.

Životnost rotorů má ještě větší rozpětí – a teď se podržte: začíná od „nedožití výměny kartáčů“ až po stovky a někdy i více než 1000 hodin. A to nejen kvůli různým podmínkám, ve kterých se pracuje a nejen kvůli různým pracovním operacím, které se provádějí. To rozpětí souvisí zejména s vhodností výběru nářadí pro předpokládané účely využití a s pravidelnou údržbou.

Dnešním tématem však není rozvádět tyto podmínky, ale poradit, jak ošetřit komutátor. Vycházíme z toho, že Vaše nářadí je funkční a nic zvláštního jste při práci s nářadím nepozorovali. Prostě jdeme přehlédnout komutátor a když to bude jeho stav vyžadovat, pomůžeme mu k delší životnosti.

Pomůcky potřebné pro údržbu komutátoru

Vystačíme si s několika běžnými a snadno dostupnými pomůckami. Celková investice takové soupravy nepřekročí 500 Kč a postačí k několikanásobnému ošetření komutátorů několika nářadí. Částka je zanedbatelná v porovnání s hodnotou, kterou nám ušetří. Pravda, aby výsledek stál za to, je třeba k tomu přidat to, co nelze koupit – chuť udělat to.

Obr. 2. Pomůcky pro údržbu komutátorů

Zubní kartáček (obr. 2 A) se středně tvrdými až tvrdými štětinami. Zorientujete se snadno - čím tvrdší štětiny, tím jsou tlustší a je jich méně. Hledejte kartáčky s označením „hard“ nebo s číselným označením 1500, případně s menším číslem. Netřeba dělat z kartáčku vědu, bude se jím pouze čistit komutátor. Může to být i zubnímu kartáčku podobný jiný kartáček, ale s nylonovými štětinami.

Čistič elektrických kontaktů, nejlépe v aerosolní formě (obr. 2 B) a s obsahem určeným k regeneraci opotřebovaných a znečištěných kontaktů. Na trhu jich je nepřeberné množství, vyberte si něco kvalitnějšího, budete mít větší jistotu, že obsahuje to, co je na balení i napsáno.

Brusné plátno na kov (obr. 2 C) budeme potřebovat při opracování povrchu komutátoru. Jak už víme, je z mědi a ta je měkká, proto je důležitá vhodná zrnitost brusného plátna. Potřebujete plátno se zrnitostí P600 pro hrubé broušení a P1200 nebo ještě jemnější pro jemné broušení. Zde je nutno dodat, že k opracování komutátorů se používá i brusný kámen (někdy nazývaný také pemza nebo křída na komutátory). My jej používáme nejen k opravě, ale také k rychlému odstranění drobných nerovností z povrchu komutátoru. Pracuje se s ním pod napětím, proto to tady nerozvádím, ale do konce roku připravíme i na toto téma krátký článek.

Plastová nebo dřevěná „hůlka“ podobná velké jehle. Nemusíme ji kupovat, vyrobíme si ji téměř z čehokoli, co je po ruce a v krajním případě pomůže i zubní párátko (obr. 2 D). Budeme ji potřebovat k odstraňování hrubých nečistot z drážek mezi lamelami komutátoru. Kartáček nám totiž ne vždy pročistí tento prostor tak, jak bychom potřebovali.

Řezací čepel, například čepel odlamovacího nože (obr. 2 E) nebo lépe skalpel spolu se škrabkou na zubní kámen - prostě něco ostré a pevné, s čímž lze přesně, ale účinně řezat a vyškrabávat +/- 0,5mm úzkou izolační drážku mezi lamelami. V krajním případě si vystačíme i s žiletkou a nemusí to být Wilkinson . Ta se nám hodí zejména k odříznutí vyčnívající slídy – to je izolační hmota mezi lamelami komutátoru.

No a nakonec je dobré mít po ruce i jednoduchou ruční lupu (obr. 2 F), postačí i s trojnásobným zvětšením. Slouží k tomu, abychom lépe viděli tvar drážek mezi lamelami a zda je prostor mezi lamelami dokonale vyčištěn.

Tak pojďme na to!

Na začátek jen zopakuji – v bezkartáčovém (bezuhlíkovém) motoru komutátor nenajdete. Elektrické ruční nářadí odpojíme od zdroje energie. Pokud je síťové, odpojíme jej od sítě a je-li akumulátorové, vyjmeme akumulátor.

Netřeba se toho bát. Když jste si přečetli sérii našich článků o uhlíkových kartáčích (I.-VI.), budete všemu rozumět, všimnete si toho, co jiní nevidí a ještě se i hodně dozvíte.

Nářadí důkladně vyčistíme, odpojíme uhlíkové kartáče a poznačíme si, kam který patří a v jaké poloze byl v držáku uhlíkových kartáčů. Může se nám to za chvíli hodit.

Vymontujeme rotor a zaměříme se na kontrolu lamel (obr. 3 A) a mezilamelového prostoru - drážek z izolační slídy (obr. 3 B).

Cílem této kontroly je na základě barvy a charakteru škrábanců posoudit, zda je vůbec nutné s komutátorem něco dělat. Je totiž možné, že je v dobrém stavu a jakýkoli zásah by byl zbytečný, někdy dokonce i škodlivý.

Obr. 3. Lamely komutátoru (A) a izolační slída (B)

Obr. 4. Příliš světlá (A), příliš tmavá (B) a ideální (patinová) barva (C) komutátoru

Pozorně pohledem proběhneme po komutátoru a všímáme si, co nám prozrazuje. Na komutátoru je (nebo měl by být) velmi důležitý film.

U nářadí, které bylo pravidelně čištěno stlačeným vzduchem, často vidíme rovnoměrnou barvu tohoto filmu (obr. 4). Toto je velmi pozitivní signál – i když je pravdou, že příliš světlá barva (obr. 4 A) nám signalizuje práci v příliš suchém prostředí, příliš tmavá barva (obr. 4 B) zase práci v příliš vlhkém prostředí a ideální je patinová barva (obr. 4 C).

Pokud jsou při takové rovnoměrné barvě na povrchu komutátoru pouze okem viditelné, ale konečky prstů nenahmatatelné jemné povrchové škrábance, rotor je v pořádku. Zkontrolujeme lupou drážky mezi lamelami, jestli se v nich nenahromadily nečistoty a proběhneme je párátkem.

Pokud uhlíkové kartáče, které jsme si odložili, mají dostatečnou délku (alespoň 6mm), nářadí můžeme poskládat. Nyní se nám hodí, že jsme si označili kartáče a každý se vrátí na své místo v původní poloze. A pogratulujeme si – to je odměna za naši péči. Připravené pomůcky můžeme sbalit a odložit, budeme je potřebovat opět až po cca 20 až 60 hodinách práce.

Takový případ však nevidíme často, protože (bohužel) na pravidelné čištění nářadí si jaksi ne a ne zvyknout... Nepříznivým pokračovatelem neškodných škrábanců jsou totiž často se vyskytující rýhy a určitě je dobře vědět i o méně častých stopách na kontaktní ploše komutátoru.

Chystejme se do práce – bude zapotřebí brusné plátno. Jsou-li rýhy jen jemné, odhalili jsme problém včas a komutátor bude ještě dlouho sloužit. Ale poučme se – rýhy byly totiž s největší pravděpodobností způsobeny nasátým prachem spolu s chladícím vzduchem a nářadí nebylo včas vyčištěno. Podívejme se do zrcadla a uvidíme toho, kdo je na vině. Nebo na vině je kolega, který nářadí nečistí tak, jak má?

Krok 1: Očištění komutátoru

Nastříkejte čistič kontaktů na komutátor (obr. 5 A) a pomocí kartáčku očistěte povrch lamel (obr. 5 B). Takto odstraníte mastnotu, prach a další nečistoty, které mohou způsobit problémy s kontaktem mezi kartáči a komutátorem. Očistěte zbytek rotoru čističem kontaktů a utěrkou (obr. 5 C), aby se odstranily nežádoucí nečistoty z jeho povrchu. Při čištění používejte přiměřený tlak na kartáček tak, aby se nepoškodila izolace vinutí v blízkosti komutátoru. Postup můžete zopakovat i několikrát – výsledkem má být nejenom očištěný komutátor, ale celý rotor.

Obr. 5. Postup čištění komutátoru

Krok 2: Opracování komutátoru

Povrch komutátoru prozkoumáme lupou, přičemž se zaměříme na charakter rýh. Mohou být v rozsahu od jemných s tloušťkou asi jako lidský vlas (obr. 6 A) až po neopravitelné brázdy (obr. 6 B).

Zde se rozhodneme, které brusné plátno použijeme. Broušením komutátoru budeme odstraňovat nerovnosti, stopy po opálení lamel a zanesenou špínu.

Na jemné rýhy bude stačit zrnitost P1500, na hrubší rýhy použijeme nejprve P600 a poté P1500 a u brázd se rozhodneme, zda má cenu to dělat – a pokud ano, musíme si někdy pomoci soustruhem a následně broušením brusným plátnem. Pokud ne, rotor je třeba vyměnit za nový.

Obr. 6. Jemné rýhy (A) a neopravitelné brázdy (B)

Z brusného plátna odtrhneme nebo odřízneme brusný pás v šířce asi jako šířka komutátoru. Nejjednodušší způsob broušení je uchytit rotor v ruce a druhou rukou ovinout brusné plátno kolem komutátoru (obr. 7 A). Rotor otáčíme ve směru jeho rotace a jemným tlakem držíme brusný papír na lamelách. Při broušení nikdy neotáčíme rotor tam a zpět. Lepšího výsledku dosáhneme uchycením rotoru do sklíčidla ruční vrtačky (obr. 7 B) nebo stojanové vrtačky či soustruhu a broušením při vyšších otáčkách (bez obav 3.000 ot./min. i více).

Obr. 7. Broušení povrchu lamel komutátoru

Krok 3: Kontrola drážek mezi lamelami

Komutátor po broušení ošetřete čističem na kontakty (obr. 8 A) a když je třeba, pomozte si i kartáčkem. Paličkou vyčistěte drážky mezi lamelami, abyste odstranili nahromaděný prach a nečistoty po broušení (obr. 8 B). Zkontrolujte izolaci (slídu) v drážkách mezi jednotlivými lamelami. Slída by měla být asi o 1mm nižší než lamely. Do přečnívající slídy by narážely uhlíkové kartáče a bránila by jim v dosednutí na komutátor celou svojí plochou.

Obr. 8. Čištění (A) a úprava drážek (B) mezi lamelami komutátoru

Drážky mezi lamelami je třeba upravit řezací čepelí nože, škrabkou na zubní kámen nebo žiletkou. Na obr. 9 vidíme pro názornost typické chyby při úpravě drážek mezi lamelami – praxe je však taková, že vzhledem k velmi úzkým drážkám mezi lamelami komutátorů elektrických ručních nářadí těžko umíme všechny zásady dodržet. Stačí však, když bude mít drážka čisté okraje a bude o 1mm nižší než je lamela (obr. 10).

Obr. 9. Příliš hluboký (A), nečistý (B), příliš široký (C) a nesymetrický (D) řez izolační slídy

Obr. 10. Správně opracovaná izolační slída

Krok 4: Rádius kartáčů

Při použití nových kartáčů je třeba dodržet několik důležitých kroků. Dozvíte se o nich v následujícím článku Uhlíkové kartáče VIII.

Závěr

Poškození komutátoru je bohužel často spojeno s jeho nutnou výměnou, a to zejména proto, že se zanedbává průběžná kontrola a pravidelná údržba. Možná Vám první kontrola a/nebo údržba zabere hodinu času, ale „tréninkem“ se snadno dopracujete k několika minutám. Prohlédněte si krátké video, kde jsou shrnuty nejdůležitější úkony.

Vyškolte si ve firmě jednoho pracovníka nebo pošlete někoho zodpovědného na dvě hodiny k nám – pokud máte alespoň deset našich nářadí, uděláme to pro Vás bezplatně.

Klíčová slova: uhlíkové kartáče, komutátor, kontrola komutátoru, ošetření komutátoru, postup ošetření, pomůcky pro údržbu komutátoru

Zdroje:
Interní technické a školicí materiály společnosti 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

Vystudoval jsem vojenskou školu, obor letecká elektrotechnika. S nářadím a nástroji jsem se naučil pracovat už v dětství s tátou na stavbě rodinného domu. Každý náš nový produkt testuji i osobně - vlastníma rukama ve své dobře vybavené dílně. Ve volném čase se rád proháním na motorce po rumunských horských průsmycích. Kromě toho studuji trendy v oboru a rád si vyzkouším i konkurenční produkty. Nad některými se pousměju, nad některými se divím (že se někdo dal nachytat a koupil to) a některé jsou fakt dobré. Skoro jako naše 😊.