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Beschädigter Schleifring: Die falschen Kohlebürsten können Bürstenfeuer verursachen und zu erheblichen Motorschäden führen. (Foto: Menzel Elektromotoren GmbH)
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Motoren und Antriebe

Kohlebürsten – Auswahl und Fehlervermeidung

26.07.2018

Auf den ersten Blick erscheinen Kohlebürsten vielleicht als triviale Verschleißteile. Tatsächlich zählen sie jedoch zu den wichtigsten Komponenten eines Motors.

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Die Qualität und ordnungsgemäße Wartung der Kohlebürsten wirken sich wesentlich auf die Laufeigenschaften und die Lebensdauer eines Motors aus und sind damit maßgeblich für seine Gesamteffizienz. Kohlebürsten kommen weiterhin in vielen Anwendungen zum Einsatz. Große Gleichstrommotoren sind generell auf Kohlebürsten angewiesen. Im niedrigen Leistungsbereich ist dies für Gleichstrommotoren ebenfalls die übliche Konstruktion, abgesehen von einigen bürstenlosen Servomotoren. Außerdem werden alle Schleifringläufermotoren mit Kohlebürsten ausgestattet. Drehstrom-Asynchronmaschinen dieser Bauart spielen bis heute eine große Rolle in der Schwerindustrie. So ist es auch in der nachfolgend beschriebenen Anwendung. Anhand des Fallbeispiels wird erläutert, was sich beim Umgang mit Kohlebürsten in der Praxis bewährt hat und was häufig zu Problemen führt.

Minderwertige Bürsten – aufwändige Reparaturen

Menzel Elektromotoren aus Berlin wurde vor Kurzem für Reparaturarbeiten nach Südamerika gerufen: In einer Zementmühle war der Hauptmotor ausgefallen, und zwar innerhalb 24 Stunden nach einem Wechsel seiner Kohlebürsten. Schnell stellten die Servicetechniker fest, dass die vor Ort beschafften Bürsten der Grund für das Versagen des Motors waren. Die Bürsten von minderwertiger Qualität schlugen Funken und beschädigten die Schleifringoberfläche (Bild 1 – siehe oben!). Normalerweise muss ein durch Bürstenfeuer beschädigter Motor in einer Werkstatt repariert werden. Das Menzel-Team konnte das jedoch innerhalb einer Woche vor Ort erledigen. Die Ingenieure nahmen dazu den Motor komplett auseinander, reinigten die Teile und schliffen den Schleifring ab, um ihn wieder in einen guten Zustand zu versetzen. Die Bürsten selbst wurden durch Produkte aus hochwertigem Material ausgetauscht, die für die Anwendung geeignet sind. Weil das Bürstenfeuer auch die Bürstenhalter beschädigt hatte, wurden neue beschafft und montiert. „Es wird häufig unterschätzt, wie wichtig es ist, hochwertige und auf spezifische Anwendungsbereiche ausgelegte Kohlebürsten auszuwählen und sie ordentlich in Stand zu halten“, sagt Mathis Menzel, in der dritten Generation Geschäftsführer von Menzel Elektromotoren. „Unkenntnis, mangelnde Erfahrung und fehlende Wartung der Bürsten führen dann womöglich zu schweren Motorschäden wie in diesem Fall.“ Menzel empfiehlt Betreibern, bei der Beschaffung von Ersatzbürsten immer ihren Motorlieferanten zu Rate zu ziehen. Es gibt jedoch auch einige einfache Regeln, mit denen Betreiber selbst eine gute Wartungsroutine entwickeln können, damit ihre Kohlebürsten eine lange Lebensdauer erreichen.

Vorbeugende Maßnahmen gegen Bürstenfeuer

Kohlebürsten sollten regelmäßig auf Verschleiß überprüft werden. Daher ist jederzeit eine leichte Zugänglichkeit für Inspektion und Wartung zu gewährleisten. Wenn mehr als 50 % der ursprünglichen Länge abgenutzt sind, sollten Bürsten ausgetauscht werden, denn danach ist der Federanpressdruck gegen den Schleifring zu gering (Bild 2). Der flächige Kontakt ist dadurch nicht mehr zuverlässig gewährleistet. Die Bürsten gleiten dann nicht mehr wie erforderlich und können daher Funken sowie möglicherweise Bürstenfeuer verursachen. Funken können auch durch fehlerhafte Handhabung, wie zum Beispiel schlechte mechanische Passung, verursacht werden. Kohlebürsten müssen leicht in ihrer Halterung gleiten. Sie dürfen nicht klemmen bleiben und den Kontakt zum Schleifring verlieren, da es sonst zu Funkenschlag kommen kann. Das Spiel darf jedoch auch nicht zu groß sein, denn dann kann die Bürste „klappern“ – statt flächiger Auflage stoßen die Kanten abwechselnd gegen den Schleifring und nutzen sich ab. Dadurch kann kein sicherer Kontakt mehr zustande kommen, und auch dies kann Funken auf dem Schleifringkörper verursachen.


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