Kohlebürsten – Auswahl und Fehlervermeidung

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.

Mehr als die Summe ihrer Bestandteile

Was macht nun also die Qualität von Kohlebürsten aus? Kohlebürsten werden aus verschiedenen Materialien hergestellt, zumeist jedoch aus Graphit und Kupfer. Der Kohlenstoff dient als Gleitmittel und bildet eine Patina aus. Kupfer sorgt für herausragende Stromleitfähigkeit.

Anwendungsspezifisch können sehr unterschiedliche Zusammensetzungen der Bürsten erforderlich sein. So braucht ein Traktionsmotor für einen Zug in Sibirien eine andere Zusammensetzung von Kohlenstoff und Kupfer als ein gleichmäßig durchlaufender Antrieb in einer Zementmühle in der Wüste Saudi-Arabiens.

Es verlangt ein hohes Maß an Know-how, für eine bestimmte Anwendung bzw. einen Motor die richtige Mischung zu bestimmen. Auch sehr kleine Veränderungen der Zusammensetzung können nämlich die Eigenschaften einer Bürste so wesentlich beeinflussen, dass sie den speziellen Anforderungen nicht mehr gerecht wird.

Diese grundsätzlichen Zusammenhänge sind den meisten Betreibern auch bekannt. Sie dürften jedoch nicht den Fehler begehen, die Qualität von Kohlebürsten allein an der richtigen Zusammensetzung festzumachen. Die molekulare Struktur des Materials spielt ebenfalls eine entscheidende Rolle und auch die Schnittrichtung, in der die Bürsten aus dem Materialblock geschnitten wurden. Beides beeinflusst, wie gut der Schleifkontakt ist.

Des Weiteren muss durch die Verankerung der Stromseile in den Kohlebürsten sichergestellt werden, dass die Bürste den Strom über die gesamte Oberfläche gleichmäßig leitet. „Betreiber sollten die Expertise von Motorlieferanten mit vielfältigen praktischen Erfahrungen nutzen und Kohlebürsten in Absprache mit ihnen auswählen“, sagt Mathis Menzel.

Auch der Installationsort spielt in diese Frage hinein. Für baugleiche Motoren in identischen Applikationen sind an verschiedenen Standorten unter Umständen unterschiedliche Kohlebürsten optimal. Maßgeblichen Einfluss darauf haben sowohl Luftfeuchtigkeit und Umgebungstemperatur als auch die Aufstellungshöhe sowie abrasive Partikel aus der Kühlluft. Lastschwankungen sind ebenfalls relevant. Es ist also wichtig, möglichst viel über die Anlage und das Nutzungsprofil zu wissen.

Keine unterschiedlichen Größen, Chargen und Güten

Abgesehen von Kohlebürsten, die für die Anwendung ungeeignet sind oder nicht die notwendige Qualität haben, stoßen Menzel-Ingenieure häufig auf andere vermeidbare Fehler. Beispielsweise werden Bürsten unterschiedlicher Größen eingesetzt oder bei der Instandhaltung wird nur ein Teil der Bürsten ausgewechselt.

Menzel empfiehlt nicht nur, niemals verschiedene Bürstentypen zu mischen, sondern rät auch davon ab, Bürsten verschiedener Hersteller zu verwenden:„Auch kleine Abweichungen in der Zusammensetzung bewirken unterschiedliche Widerstände und führen damit zu asymmetrischen Rotorströmen. Dies hat einen ungleichmäßigen Verschleiß zur Folge, der sich über die Zeit nur verstärkt. Wir hatten sogar schon Fälle, in denen Bürsten, die einfach nur aus unterschiedlichen Chargen stammten, zu Problemen führten. Wir verwenden daher in unseren Motoren grundsätzlich nur qualitativ hochwertige Bürsten aus demselben Produktionslauf.“

Ein passender und einheitlicher Bürstentyp ist allerdings an sich noch keine Gewähr für Qualität. Werden auf den ersten Blick geeignete Produkte zu viel günstigeren Preisen angeboten als die Originalausstattung, ist immer Vorsicht angezeigt.

Menzel empfiehlt, Kohlebürsten und Halterungen generell vom ursprünglichen Motorlieferanten zu beziehen. Nur so kann man sicher sein, die Bürsten in der richtigen Qualität zu erhalten. Dann ist Verlass darauf, dass sich kostspielige Reparaturen vermeiden lassen, die allzu häufig durch versehentliche Verwendung der falschen Bürsten oder den Einsatz minderwertiger Produkte verursacht werden. Wichtig ist daneben natürlich auch, dass die regelmäßigen Kontrollen und Instandhaltungsmaßnahmen gemäß Herstellerempfehlung eingehalten werden.