Опорно-токосъемные узлы датчика остаточной влажности в сушильных машинах

В современных сушильных машинах контроль степени высыхания белья осуществляется кондуктометрическим методом — путем измерения электрического сопротивления влажной ткани. Поскольку барабан с влажным бельем непрерывно вращается, а плата управления статична, для передачи измерительного микротока требуется надежный динамический контакт.

Функцию гальванической связи между вращающимся барабаном (или изолированными ребрами-активаторами) и измерительным контуром выполняет специализированный токосъемный узел. В зависимости от конструкции он реализуется через щеточно-контактный блок либо, в виде альтернативного решения в отдельных моделях, через токопроводящие опорные элементы.

Конструкция и характер нагрузок

Токосъемный узел располагается на переднем опорном щите или на заднем фланце оси барабана. Его специфика заключается в практическом отсутствии силовых нагрузок, при этом к узлу предъявляются высокие требования по стабильности электрического сопротивления:

• Тип опор и токосъемников. В классической схеме применяется подпружиненная медно-графитовая щетка, скользящая по латунному или медному кольцу (диску) на барабане. В альтернативных конструкциях, встречающихся в некоторых моделях, используется центральный опорный штифт (втулка скольжения) с заложенной электропроводящей смазкой.
• Нагрузки. Узел не воспринимает массу барабана. Основным фактором износа является постоянное трение скольжения на малых скоростях (около 50 об/мин) при слабом прижимном усилии контактной пружины.
• Условия среды. Контактная пара работает в условиях сухого трения (для щеток) или в среде специализированной смазки. Узел постоянно подвергается воздействию мелкодисперсной текстильной пыли и перепадам влажности окружающего воздуха.

Процесс износа и потеря сигнала

Деградация узла датчика влажности имеет выраженную электроконтактную природу. Физическое истирание элементов здесь вторично по отношению к изменению переходного сопротивления. Сбои в измерительной цепи происходят по следующим сценариям:

• Абразивный износ и загрязнение щетки. По мере трения графитовая щетка стачивается, образуя пыль. Эта пыль смешивается с микроволокнами ткани из воздуха. Образующийся налет забивает направляющий паз щеткодержателя, что приводит к зависанию щетки и потере физического контакта с кольцом.
• Окисление и патинирование контактного кольца. Медные и латунные токосъемные дорожки со временем покрываются слоем оксидов и сульфидов. Кроме того, на них могут осаждаться пары летучих компонентов кондиционеров для белья. На поверхности кольца формируется тонкая диэлектрическая пленка, которая препятствует прохождению измерительного микротока.
• Деградация токопроводящей смазки. В системах с токосъемными подшипниками скольжения (альтернативная конструкция) применяется специальная смазка (часто с добавлением мелкодисперсного серебра, меди или графита). При высыхании базового масла или попадании пыли смазка теряет пластичность и токопроводящие свойства. Контактное сопротивление узла нелинейно возрастает.

Симптоматика износа этого узла специфична. Машина перестает корректно оценивать влажность: автоматика фиксирует высокое сопротивление цепи (как у сухого белья) и преждевременно завершает программу сушки, оставляя вещи влажными.

Вопрос-ответ

Допускается ли замена изношенной щетки датчика влажности на графитовую щетку от электродвигателя?

Не рекомендуется. Щетки для коммутации силовых цепей электродвигателей имеют иной химический состав (например, повышенное содержание меди для пропускания высоких токов). Использование моторной щетки может привести к ускоренному абразивному истиранию мягкого латунного кольца на барабане и появлению характерного скрипа. Щетки для измерительных цепей рассчитаны на микротоки и имеют иной состав, чем силовые щетки электродвигателей.

Можно ли смазывать медное токосъемное кольцо техническим вазелином или силиконовым спреем для снижения трения и скрипа?

Этого делать не следует. Стандартные технические смазки, включая силиконовые и литиевые, являются диэлектриками. Попадание такой смазки на токосъемное кольцо создаст изолирующий слой, нарушающий работу контактной пары. Если конструкция узла предусматривает наличие смазки, необходимо использовать только специализированные токопроводящие пасты с нормированным удельным сопротивлением.

Почему после тщательной очистки латунного кольца наждачной бумагой датчик влажности стал работать еще хуже?

Очистка контактных колец абразивными материалами (наждачной бумагой) оставляет на металле глубокие микроцарапины. В этих бороздах быстро скапливается текстильная и графитовая пыль, которая окисляется и вновь повышает сопротивление контакта. Очистку токосъемных дисков следует производить химическим способом (изопропиловым спиртом или специальными спреями для очистки контактов) либо неабразивными полировочными губками (скотч-брайт).

Технико-коммерческий инженер ГК Индатэк Смирнов А. В.