Bürstenfeuer

Als Bürstenfeuer bezeichnet man die Funkenbildung zwischen Kohlebürsten und Kommutator. Die Ausprägungen können zwischen kleineren Funken bis hin zu einem Rundfeuer um den Kommutator variieren.

Ursachen

Ein geringes und nur zeitweise auftretendes Bürstenfeuer (etwa bei starker Last) ist trotz diverser Gegenmaßnahmen - wie z.B. Wendepolen - nicht vollständig zu vermeiden. Ein anhaltendes und starkes Bürstenfeuer nutzt die Kohlebürsten jedoch außerordentlich ab und beschädigt die Oberfläche des Kommutators durch Überhitzung (Deformation) und Errosion (Einbrand).

Die Ursachen für ein abnormales Bürstenfeuer sind in einem erhöhten Übergangswiderstand zwischen Kohlen und Kollektor, sowie einer erhöhten Stromaufnahme zu suchen. Beides wiederum ist ein Symptom für ein tiefer liegendes Problem.

Kohlebürsten

Anpressdruck

Die Kohlebürsten werden von einer Feder an den Kollektor gedrückt. Häufig befindet sich noch eine Litze in der Mitte der Feder die den Strom in die Kohle leitet. Wenn sich die Kohle abläuft, dann entspannt sich in der Folge die Feder und die Litze wird gestrafft. Früher oder später sinkt der Anpressdruck so weit, dass der Übergangswiderstand zu hoch wird. In der Folge bleibt der Motor entweder ganz aus, oder es entstehen Funken.

Prüfung: Sichtprüfung bzw. Verschleißgrenzen des Herstellers beachten.
Abhilfe: Neue Kohlen

Eine verschmutzte oder deformierte Kohlen-Führung kann ebenfalls Ursache für einen verminderten Anpressdruck sein.

Prüfung: Kohlen auf Leichtgängigkeit prüfen.
Abhilfe: Führung mit einem Pfeifenreiniger reinigen, ggf. erneuern.

Form

Nicht eingelaufene bzw. eingeschliffene Kohlen führen zu einem verminderten effektiv leitenden Querschnitt.

Prüfung: Sichtprüfung der Kohlen auf vollflächiges Aufliegen.
Abhilfe: Kohlen mit Glaspapier einschleifen (kein normales Schleifpapier benutzen, der Schleifstaub kann sich sonst an den Kohlen einbrennen). Dazu das Glaspapier mit der rauen Seite nach aussen um den Kommutator legen und die Kohle aufsitzen lassen. Dann den Kommutator vor und zurück bewegen bis die Kohle vollflächig aufliegt.

Kommutator

Verschmutzt

Ein verschmutzter Kommutator verursacht ebenfalls einen erhöhten Übergangswiderstand.

Abhilfe: Kommutator mit (Reinigungs-) Benzin und einem fusselfreien Tuch reinigen.

Deformiert

Ist der Kommutator deformiert, also nicht gleichmäßig rund, so kann die Kohle der Oberfläche nicht schnell genug folgen. Die Kohlen tänzeln über dem Kommutator. Durch den zeitweisen Abstand ensteht wieder der erhöhte Übergangswiderstand. Ebenso begünstigen Rillen im Kommutator ein Bürstenfeuer, dort wo die Kohlen nicht bündig aufliegen springen die Funken über. Da der Kollektor starken Belastungen ausgesetzt ist, können sich mitunter auch einzelne Lamellen lösen.

Abhilfe: Kommutator auf einer Drehbank abdrehen bzw. Kollektor ersetzen.

Wicklungen (Anker)

Kurzschluss

Ein Kurzschluss in den Wicklungen entsteht in der Regel durch Überlast bzw. Überhitzung. In der Folge verbrennt der Isolierlack und die Wicklungen werden leitend verbunden. Es fließt dann ein zu hoher Strom und es enstehen Funken.

Abgrenzung: Starkes, klatschendes Bürstenfeuer an beiden Kohlen. Einbrandspuren an gegenüberliegenden Lamellen des Kommutators und ungleichmäßiger Widerstand (gemessen rundherum, je zwischen zwei gegenüberliegenden Lamellen mit einem zuverlässigen Ohmmeter). Wenn ein sehr genaues Ohm-Meter vorhanden ist, so kann auch der Widerstand zwischen zwei benachbarten Lamellen gemessen werden.

Wenn das Bürstenfeuer plötzlich auftritt und gleichzeitig die Leistung abnimmt, dann ist ein Kurzschluss hoch wahrscheinlich. Außerdem lässt sich der kurzgeschlossene Teil der Wicklungen nach längerem Betrieb auch an einer Verfärbung erkennen.

Abhilfe: Anker neu wickeln (lassen) bzw. ersetzen.

Aderbruch

Am sogenannten Wickelkopf, also den oberen bzw. unteren Teil des Rotors, liegen die Wicklungen in der Regel blank oder sind nur teilweise vergossen. Hier, und am Übergang zu den Lamellen (Löt- oder Schweißpunkte) können leicht Beschädigungen in Form eines Aderbruchs oder dem Bruch der Löt-/Schweißverbindung auftreten.

Denkste!

Entstörkondensator

Häufig wird angenommen ein defekter Entstörkondensator würde ein Bürstenfeuer verursachen. Dies ist nicht der Fall. Der Entstörkondensatorn dient ausschließlich der Funk-Entstörung und nicht der Funken-Vermeidung.

Quellen

Dr. Karl Klein: Das Verhalten und die Pflege des Kommutators im Betriebe.

Robert Spieser: Krankheiten elektrischer Maschinen, Transformatoren und Apparate: Krankheiten der Kommutatoren und Bürste

Mersen: Wartung von Kohlebürsten, Bürstenhaltern, Kommutatoren und Schleifringen

Elektrotechnik für Fachschulen: Elektrische Maschinen