Las escobillas de carbón son uno de los elementos más críticos de un motor.
Una escobilla de carbón, también conocida como escobilla eléctrica, es la pequeña parte del motor que conduce la corriente eléctrica entre los cables estacionarios (estator) y los cables giratorios (rotor) de un motor o generador. El cepillo generalmente se compone de uno o más bloques de carbono y puede venir con una o más derivaciones o terminales.
Un motor generalmente contiene más de una escobilla de carbón para conducir la corriente eléctrica. Las escobillas se clasifican en cinco familias de grados de escobillas, cada una de las cuales es adecuada para diferentes tipos de motores y aplicaciones.
Una escobilla de carbón tiene tres parámetros de funcionamiento: mecánico, eléctrico y físico/químico.
Mecánico
Un anillo deslizante o conmutador está unido al eje giratorio. Se utiliza un resorte para empujar la escobilla hacia el anillo deslizante o el conmutador para mantener el contacto. La superficie del anillo deslizante o del conmutador no debe ser demasiado lisa/brillante ni demasiado áspera para garantizar un buen contacto con las escobillas y un buen rendimiento.
Eléctrico
Operador de cepillo de carbón eléctrico
La corriente eléctrica se transmite desde el eje giratorio a través del contacto con la escobilla de carbón. Áreas muy pequeñas de la escobilla, llamadas puntos de contacto, entran en contacto con la superficie del anillo colector o conmutador. Los puntos de contacto deben distribuirse uniformemente en la superficie de la escobilla para mantener el equilibrio de la escobilla y evitar daños en la superficie del conmutador/anillo deslizante.
Las escobillas de carbón con alta resistividad funcionan mejor porque ayudan a evitar la formación de arcos en la interfaz entre la escobilla y el conmutador/anillo deslizante. También es importante mantener una densidad de potencia adecuada para que los motores de CC funcionen al máximo rendimiento, lo que a menudo requiere quitar las escobillas. Se deben realizar cálculos para la densidad de potencia y optimizar la densidad del cepillo si su aplicación cambia. No se debe suponer que faltan escobillas si encuentra un motor de CC funcionando sin las escobillas.
Física/Química
Este parámetro operativo se refiere al entorno operativo de la escobilla de carbón, más que a la escobilla en sí, lo que puede tener un fuerte efecto en el rendimiento de la escobilla de carbón.
Por ejemplo, se necesita un cierto nivel de humedad del aire para que la película del conmutador/anillo deslizante se forme correctamente. Por lo tanto, si el aire es demasiado seco, como en condiciones desérticas, árticas o aeroespaciales, se recomiendan tratamientos especiales con cepillo. Los tratamientos también están disponibles para cepillos expuestos a vapores y gases corrosivos (lo que puede ocurrir, por ejemplo, en presencia de silicona u otros adhesivos). Finalmente, los aceites, los hidrocarburos y el polvo pueden deteriorar una escobilla de carbón y deben evitarse.