Kefa (elektrotechnika)

Kefa je elektricko-mechanická vodivá súčiastka zabezpečujúca elektrický kontakt medzi pevnou a pohyblivou časťou elektrického stroja. Je to časť zberača.

Výraz „kefa“ pochádza z počiatkov konštrukcií elektrických strojov, kedy sa kontakt medzi pevnou a pohyblivou časťou stroja vytváral kovovými kefami (mosadzná drôtená kefa). Dnes, keď sa rýchlosť zariadení mnohonásobne zvýšila a výrazne stúplo aj prúdové zaťaženie takéhoto spoja sa ako materiál kefy používa výhradne materiál (obvykle kompozit) na báze grafitu.

V točivom elektrickom stroji (elektromotor, dynamo) sprostredkuje kontakt na komutátor, v lineárnych elektrických motoroch zabezpečuje kontakt na zberacie krúžky, zberacie lišty, prívodné vedenie a pod. Okrem elektrického kontaktu musí kefa zabezpečiť aj suché mastenie klzného spoja.  

Elektricky je kefa prichytená o statické konštrukčné časti stroja a spojená so svorkami elektrického prívodu. Kefa je najnamáhanejšou časťou elektrického stroja. Je namáhaná trením, zohrievaná prechodom elektrického prúdu, erodovaná iskrením a pod. Kefa pritom nesmie poškodzovať prívodné lišty, resp. komutátor, preto je vyrábaná z mäkšieho materiálu ako lišty resp. komutátor. Už v konštrukcii elektrického stroja sa preto predpokladá  obmedzená životnosť kefy (rádovo nižšia, ako životnosť stroja). Konštrukcia zberača preto musí umožniť jednoduchú výmenu kefy.

Požiadavky na materiál kefy 
schopnosť vytvárať plynný oxid
vysoký bod tavenia
tepelná odolnosť a vodivosť
chemická stálosť, odolnosť proti oxidácii
dobrá pružnosť pri zachovaní tvrdosti a mechanickej pevnosti
odolnosť voči opotrebeniu
nízky trecí odpor
malý prechodový odpor
odolnosť proti erózii elektrickým oblúkom
pri použití vo vonkajšom prostredí aj odolnosť voči poveternostným vplyvom a vode

Použitie kief 
uhlíkové kefy v elektrických strojoch
špeciálne kontakty (reostaty, trakčné zberače)

Najpoužívanejšie uhlíkové materiály 
elektrografit
kovografit
bakelitografit
prírodný grafit
tvrdý uhlík
uhľografit

Elektrografit 
Vyrába sa lisovaním z práškového koksu, sadzí, grafitu a smolných spojív. Objemová hustota 1.45 – 1.55, merný elektrický odpor 550 – 1050 μΩm, tvrdosť 85 – 100 HR,  hustota prúdu 8 – 12 A/cm2, max obvodová rýchlosť 35-55 ms-1, odporúčaný tlak 25-40. Použitie – malé striedavé motory napájané striedavým prúdom, ručné náradie,  pračky a pod.

Kovografit
Používaný materiál: grafit, meď, olovo, striebro. Spojivom je mäkký kov. Objemová hustota 2.5 – 6.8, merný elektrický odpor 0.2 – 3.5 μΩm, tvrdosť 75 – 110 HR,  hustota prúdu 15 – 24 A/cm2, max obvodová rýchlosť 20-47 ms-1, odporúčaný tlak 20-40. Použitie - uzemňovacie kefy, kefy pre malé motorčeky, automobilové motorčeky, motory a spúšťače do 3kW, dynamá

Bakelitografit
Materiál grafit, sadze, plnivo na báze živíc. Objemová hustota 1.5 – 1.6, merný elektrický odpor 500 – 2000 μΩm, tvrdosť 75 – 100 HR,  hustota prúdu  10 A/cm2, max obvodová rýchlosť 50 ms-1, odporúčaný tlak 25-35. Komutátorové motory s ťažkou komutáciou, malé striedavé motory, trojfázové komutátorové stroje, malé a stredné stroje

Prírodný grafit 
Materiálom je vyťažená tuha (prírodný grafit), minerálne látky. Objemová hustota 1.5 – 1.53, merný elektrický odpor 18-20 μΩm, tvrdosť 90 HR,  hustota prúdu 8 – 10 A/cm2, max obvodová rýchlosť 80 ms-1, odporúčaný tlak 20-25. Stroje s oceľovými krúžkami, stroje pre veľké obvodové  rýchlosti - turbogenerátory, hydroalternátory, použitie v agresívnom prostredí.

Tvrdý uhlík
Materiál - koks, sadze, grafit, smolné spojivá, abrazívne prímesi. Vlastnosti podobné prírodnému grafitu. Použitie pre malé univerzálne motorčeky.

Uhľografit
Materiál je koks, sadze, grafit, smolné spojivá. Objemová hustota 1.1 – 1.5, merný elektrický odpor 500-1050 μΩm, tvrdosť 85 - 100 HR,  hustota prúdu 8 – 12 A/cm2, max obvodová rýchlosť 30-50 ms-1, odporúčaný tlak 25-40. Malé stroje, trojfázové komutátorové stroje, malé univerzálne motory, ručné náradie.

Striebrografit
Kovografit s prídavkom prachového striebra, Objemová hustota 2.6 – 6, merný elektrický odpor 0.06-6 μΩm, tvrdosť 90-95 HR,  hustota prúdu 20 – 27 A/cm2, max obvodová rýchlosť 20 ms-1, odporúčaný tlak 20-25. Motorčeky s malým napájacím napätím v snímacej a informačnej technike.

Konštrukcia 

Kefa má obvykle tvar kvádra so skosenými hranami (alebo menej často tvar valca). Časť, ktorá prichádza do styku s komutátorom (lištami apod.) je niekedy zaoblená tak, aby kopírovala tvar komutátora (lišty). Kefa je umiestnená v držiaku, ktorý má tvar podľa kefy – tzn. dutý kváder. Prenos elektrického prúdu je cez vodivé steny držiaka. Prítlak na komutátor (lištu) zabezpečuje pružný člen – obvykle vinutá, alebo listová pružina. niekedy je súčasťou kefy aj prívodný káblik (zalisovaný v tele kefy pri jej výrobe) - zabezpečuje bezproblémovejší prívod elektrického prúdu do kefy. Pre malé motory a ručné náradie sa kefa vyrába ako montážny celok – kefa, prívodný káblik, prítlačná pružina, prívodné očko - v jednom nerozoberateľnom celku. 

Kefy pre trakčné vedenia majú tvar líšt, umiestnené sú na vrchole prúdového zberača (pantografu). Sú mimoriadne mechanicky namáhané, pretože vlaky (električky, trolejbusy a pod.) a ich vedenie (trakcia) nemajú presnú vzdialenosť a teda sa nedá zabezpečiť rovnomerný prítlak. Zároveň sú vystavené poveternostným vplyvom. Pre zlepšenie odolnosti sa lišty impregnujú parafínom, živicou, olejom a pod. alebo sa používajú kovové kompozity (cínové, alebo antimónové), kedy sú čiastočky grafitu uzatvorené v kove. 

Kefy nie sú normalizované, každý výrobca elektromotorov používa vlastnú – optimalizovanú konštrukciu a vyrábajú sa podľa požiadaviek zákazníka. V katalógoch jednotlivých výrobcov sa nachádzajú stovky rôznych modelov a tvarov.

Zdroje 
elektrokarbon, výrobný program
morgan – carbon, výrobný program

Konštrukcia elektrických strojov