Файл: Лившиц, П. С. Скользящий контакт электрических машин (свойства, характеристики, эксплуатация).pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 16.10.2024

Просмотров: 100

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ние легко объясняется, если вспомнить, что все изобра­

женные па "р-ис. 3-5 построения получены

в результате

наблюдений за

скользящими контактами,

работающими

в присутствии

активного окислителя— кислорода. В не-

окисляющих бескислородных средах абсолютное значе­ ние величины 2AU относительно невелико и постоянно. Уменьшение значений 2AU по сравнению с воздушной атмосферой вызывает также восстановительная среда водорода. Присутствие или отсутствие влаги в этих средах на величину 2А£/ сколько-нибудь существенного влияния не оказывает. Эта величина сохраняет свое -ма­ лое значение и в контакте, работающем в вакууме. Вид

кривой

2AU=f(j)

электрического

контакта,

эксплуати­

руемого

в условиях вакуума, практически не

отличает­

ся от того, который

наблюдается

при использовании его

в обычной среде при атмосферном давлении. Если вере­ де, окружающей контакт, появляется даже весьма не­ значительное количество кремнийорганических соедине­ ний, величина 2AU резко возрастает {Л. 3-12, 3-13]. Ана­ логичным образом проявляют себя так называемые про­ питывающие вещества, вводимые в электрощеточные ма­

териалы [Л. 1-4, 3-14]. В качестве подобных

веществ

в промышленности используются органические

и неорга­

нические химические соединения и металлы. Среди пред­ ложенных и апробированных пропитывающих веществ на­ ходятся: дисульфид молибдена, пирофосфат натрия «ли какого-либо другого щелочного металла, соединения ме­ таллов с высшими кислотами жирного ряда, каменно­ угольный пек, высокомолекулярные хлорированные уг­ леводороды, смесь гигроскопической соли с органически­ ми нитросоединениями, смесь ненасыщенных полиэфир­ ных смол, фторид бария и другие. Все применяемые пропитывающие вещества повышают значения 2Дс/ на 10—20 % [Л. 3-15].

Одной из новых областей применения скользящего контакта является использование его в электрических машинах, наполненных жидким диэлектриком (погруж­ ные машины). Особенность работы контакта в подоб­ ных условиях состоит в том, что между вращающимся коллектором и электрощеткой возникают расклиниваю­ щие гидродинамические усилия, величина которых даже при относительно небольших окружных скоростях кол­ лектора (и = 4-4-6 м/с) превышает обычно применяемые нажатия на электроугольные изделия. Распределяются

4—2

49



эти усилия таким образом, что их максимум в отличие от случая работы контакта в воздушной среде смеща­ ется we в сторону набегающего края контактной поверх­ ности электрощетки, а в сторону ее сбегающего края. Наличие в контактной зоне гидродинамических усилий снижает устойчивость контакта в тем большей степени, чем большим является угол обхвата коллектора электро­ щеткой, т. е. чем больше ширина последней. Для нейтра­ лизации действия расклинивающих усилий в теле электрощетки просверливаются аксиальные каналы, выхо­ дящие на контактную поверхность. Отрегулировав описан­ ным образом работу контакта и проведя определение зна­ чений 2AU, авторы [Л. 3-16] установили, что рассматри­ ваемая величина при использовании контакта в среде трансформаторного масла существенно превысила зна­

чения,

получаемые

при использовании

контакта

в

воз­

душной

атмосфере

(табл. 3-2).

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

3-2

Изменение переходного падения напряжения при работе

скользящего контакта в среде трансформаторного

масла

 

 

 

Значение 2AU, В, при работе

контакта

Марка электрощеток

 

в воздушной в среде трансформаторного

 

 

 

среде

масла

 

 

Т2, ГЗ, ЭГ2А, ЭГ4, ЭГ14

1,9—2,6

3,0—4,2

 

МГ

 

 

0,2

0,28—0,44

 

M l

 

 

1,4

2,5—2,8

 

 

МГСО

 

 

0,17

0,25—0,48

 

Подобный результат обусловлен возрастанием значе­

ний ранее описанных

членов Аи4 и Аиц,

являющихся со­

ставляющими общего переходного падения напряжения 2AU. Отмечаемое возрастание обязано своим происхож­ дением появлению в контактной зоне изолирующего слоя трансформаторного масла.

Результаты исследования других факторов, влияю­ щих на рассматриваемую характеристику контакта, ра­ ботающего в среде жидкого диэлектрика, освещены в [Л. 3-17 — 3-19]. Материалы этих исследований приво­ дят к следующим выводам: а) статические вольт-ампер­ ные характеристики погружного контакта, будучи нели­ нейными, при использовании на медном коллекторе элек­ трощеток из «черных» материалов, постепенно

59


Спрямляются по мере того,

как в ИХ составе

углеродис­

тые компоненты заменяются

металлическими;

б) вели­

чина 2Д£/при работе на коллекторе из стали на 15—25%

больше, чем на

коллекторе из меди; в) на величину

2AU оказывает

влияние окружная скорость коллектора.

Это влияние особо проявляет себя в области малых зна­

чений v и затухает

в области больших его

значений;

г) величина 2AU в

очень сильной степени

зависит от

удельного нажатия на электрощетки; по мере возраста­ ния р величина 2AU снижается, стремясь к некоторому установившемуся пределу; д) в изученном интервале повышения температур 20—100 °С значения 2AU снижа­

лись; е) полярные свойства электрощеток

из черных ма­

териалов выражены в большей

степени,

чем цветных;

ж) для электрощеток из цветных

материалов справедли­

во соотношение Д(У_<Д£/+ .

 

 

Приведенные здесь выводы свидетельствуют о том, что действие рассмотренных факторов на характеристи­ ку 2AU при работе контакта в среде жидкого диэлектри­ ка качественно не отличается от влияния, наблюдаемого в воздушной среде. Исключение составляет окружная скорость коллектора, возрастание которой при удовле­ творительном состоянии поверхности скольжения не вы­ зывает повышения значений 2AU в воздушной среде.

ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ

КОЭФФИЦИЕНТ ТРЕНИЯ МЕЖДУ ЭЛЕМЕНТАМИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СКОЛЬЗЯЩЕГО КОНТАКТА

Описанный ранее показатель переходного падения напряжения самым непосредственным образом был связан с электрическими явлениями в скользящем контакте. Анализируемый здесь коэффи­

циент трения

р, характеризует

механическое и молекулярное взаимо­

действие между поверхностями контактирующих элементов.

Первое

из названных

взаимодействий

обязано своим происхождением

упру­

гому и пластическому деформированию поверхностей трущихся тел, происходящему под влиянием весьма значительных давлений в зоне фактического контакта. Молекулярное взаимодействие обусловлено силами связи атомов кристаллических решеток, сближенных тел.

Подобная связь возникает благодаря

тому,

что на тесно

сближен­

ных участках контакта обнажается

чистая,

свободная

от смазки

и окислов поверхность кристалла вещества, слагающего контакти­ рующие тела. Внешним проявлением описываемых взаимодействий между элементами скользящего контакта является возникновение

между ними сил трения и их изнашивание. Величины силы

трения

4*

51


и связанного с ней коэффициента трения Зависят от ряда факторов. Экспериментальное определение коэффициента трения ц обычно производится на тех же установках, которые используются для определения характеристики 2ДСЛ Опыт состоит в том, что испы­

туемые

электрощетки нагружаются номинальными током / н и

дав­

лением

рш и при определенном значении окружной скорости

и на

поверхности скольжения испытательного стенда определяется номи­ нальный коэффициент трения ця . Испытания производят в лабора­ ториях предприятий, изготавливающих электрощетки, и получаемые

при этом

данные

используются

в

стандартах,

технических

условиях

и каталогах на соответствующие виды продукции.

 

 

0,251

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.

4-1. Фрикционные характери­

 

 

 

 

стики

различных

электрощеточ-

 

 

 

 

 

лых

материалов.

 

 

 

у"

 

/ — металлографитная

электрощетка;

 

 

 

2 — графитная

электрощетка;

3 — элек-

 

 

V

 

трографитированная

электрощетка.

 

 

 

 

 

 

 

 

О

15

30 м/с

45

 

 

 

 

 

С целью более полного описания характеристики р, в промыш­

ленности

широко

распространены

испытания по определению влия­

ния на нее окружной скорости «а поверхности скольжения. Подоб­ ные испытания (при номинальных токовых нагрузках на электро­ щетки и при номинальных давлениях на них) позволяют строить графики, подобные изображенным на рис. 4-1. Эти графики строят­ ся по данным массовых испытаний и приводятся во многих катало­ гах крупнейших электрощеточных фирм. Особенно важным в описы­ ваемых графиках является их ориентировка по отношению к коор­ динатным осям. Очевидно, что чем ближе к горизонтали располагается линия ц =/(и) , тем более устойчивой будет работа контактных элементов при всяких изменениях скорости их относи­ тельного перемещения. В зарубежной технической литературе для

описания фрикционных

характеристик рекомендуется формула вида

 

 

 

[i=Av~s,

 

 

(4-1)

где А

и s — константы,

зависящие

от

марки

электрощеточиого мате­

риала ,[Л. 3-15].

 

 

 

 

 

 

В

отечественной

 

литературе

для

этих

же

целей предложена

формула

 

ц=С—Dv,

 

(4-2)

 

 

 

 

где константы С и D

имеют тот

же смысл,

что

и константы А и s

в (4-1); значения констант С и D для

ряда

марок электрощеточных

материалов, справедливые при окружных скоростях до 30—35 м/с, приведены в табл. 4-1.

По поводу достоинств и недостатков двух

последних формул

можно повторить все то, что отмечалось несколько

ранее при

описании аналогичных выражений

(3-6) и

(3-7),

относящихся

к вольт-амперным характеристикам

скользящего

контакта.

52