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

Исходя из изложенного и анализируя, многочисленные экспери­ ментальные данные, можно заключить, что наиболее вероятные соотношения износов различным образом поляризованных электро­ щеток будут следующими:

ны главным образом усредненные значения наблюдаемых резуль­ татов.

В результате произведенного здесь рассмотрения также уста­ новлена прямо пропорциональная зависимость между износом элек­ трощеток и их токовой нагрузкой. Если работа скользящего кон­ такта происходит без искрения, то на основании большинства гра­ фиков, показанных на рис. 5-2, можно утверждать, что износ элек­

67

Оценить новое слагаемое можно с помощью рис. 5-4, на котором показано, как изменяется величина износа электрощеток, отнесенная к длине пути пробега по коллектору, при включении в электрическую цепь устройств, способствующих искрообразованию. В качестве та­ ковых в описываемом опыте, проведенном Куртом Биндером [Л. 5-6], использовались индуктивные катушки с различным числом витков w. График на рис. 5-4,а получен ори некотором начальном числе витков катушки ау0. Последующие графики получены при последо­ вательном удвоении числа этих витков. Несмотря на то что токи при этом в такой же пропорции уменьшались, общий износ элек­ трощеток существенно возрастал.

Рис. 5-4. Влияние индуктивности электрической цепи и частоты вра­ щения коллектора на износ электрощеток.

а — w0; 6 — 2 Wc\ в — 4 Wo.

Еще одна иллюстрация влияния искрообразования на износ электрощеток получена в опытах А. Я. 'Глускина с сотрудниками. Опыты ставились на электрической машине постоянного тока типа ПН-28 и состояли в том, что вначале ее коллектор замыкался на­ коротко, а затем короткозамыкающие перемычки снимались и маши­ на с электрощетками марки ЭГ-14 работала при различных поло­ жениях щеточных траверс и различных режимах подпитки. Подоб­ ные мероприятия позволили искусственно расстраивать коммутаци­ онный процесс и создавать искрение разной интенсивности. Пропор­ ционально последнему изменялась скорость изнашивания электро­ щеток (табл. 5-2).

Помимо информации о влиянии индуктивности на износ электро­ щеток рис. 5-4 содержит сведения о влиянии на эту характеристику еще и угловой скорости коллектора. Последняя вместе с показате­ лями его окружной скорости, общего и местного биения, чистоты поверхности, вибраций и удельного давления на электрощетки обра­ зует комплекс механических воздействий. Объединяющим признаком, с помощью которого перечисленное воздействие оказывает влияние

68

Т а б л и ц а 5-2

Скорость изнашивания электрощеток марки ЭГ14

на режим работы электрического скользящего контакта, является перераспределение путей прохождения носителей тока через кон­ тактную зону, подробно описанное в гл. 2. Очевидно, что при воз­ растании скорости, биений, вибраций, шероховатости поверхности и снижения удельных давлений р происходит уменьшение площади непосредственного контакта и возрастает токовая нагрузка на те участки контактной зоны, .в которых носители тока выходят в окру­ жающую контакт среду. Очевидно также, что при изменении пере­ численных показателей в указанных направлениях происходит изме­ нение характера механического взаимодействия между контактирую­ щими элементами.

В результате общий характер влияния окружной и угловой ско­ рости коллектора, его общего и местного биения, чистоты поверх­ ности и вибраций на скорость изнашивания электрощеток представ­ ляет собою плавную линию, описываемую уравнением порядка выше первого. Подобное обстоятельство свидетельствует о том, что по мере возрастания показателей, принятых в качестве аргументов, происходит интенсификация элементарных процессов, вызывающих изменение Функций, в данном случае скорости изнашивания элек­ трощеток. Степень этой интенсификации для различных электро­

Так, по литературным данным, влияние окружной скорости коллек­

Представленная здесь степень возрастания vm при последова­ тельном увеличении v для различных электрощеточных материалов является различной. Минимальной она оказывается у материалов

69

Т а б л и ц а 5-3

групп Ш Б , IVA и IVB, что позволяет применять эти материалы при #=60-^80 м/с. Наихудшим образом рассматриваемое воздействие проявляется в материалах групп IA, 1Б, IB, 1Г, верхний предел допустимой скорости использования которых не превышает 20— 30 м/с. При превышении 'последних значений происходит резкое возрастание скорости изнашивания электрощеток.

Только что рассмотренные показатели окружной скорости кол­ лектора v не следует отождествлять с показателем частоты его вращения п. Хотя оба названных показателя и связаны между собой линейной зависимостью, явления, происходящие в работающих контактах при равных v и разных п, для большого класса машин оказываются существенно различными.

Класс машин, о котором здесь идет речь, включает в себя быстроходные электрические машины, диаметры коллекторов кото­ рых менее 100—120 мм. Малогабаритные быстроходные электрические машины в последние десятилетия П О Л У Ч И Л И исключительно широкое распространение. Существуют машины, работающие при частоте

щенных изучению специфики работы скользящего контакта высоко­ оборотных машин малой мощности. Результаты одного из таких ис­

верхности и разных токовых нагрузках, свидетельствуют о том, что интенсивность воздействия частоты вращения коллектора на износ электрощеток возрастает по мере того, как возрастает ях токовая нагрузка 7. При малых силах тока рассматриваемое воздействие относительно невелико. При повышенных силах тока возрастание частоты вращения оказывается весьма существенным ГЛ. 5-61 Все

что здесь проявляется одновременное действие всех компонентов

габаритных электрических машинах независимо от окружной скоро­ сти их коллекторов следует применять щетки из материалов, пред­ назначенных для работы при больших окружных скоростях.

Изучение ВЛИЯНИЯ ИЗ ТТОКЯ^ЯТвЛЬ Ощ общего и местного биения коллекторов (т. е. эксцентриситета и перепада уровней соседних

70

пластин) затруднено тем обстоятельством, что в реальных условиях эксплуатации задавать величины биений невозможно. По указанной причине необходимый экспериментальный материал приходится по­ лучать, наблюдая за работой машины в течение некоторого периода

этом результаты свидетельствуют о существенном влиянии биения коллекторов на износ. Это влияние является столь значительным, что при эксплуатации высокооборотных машин приводит к механи­ ческому повреждению электрощеток.

Скорость изнашивания электроугольных элементов скользящего контакта не остается безразличной по отношению к воздействию вибрационных факторов и в том случае, если эти факторы обуслов­ лены не взаимодействием контактирующих элементов, а вызваны действием внешних причин. Справедливость подобного утверждения иллюстрируется табл. 5-4, показывающей, как изменялась t i w при установке машины на столе вибростенда, работающего при разных

электрощеток, поляризованных различным образом, вид зависимости Ущ=!(р) оказывается различным. U-образный вид линии / всегда объясняли соотношением слагаемых в выражении (5-4). В области ма­ лых значений р при данной силе тока, проходящего через электрощет­ ки, в контакте возникает усиленное искрообразование. По мере возра­ стания р слагаемое ААИ уменьшается, достигая даже нулевого зна­ чения. Это состояние и объясняет появление минимума на рассматри­ ваемой кривой. Дальнейший рост значений р вызывает пропорцио­

на основании целой серии экспериментов, проведенных на мощных электрических машинах, эксплуатируемых в генераторном и двига­ тельном режимах на металлургических заводах, автору удалось

классов, используемых на малогабаритных генераторах автотрак­

71