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

оказывается, что удельное электрическое сопротивление электрощеточных материалов и коммутирующие способ­ ности изготовленных из них электрощеток неизменно по­ вышаются по мере того, как все менее упорядоченной становится структура веществ, из которых эти материа­ лы слагаются. Структура веществ оказывает влияние на удельное электрическое сопротивление и коммутирую­ щую способность не сама по себе. Поскольку со струк­ турой связан ряд других характеристик вещества, то естественно предположить, что и они должны быть тем или иным образом связаны с величинами р и N. Одной из таких характеристик является уровень Ферми W. Так как последний при принятых в (6-19) обозначениях мо­ жет быть вычислен с помощью выражения:

к графитации. Графитация этих материалов представля­ ет собою процесс образования кристаллического углеро­ да в форме графита. Физически названный процесс обу­ словлен переходом двухмерных шестичленных образова­ ний в трехмерные, кристаллические. Возможность пере­ хода определяется схемой структуры материала. Мате­ риалы, кристаллиты которых ориентированы более или менее параллельно и не имеют развитых перекрестных связей, как, например, у кокса (рис. 1-1,в), графитируются достаточно хорошо. Углеродистые материалы, подоб­

оказываются находящимися в обратной зависимости от способности слагающих их веществ к графитации. Этим и объясняется тот факт, что выпускаемые всеми отече­ ственными и зарубежными предприятиями щетки, пред­ назначенные для использования на электрических маши­ нах с наиболее тяжелыми условиями коммутации, имеют в своем составе в качестве основного компонента не гра­ фит, а сажу.

}05

Помимо рассмотренного на коммутационный процесс электрических машин также оказывают влияние и мно­ гие другие факторы. При последующем изучении этих факторов представляется целесообразным воспользо­ ваться введенным ранее понятием об индексе коммута­ ции N. Вычисляя последний, необходимо позаботиться

б)

Рис. 6-6. Изменение зон безыскровой работы электрических машин при установке на них щеток различной конструкции.

а, 6, в — различные типы машин постоянного тока напряжением 200—300 В. Конструкции щеток: / — неразрезная; 2 —разрезная из двух частей; 3— раз­

резная из четырех частей; 4 — неразрезная со шлицами на контактной по­ верхности.

о правильном выборе базовой зоны, которая определяет­ с я характером конкретной изучаемой задачи. Соблюде­ ние отмеченного условия позволяет производить количе­ ственную оценку влияния рассматриваемого фактора на коммутирующие свойства контакта и давать эту оценку с той же полнотой, с которой ранее изучались его харак­ теристики переходного падения напряжения, коэффи­ циента трения и износа. Проиллюстрируем последнее утверждение на примерах решения ряда конкретных за­ дач. В качестве первой из них рассмотрим, как влияет на коммутацию конструкция электрощеток. На рис. 6-6, а и б показаны зоны безыскровой работы двух электри­ ческих машин при последовательной установке на них

106

коммутации для щеток неразрезной конструкции и не имеющих шлицев N=\, то для щетки, состоящей из двух частей, Л/"= 1,4; для щетки, состоящей из четырех частей, N = 1,9; для щетки, имеющей шлицы, N=1,5. Улучшение коммутирующих свойств происходит также при установ­ ке амортизирующих (резиновых) накладок на электро­ щетках, при замене на крупных электрических машинах реактивных щеткодержателей радиальными и при при­ дании контактной поверхности электрощеток формы, от­ личной от прямоугольника. В [Л. 5-7] указывается, что искрение последовательно уменьшается при переходе от прямоугольного сечения электрощетки к полукругу, трапеции, ромбу, кругу и равностороннему треугольнику. Описываемый эффект достигается за счет возрастания переходного сопротивления щеточного контакта на за­ вершающем этапе коммутации.

Еще одним способом воздействия на коммутационный процесс может являться рациональный выбор танген­ циального размера электрощетки. Положение последней величины в формуле (6-9) таково, что по мере возраста­

Т и соответственно снижается скорость изменения тока в коммутируемых секциях во времени. При этом, одна­

казать, что уменьшение реактивной э. д. с. удается до­ стичь только в том случае, когда W возрастает мед­ леннее, чем Pi. Таким образом, следует ожидать, что по

107

Т а б л и ц а 6-2

Изменение индекса коммутации N в зависимости от раздвижки электрощеток

сбегающие края располагались не вдоль прямой линии, а с некоторым отступлением от нее (ступенчато). Подоб­ ная установка осуществляется с помощью прокладок разной толщины, помещаемых между щеткодержателя­ ми и бракетами.

Практическое использование излагаемых здесь пред­ ставлений о влиянии тангенциального размера электро­ щеток на коммутационный процесс осуществлено при наладке работы мощных машин типа ПБК-215/40, используемых в качестве преобразовательных агрегатов обжимных станков. Практика эксплуатации восьми ге­ нераторов названного типа на четырех металлургических предприятиях показала, что при использовании электро­ щеток марок ЭГ2А, ЭГ4 и ЭГ14 машины работали недо­ статочно надежно в основном из-за дефектов щеточноколлекторного узла. Для устранения отмеченных дефек­ тов на машинах заменили реактивные щеткодержатели радиальными, установив с раздвижкой по схеме, пока­ занной на рис. 6-7. При новой расстановке щеток на ге­ нераторе № 1 в заключительном этапе коммутационного

108

процесса участвует восемь щеток, перекрывающих семь коллекторных пластин, на генераторе № 2— четыре щет­ ки, перекрывающие 7,5 пластин. В результате описанной перестановки работа узла токосъема полностью норма­ лизовалась. Генераторы оказались способными работать со щетками любых электрографитированных марок, в том числе и тех, которые ранее являлись совершенно непригодными [Л. 6-6].

б)

Рис. 6-7. Схема расстановки щеткодержателей на машинах типа ПБК-215/40.

Анализ формул (6-8) и (6-9) позволяет предсказать характер влияния частоты вращения машины п на зна­ чение индекса коммутации: очевидно, что оба названных показателя связаны обратно пропорциональной зависи­ мостью. Количественная оценка рассматриваемой связи представлена в табл. 6-3. В табл. 6-4—6-6 содержится информация о влиянии на коммутационные показатели удельного давления на электрощетки р, изменения по­ лярности главных полюсов и частоты тока, питающего машину. Сведения первой из приведенных таблиц сви­ детельствуют о том, что изменяя величину удельного нажатия на электрощетки, можно добиться расшире­ ния безыскровых зон. Оптимальное значение давления может быть установлено опытным путем. Изменения прямого порядка чередования полярности главных полю­ сов на обратный, как и увеличение частоты питающего тока, приводят к снижению коммутационных возможно­ стей.

109