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

ГЛАВА ВОСЬМАЯ

ОПТИМАЛЬНЫЙ РЕЖИМ РАБОТЫ СКОЛЬЗЯЩЕГО КОНТАКТА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Изучение характеристик и свойств электрического скользящего контакта и выявление общих закономерно­ стей их формирования позволяют перейти к рассмотре­ нию вопросов, относящихся к эксплуатации скользящего контакта непосредственно на электрических машинах. Одним из первых среди них является вопрос о выборе режима работы контакта. Основными показателями, определяющими режим работы скользящего контакта электрических машин, являются окружная скорость на поверхности скольжения коллектора или контактного кольца v, удельное нажатие электрощетки на эту по­ верхность р и плотность тока в скользящем контакте /. Значения трех перечисленных показателей для конкрет­ ной электрической машины определяются в процессе ее расчета и увязываются с соответствующими значениями, содержащимися в технической документации на электро­ щеточные материалы. При этом, естественно, учитывают­ ся данные эксплуатации ранее изготовленных электри­ ческих машин, личный опыт расчетчика и другая, имею­ щаяся в его распоряжении информация. К сожалению

и нет ли возможности для его последующего усовершен­ ствования. Между тем накопилось достаточное количест­ во данных, позволяющих произвести аналитическое ис­ следование параметров, определяющих режим работы скользящего контакта и показывающих, что практикуе­ мые способы выбора величин этих параметров не всегда создают оптимальные условия для работы контактных элементов. С целью подтверждения этого заключения вычислим величину полных потерь в электрическом

верхности всех установленных на машине электрощеток, см2 ; ц — коэффициент трения электрощеток о поверх­ ность скольжения; v — окружная скорость поверхности скольжения, м/с; 2AU— переходное падение напряжения на пару электрощеток положительной и отрицательной полярности, В; / — ток, протекающий через контакт, А..

Если при рассмотрении учесть, что в условиях использования скользящего контакта на электрических машинах всегда справедливо соотношение

где / — кажущаяся плотность тока в зоне контакта, то формулу (8-1) можно представить в виде

Поскольку для применяемой марки электрощеток значения А, В, С и D являются заданными, а / и / свя­ заны между собой соотношением (8-2), полные потери в скользящем контакте можно рассматривать как функ­ цию трех переменных:

Р = Ч>(Р, v, /)•

Влияние каждой из переменных на величину Р можно выявить путем аналитического исследования (8-4). Для этого дважды продифференцируем ее по каждой из трех переменных и выявим условия существования для нее экстремальных значений:

132

Из рассмотрения (8-5) и (8-6) следует, что влияние удельного давления р на величину полных потерь явля­ ется однозначным: по мере увеличения р значение Р мо­ нотонно возрастает. Очевидно, что в условиях эксплуа­ тации необходимо стремиться к выбору возможно мень­ ших значений нажатия на электрощетки. Пределом здесь являются значения, при которых может наступить нарушение механического взаимодействия между эле­ ментами контакта.

Принципиально по-другому проявляет себя влияние

обращающего первую производную (8-7) в нуль, рассма­ триваемая функция будет иметь максимум. При диффе­ ренцировании по / первая производная (8-9) обратится в нуль в случае, когда

(8-12) в выражение для второй производной (8-10) всег­ да будет давать dzP/dj2>0. Следовательно, исследуемая функция в данном случае будет иметь минимум.

Графическая интерпретация произведенных выкладок хорошо иллюстрируется рис. 8-1—8-3. Первый из них иллюстрирует наличие максимумов в кривой полных по­ терь в зависимости от v, второй показывает, как рас­ полагаются точки минимума этих потерь при различных

133

-Р

Рис. 8-1. Зависимость полных потерь в скользящем кон­ такте электрической машины заданной мощности от окружной скорости коллектора при использовании элек­ трощеток марок 611М (а), МГ64 (б), ЭГ74 (е) и

ЭГ2А (г)

значениях /. Сопоставление рассчитанных описанным образом У э и / э со значениями окружной скорости vr и плотности тока /Г , рекомендованными приложением к ГОСТ 2332-63, произведено в табл. 8-1.

134