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

Из табл. 8-1 следует, что для большинства марок электрощеточных материалов значения vr и va не совпа­ дают; это благоприятно сказывается на величине полных потерь, улучшая условия работы элементов контакта. В случае, когда имеет место сходимость значений иг и иэ

из условия минимума полных потерь. Отмеченный факт свидетельствует о принципиальной возможности повы­ шения плотности тока в контакте за счет уменьшения суммарной контактной площади электрощеток. Общие потери в контакте при этом снизятся. Если не стремить­ ся к снижению этих потерь, а оставить их на уровне тех,

терпретируются построениями рис. 8-3, из которых сле­ дует, что данное значение Р может иметь место при двух значениях /. При этом не следует упускать из виду, что речь идет о случае, когда равенство / = / м будет достиг­ нуто за счет соответствующего уменьшения суммарной контактной поверхности электрощеток, а не за счет ка­ ких-либо иных мер.

Изложенная методика определения оптимального ре­ жима работы скользящего контакта электрических ма­ шин базировалась на выполнении требования минимума полных контактных потерь. Поскольку при этом выяви­ лось, что для оптимизации режима следует повысить плотность тока в контакте по сравнению с рекомендуе­ мой ГОСТ, то возникает необходимость в дополнитель-

136

ном изучении последствий, к которым подобное увели­ чение может привести. В самом общем виде эта новая задача может быть сформулирована следующим обра­ зом: каковы возможные значения плотности тока в сколь­ зящем контакте и как возрастание этой плотности по­ влияет на процесс коммутации электрических машин?

Принципиальная возможность нормального функцио­ нирования электрического скользящего контакта при весьма значительных плотностях тока убедительно дока­ зана практикой работы рельсового электрифицированно­ го транспорта. Контактная пара «троллейный провод — лыжа пантографа» соприкасается с поверхностью, пло­ щадь которой составляет доли сантиметра, и через этот скользящий контакт длительно проходят токи до 1 520 А (электровоз Н8).

Приведенный пример заимствован из области, где условия работы элементов контакта отличны от тех, ко­ торые имеют место в электрических машинах. Что каса­

что хорошо пришлифованные электрощетки могут рабо­ тать без искрения на гладкой поверхности контактного

электрографитированной электрощетки, снятая на кон­ тактном кольце при плотности тока, достигавшей 108 А/см2 . Описывая процедуру испытания, М. Хейс от­ мечает, что при / = 85 А/см2 переходное падение напря­ жения теряло свою определенность. Контрольные при­ боры фиксировали возникновение явлений, которые можно было принять за интенсивное дугообразование, но дуг, видимых невооруженным глазом, при этом не на­ блюдалось {Л. 8-2]. В [Л. 8-3] сообщается, что если элек­ трощетка работает на коллекторе при практически активном сопротивлении коммутируемой секции, то искрения не наблюдается при средней плотности тока 225 А/см2 и плотности тока под сбегающим краем щетки 350—400 А/см2 . В [Л. 8-4] описывается замена жидкост­ ного контакта униполярной машины на электрощеточ­ ный. Благодаря тщательной обработке поверхности скольжения и установке щеткодержателей, обеспечиваю­ щих изменение угла наклона медно-графитной электро­ щетки в соответствии с рельефом рабочей поверхности

137

контактного кольца, была достигнута безыскровая рабо­

сама по себе большая плотность тока в скользящем кон­ такте не является причиной, достаточной для появления искрения. Эти сведения служат доказательством прин­ ципиальной возможности работы высоконагруженного контакта и в электрической машине. Что касается прак­ тической возможности подобной работы, то она доказы­ вается прямыми опытами. На рис. 8-4 воспроизведены заимствованные из различных источников безыскровые зоны ряда электрических машин при последовательном уменьшении суммарной площади установленного на них комплекта электрощеток. Первый из них — рис. 8-4,а по­

марки ЭГ4 с размерами сечения 12,5x25 мм. Зона 1 снималась, когда на машине находился полный комплект электрощеток, состоящий из 16 шт.; зоны 2 я 3 были

12 зона безыскровой коммутации не ухудшилась (в дан­ ном случае даже несколько улучшилась), а сам факт наличия широкой зоны при / я = 350 А указывает на воз­ можность дальнейшего увеличения тока якоря. После­ дующее уменьшение числа щеток до восьми не изменило ширины зоны в области номинального тока машины (7Н =210 А), хотя плотность тока в электрощетках при этом достигла 17,5 А/см2 . Анализируя результаты опи­

между ним и числом установленных на машине электро­ щеток представляется следующими цифрами:

Т. Г. Амбарцумова, Е. М. Коварского и Г. И. Гершкови- ча на электродвигателях постоянного тока мощностью до 20 кВт с окружной скоростью на поверхности сколь-

138

поперечного сечения электрощеток без изменения их ко­ личества. Удельное давление на электрощетки сохраня­ лось постоянным и составляло 270—300 гПа (гс/см2 ). Зоны (рис. 8-4,6) снимались при установке на машине электроугольных щеток марки ЭГ8. Зона 1 получена при площади сечения электрощеток на полюс машины, рав­

трощетками марки ЭГ14. При снятии зоны 1 площадь сечения электрощеток на полюс составляла 12,5 см2 ; зона 2 снималась после уменьшения площади до 5,75 см2 . Анализ описанных зон позволил их авторам заключить, что рекомендуемые стандартом плотности тока в сколь­ зящем контакте могут быть изменены в сторону увели­ чения [Л. 8-5].

Построения, изображенные на рис. 8-4,г и д, получе­ ны на основании экспериментов И. С. Менделеева и Б. Б. Каца [Л. 8-6]. Опыты производились на генераторе

лись в держателях радиального типа, имели сечение 2

производилось путем поднятия части электрощеток на каждом из бракетов. Зоны 2 двух рассматриваемых ри­ сунков, только немного уступают зонам 1, полученным при плотности тока в 2,5 раза большей.

На основании анализа всех обстоятельств испытаний в выводах [Л. 8-6] отмечается принципиальная возмож­ ность повышения плотности тока в скользящем контакте исследованной машины, при этом оговаривается необхо­ димость учета некоторых дополнительных факторов, определяющих режим ее работы.

Зоны, изображенные на рис. 8-4,е, ж и з, построены по результатам опытов В. А. Яковенко на машинах ти­ пов П-92, МПТ-99/47 и ПН/290 соответственно. Зона / (рис. 8-4,е) снята при установке на бракете четырех щеток марки ЭГ74. Далее число электрощеток уменьши­ лось сначала до трех (зона 2), а затем до двух (зона 3 [Л. 8-7]). Сопоставление зон / и 3 показывает, что при

140