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

та. Наличие внутри машины жидкого диэлектрика, нахо­ дящегося под значительным гидростатическим давлени­ ем, представляет особенность работы скользящего кон­

искрообразования при совершенно темной коммутации, поскольку нарушение этого условия приводит к разло­ жению диэлектрика, подгару коллектора и значительно­ му возрастанию скорости изнашивания электрощеток. Большая практическая значимость погружных электри­ ческих машин повлекла за собой расширение исследова­ ний скользящего контакта в дреде жидкого диэлектрика [Л. 3-16—3-19, 6-11]. Обобщение упомянутых исследова­ ний, равно как и других работ рассматриваемого направ­ ления, позволяет сформулировать некоторые общие за­ кономерности, влияющие на характеристики и эксплуа­ тационные свойства контакта в среде жидкого диэлек­

торые характерны для машин, эксплуатируемых в воз­ душной атмосфере. Подобное заключение относится к фактической продолжительности периода коммутации, различиям в ходе коммутационного процесса под элек­ трощетками различной полярности, виду вольт-амперных характеристик, характеру токораспределения между па­ раллельно работающими электрощетками, влиянию на­ жатия и некоторым другим процессам и явлениям. Прак­ тическими выводами из описанных исследований, оказы­ вающими влияние на выбор и условия эксплуатации щеток для погруженных электрических машин, являются следующие: а) при замене воздушной среды средой трансформаторного масла ширина зоны безыскровой ра ­ боты машины постоянного тока существенно возрастает; б) удельное нажатие на электрощетки должно быть по­ вышено и в зависимости от марки их материала и окруж­ ной скорости коллектора доведено до 2—5 103 гПа (кгс/см2 ); в) злектрощетки должны снабжаться декомпрессионными каналами; г) используемое для заполне­ ния машины масло должно обладать возможно меньши­ ми вязкостью и маслянистостью; д) межламельные про­ странства коллекторов подлежат обязательному продораживанию, а размеры электрощеток следует выбирать возможно меньшими.

228

При выполнении перечисленных рекомендаций для погружных электрических машин могут быть использо­ ваны серийные электрощеточные материалы (ГОСТ 2332-63). В [Л. 6-11] сообщается о результатах испыта­ ний маслонаполненной машины, коллектор которой был изготовлен из стальных пластин, а электрощетки из ма­ териала марки МГСО. Работа машины протекала нор­ мально и средний износ злектрощеток после 3 000 ч со­ ставил 1,2 мм.

В зарубежной практике работа электрических машин горнодобывающей промышленности также обеспечивает­ ся за счет использования неспециализированных щеток. Так, например, фирма «Ле Карбон Лоррен» (Франция) рекомендует для электрооборудования горных механиз­ мов применять электрощетки марок EG97, EG98, EG99, EG97B, EG98B и EG99B, характеристики которых приво­ дились в табл. 9-14. Для шахтных подъемников рекомен­ дованы щетки марок Е5, Е8, Е13 (ГДР), EG236 (Анг­ лия), TG501 (Япония), RE12, RE56 и 1090V (ФРГ). Ха­ рактеристики в области применения большинства пере­ численных электрощеток приводились ранее.

Щетки для электрических машин предприятий химиче­ ской промышленности. Когда атмосфера не загрязнена посторонними примесями, нагретая поверхность коллек­ тора поглощает из воздуха кислород, который вместе с кислородом, образовавшимся электролитически, диф­ фундирует под слой политуры и окисляет медь. Истира­ ние электрощетками слоя политуры и процесс его обра­ зования находятся в динамическом равновесии, обеспе­ чивающем нормальное функционирование скользящего контакта электрических машин.

Появление в окружающей атмосфере химически ак­ тивных компонентов изменяет характер протекания опи­ санных процессов. Как уже отмечалось р'анее, если в ат­ мосфере окажется сероводород, то в составе политуры появится сернистая медь. Хотя последняя и является бо­ лее электропроводной, чем СиО и Cu2 0, но благодаря большей толщине образующегося слоя и лучшей его свя­ занности с материалом коллектора нормальная работа машины нарушается. В литературе описан случай, когда для восстановления работоспособности электрической машины в подобных условиях ее коллектор был сделан из железных пластин, поскольку железо пассивно к серо­ водороду [Л. 2-3]. Если в составе атмосферы окажется

229

хлор, то при соединении с влагой он образует соляную кислоту, которая энергично счищает политуру, при этом на контактной поверхности катодно-поляризованной электрощетки начнет отлагаться медь, а рабочая поверх­ ность коллектора приобретает светлую окраску. Такую же окраску приобретает коллектор при наличии в атмо­ сфере аммиака. Эти обстоятельства оказывают самое не­ посредственное влияние на выбор электроприводов, при­ меняемых на предприятиях химической промышленности, и этот выбор определяется характером их производства. Когда по условиям производства происходит загрязнение атмосферы химически активными парами, газами и их пылью (производства: нефтеперерабатывающие, синтети­ ческого спирта и каучука, азотное и т. п.), при выборе электроприводов приходится применять электрические машины с соответствующей защитой. Подобное обстоя­ тельство привело к тому, что в перечисленных производ­ ствах почти исключительное применение получили нере­ гулируемые приводы переменного тока на базе синхрон­ ных или асинхронных короткозамкнутых двигателей. Первые применяются, как правило, для привода мощных турбо- и поршневых компрессоров; вторые — для приво­ да насосов. Электропривод предприятий по переработке пластмасс и полимерных материалов по условиям проте­ кания производственных процессов должен обеспечивать регулирование скорости технологического оборудования и не требует взрывозащитного исполнения. В данных ус­ ловиях применяют машины постоянного тока. Аналогич­ ные машины применяются на предприятиях резинотехни­ ческой и шинной промышленности, технологическое обо­ рудование которых представлено сложными многоагре­ гатными линиями, оснащенными многодвигательными приводами, имеющими упругую связь через обрабаты­ ваемый материал.

Выбор щеток для контактных колец электрических машин описывался ранее (на стр. 151 —160, 171 — 173 и в табл. 9-3, 9-18). Машины постоянного тока в отечест­ венной химической промышленности оборудуются глав­ ным образом электрощетками марок ЭГ4, ЭГ14 и в мень­ шей мере 611М и ЭГ2А. Последние рекомендации спра­ ведливы для случаев, когда, как это следует из условия применения незащищенных электрических машин посто­ янного тока, атмосфера, в которой они эксплуатируются, свободна от вредных примесей. При несоблюдении ука-

230

торы; каскадные соединения асинхронных и коллектор­ ных машин (каскады Кремера, Шербиуса); многофазные коллекторные генераторы.

Целесообразность применения коллекторных машин переменного тока определяется возможностью осущест­ вления широкого, плавного и экономичного регулирова­ ния частоты вращения при постоянной частоте питаю­ щей сети (при работе их двигателями) и возможностью получения напряжения регулируемой частоты при по­ стоянной частоте вращения (при работе их генерато­ рами).

Б конструктивном отношении коллекторные машины переменного тока оказываются несколько более сложны­ ми, чем машины других типов. Усложнения касаются магнитных систем, статорных и роторных обмоток и ще- точно-коллекторного узла. Для того чтобы между краями электрощеток не возникало значительных напряжений, их приходится делать сравнительно узкими, так чтобы перекрытие коллекторных пластин составляло 1,5—1,8. Подобное обстоятельство приводит к увеличению числа устанавливаемых на машине злектрощеток. Кроме того, в некоторых типах машин приходится создавать устрой­ ства для изменения положения электрощеток на коллек­ торе. Перечисленные обстоятельства в течение длитель­ ного периода тормозили распространение машин рас­ сматриваемого класса. Однако в последнее десятилетие, благодаря проработке теоретических основ их действия

иобобщению опыта эксплуатации, наметилась тенденция

кболее широкому распространению этих машин в про­ мышленности [Л. 9-19]. Соответственно большой практи­ ческий интерес приобретают вопросы подбора для них электрощеток.

Из теории работы коллекторных машин переменного тока известно, что в замкнутых электрощетками секциях якоря возникают трансформаторные э. д. с , создаваемые пульсирующим полем машины и круговым вращающим­ ся полем. Возникновение названных э. д. с , накладываю­ щихся на э. д. с , свойственные обычным машинам посто­ янного тока, существенно осложняет протекание комму­ тационного процесса машин переменного тока, и для обеспечения их нормальной работы создаются специаль­ ные электрощеточные материалы. Перечень подобных ма­ териалов и рекомендаций по их использованию изложены в табл. 9-41.

232