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

ное увеличение проводимости среды закончилось нару­ шением ее электрической прочности. В результате скач­ кообразно снижается напряжение на электродах (точка G) и происходит резкий бросок тока. Дальнейшие про­ цессы в системе определяются 'Мощностью питающего источника. Если его мощность невелика, описанный цикл разрядов будет ритмично повторяться и в цепи будет происходить импульсная передача энергии. При доста­ точной мощности питающего источника скорость ритма значительно возрастает, отдельные импульсы сливаются в один непрерывный и бомбардировка катода положи­ тельными ионами становится столь интенсивной, что он

ной катодного падения напряжения (10—20 В).

Все изложенное о механизме прохождения носителей тока через воздушный зазор базировалось на классичес­ ких представлениях теории газового разряда. В самое последнее время появились исследования, ставящие себе целью учесть влияние на процесс искрообразования ряда параметров коллекторных электрических машин, на кото ­

ния с учетом плотности тока в сбегающем и набегающем краях электрощетки, удельного давления на нее, индук­

в нем процессы химического взаимодействия, трения и износа. Взаимодействующими компонентами при хими­ ческих реакциях являются материал коллектора,, мате­ риал электрощеток и вещества, входящие в состав окру­ жающей среды. Факторами, направляющими и интенси­ фицирующими химические реакции, являются темпера­ тура и электрический ток, протекающий через контакт. Состав окружающей среды, в случае если контакт ра­ ботает в атмосфере обычного воздуха, приведен в табл. 2-1. Кроме перечисленных элементов в воздухе находится еще йод, перекись водорода, частицы пыли и водяной пар. Количество последнего в зависимости от температуры и давления колеблется в весьма широких

30

пределах (табл. 2-2). Сведения табл. 2-1 и 2-2 характери­ зовали состояние атмосферы у поверхности Земли. В свя­ зи с развитием реактивной авиации и освоением косми-

31

ческого пространства деталям электрического скользя­ щего контакта приходится работать в так называемых

с этим изменяются условия работы контакта. В случае использования контакта в нормальной, содержащей во­ дяные пары атмосфере, влага под влиянием тока элек­ тролитически разлагается. Образующиеся при этом ка­ тионы Н2 и анионы О под действием электрического поля перемещаются соответственно к катоду и аноду. Послед­ нее означает, что в зоне контакта под анодно-поляризо- ванной электрощеткой на ее рабочей поверхности отла­ гается кислород, а на медной поверхности коллектора-— водород. В зоне контакта катодно-поляризованной элек­ трощетки картина изменяется. Здесь к ее контактной поверхности поступают катионы водорода, а к коллек­ тору— отрицательно заряженные атомы кислорода. Опи­ санные явления определяют принципиальные различия процессов, происходящих в рабочей зоне контактирую­ щих элементов различной полярности. Очевидно, что участок поверхности коллектора, выходящий из-под элек­ трощетки-катода, подвергается интенсивному окислению (темнеет). Попав под электрощетку-анод этот участок

только в периоды пребывания участка коллектора под катодно-поляризованной электрощеткой, но и тогда, когда этот участок перемещается между двумя после­ довательно установленными над ним электрощетками. Кроме того, разогретая поверхность работающего кол­ лектора поглощает также кислород из атмосферы. Кис­ лород диффундирует сквозь слои Cu2 0 и производит дальнейшее окисление меди.

Процесс окисления меди находится в динамическом равновесии с процессом истирания наружной части слоя Си^О, в результате чего поверхность скольжения кол­ лектора покрывается окисной пленкой. Эта пленка явля­ ется только одной из компонент политуры. Другой ее компонентой являются частицы, поступающие в зону кон­ такта извне. Происхождение поступающих частиц раз­ лично. Одна их часть является продуктами механичес-

32

Кого износа контактирующих элементов; другая часть — продуктами их электроэрозии; третья привносится из ок­ ружающей среды. Сочетание указанных продуктов с окисной пленкой образует на рабочей поверхности коллекто­ ра политуру, цвет и состояние которой определяются большим числом различных обстоятельств. В числе по­ следних находятся: род материалов, использованных для

в зоне контакта и многое другое. В зависимости от со­ четания перечисленных обстоятельств поверхность сколь­ жения приобретает различное состояние и разнообразную окраску. Особенно рельефно перечисленные взаимодей­ ствия наблюдаются при работе на контактных кольцах, когда электрощетки различной полярности расположе­ ны на отдельных следах. Так, например, если электро­ щетки из «черных» материалов работают в нормальной атмосфере на медных контактных кольцах, то кольцо, находящееся под анодно-поляризованной электрощеткой, остается гладким и покрывается частицами электроще­ точного материала. Кольцо, расположенное под элек­ трощеткой противоположной полярности, таких частиц на себе не имеет. Его рабочая поверхность становится матовой и шероховатой. Все это происходит потому, что иод электрощеткой-анодом поверхность кольца химичес­ ки восстанавливается и на нее переносятся частицы электроугольного материала. Под электрощеткой-катодом поверхность кольца окисляется и отделяющиеся от «его частицы металла, внедряясь в контактную поверхность электрощетки или оставаясь в контактном зазоре, игра­ ют роль абразива. Если вместо электрощеток «черных» материалов установить «цветные», то в зоне контакта анодно-поляризованной электрощетки также появятся ме­ таллические частицы. В последнем случае создадутся ус­ ловия для образования шероховатостей кольца и под электрощеткой этой полярности.

Только что описанные процессы образования политу­ ры справедливы для случая нормальной работы сколь­ зящего контакта в обычной атмосфере. При нарушении указанного условия описанные процессы образования по­ литуры изменяются и могут пойти по направлению, ко­ торое существенно изменит режим работы контакта. Так, например, если прохождение носителей тока через кон-