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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 16.10.2024

Просмотров: 91

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

такт будет сопровождаться

интенсивными

искроооразо-

ванием,

то испарение влаги

прекратит ее

электролиз.

В

результате состояния политуры

изменится и

вместе

с

этим

изменятся электрические и

механические

пара

метры

скользящего контакта. Аналогичные явления воз­

никают при появлении в окружающей атмосфере неко­ торых газообразных соединений. Если, например, в пей появится сероводород, то в составе политуры окажется сернистая медь. Благодаря большей толщине и более

.прочной связи с материалом медного коллектора такая политура совершенно нарушает работу контакта, хотя электропроводность сернистой меди более высока, чем у Cu2 0. В [Л. 2-3] описай случай, когда в прядильном цехе одной из фабрик искусственного шелка при выде­ лении большого количества влажного сероводорода элек­

трические машины

с медными коллекторами работать

не

могли. Выход был найден в применении коллекторов

из

железа, которое

по отношению к сероводороду явля­

ется вполне инертным. Появление в окружающей ат­ мосфере хлора приводит к разрушению политуры. Сое­ диняясь с влагой, хлор образует соляную кислоту, кото­ рая счищает как слои Cu2 0, так и слои отложившегося над ней материала электрбщеток. При этом на контакт­ ной поверхности катодно-поляризованной электрощетки отлагаются частицы меди, а на коллекторе—•значитель­ ное количество грязи. Аналогичным образом проявляет себя и аммиак.

Приведенные примеры иллюстрировали влияние на процесс образования политуры только некоторых фак­ торов. Другие упомянутые ранее факторы, влияющие на рассматриваемый процесс, также оказывают влияние как на конечное состояние, так и на все другие явления, про­ текающие в скользящем контакте.

ГЛАВА ТРЕТЬЯ

ПЕРЕХОДНОЕ ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ СКОЛЬЗЯЩЕМ КОНТАКТЕ

Величина переходного падения напряжения в сколь­ зящем электрическом контакте самым непосредственным образом связана с происходящими в нем электрически­ ми явлениями. Экспериментальное определение назван­ ной характеристики производится с помощью установок,

3\


схема включения которых -показана на рис. 3-1. Здесь 1 представляет собою короткозамкнутый коллектор, приво­ димый во вращение электродвигателем с регулируемым числом оборотов; 2 и 3 — электрощетки различной по­ лярности, армированные токоведущими проводами; 4 и 5—-регулировочные реостаты; 6 — источник тока низкого напряжения; 7—амперметр; 8 — вольтметр. Изменяя ток

Рис. 3-1. Принципиальная схе­ ма определения переходного падения напряжения в элек­ трическом скользящем кон­ такте.

/ в цепи, нажатие на электрощетки

р, частоту

враще­

ния короткозамкнутого коллектора я

и материал,

из ко­

торого изготовлен этот коллектор и электрощетки, иссле­ дуем влияние перечисленных факторов на величину пе­ реходного падения напряжения 2AU. Диапазон исследо­ ваний еще более расширится, если установку поместить в герметическую камеру. В последнем случае можно выявить влияние на рассматриваемую характеристику степени разрежения атмосферы, изменения ее состава, различных газов и т. п.

В измеряемую величину входят падения напряжения на всех участках цепи, расположенных между точками а и б (рис. 3-1). Измеряемая величина переходного паде­

ния напряжения слагается

из следующих

компонент:

Aui — на участке длины

токоведущего

провода ка­

тодно-поляризованной электрощетки между точкой а и местом заделки этого провода в тело электрощетки;

Лиг — в

месте

заделки

токоведущего

провода в тело

катодно-поляризованной

электрощетки;

 

Д«з в

теле

катодно-поляризованной

электрощетки;

Ащ— в скользящем контакте под катодно-поляризо-

3*

 

 

 

35


ванной электрощеткой, которое образуется в результате прохождения тока по двум параллельным цепям:

Ди4 ,—в контакте

„электрощетка—газовая среда"; ^ А« 4 4 — в контакте

Дм4 2 —в слое газовой среды;

 

I

„электрощетка—

Ди4 ,—в контакте

„газовая

среда—верхний

слой |

верхний

слой

политуры";

 

 

 

>

политуры";

 

Л«5 — в

верхнем слое политуры

под

катодно-лоляри-

зованной

электрощеткой;

 

 

 

 

Аи6 — в контакте «верхний слой

политуры — нижний

слой политуры Cu2 0» под катодно-поляризованной

элек­

трощеткой;

 

 

 

 

 

 

 

А«7 — в нижнем слое политуры

СигО под катодно-по-

ляризованной

электрощеткой;

 

 

 

 

Аи8

в контакте «нижний слой политуры Cu2 0 — ма­

териал коллектора» под катодно-поляризованной

элек­

трощеткой;

 

 

 

 

 

 

 

|Дыд в материале

коллектора;

 

 

 

 

Л«ю— в

контакте

«материал

коллектор — нижний

слой политуры Cu 2 0» под анодно-поляризованной

элек­

трощеткой;

 

 

 

 

 

 

 

Дмц в нижнем слое политуры

Cu2 0

под анодно-по­

ляризованной

электрощеткой;

 

 

 

 

A«i2 — в

контакте

«нижний слой

политуры Cu2 0 —

верхний

слой

политуры» под анодно-поляризованной

электрощеткой;

 

 

 

 

 

А«1з — в верхнем слое политуры под анодно-поляризо­

ванной электрощеткой;

 

 

 

 

Awn

в

скользящем контакте под анодно-поляризо­

ванной электрощеткой, которое, подобно тому как это

имело место при определении величины

Aut, образуется

в результате прохождения тока по двум

параллельным

цепям:

 

 

 

 

 

 

 

Д и и 1 — в

контакте „верхний слой

политуры—га- i hu,4i—в

контакте

зовая среда";

 

I „верхний слой по-

Д и 1 4 2 — в

слое

газовой

среды;

| литуры—электро­

л и з — в

контакте „ г а з о в а я с р е д а — э л е к т р о щ е т к а " щ е т к а " ;

Awi5 — в

теле

анодно-поляризованной

электрощетки;

A «i6 — в

месте

заделки

токоведущего

провода

в

тело

анодно-поляризованной электрощетки;

 

 

 

Аип

— на участке длины токоведущего

провода

анод­

но-поляризованной электрощетки от места заделки до точки б.

36


При рассмотрении перечисленных слагаемых нетруд­ но заметить, что среди них имеются такие, значения ко­ торых не зависят от направления тока в цепи и которые для данной конструкции электрощеток можно принимать попарно равными:

Последние шесть величин, так же как и Дид, для дан­ ной конструкции и материала электрощеток и коллектора

Рис. 3-2. Распределение измеряемой вели­ чины переходного падения напряжения по участкам электрической цепи для электро­ щеточных материалов различных классов и групп в соответствии с классификацией

табл. 1-2.

при выбранном значении тока в цепи, могут быть опре­ делены простым расчетом. Значения всех прочих пере­ численных составляющих, строго говоря, должны опре­ деляться как разность между величиной 2Ди, показы­ ваемой вольтметром при проведении эксперимента, (рис. 3-2), и рассчитываемыми величинами

А«4 + А«5 + А«6 + А«7+Aw8 +Аыэ+А«ю+Аыц + Ша.+''

+A « i 3 + A « i 4 = 2 A £ / — (Д«1+Ди2 +А«3 +

+Ды15+Ди1в+Ды17). (3-1)

37

Для ряда материалов члены, стоящие в скобках пра­ вой части равенства (3-1), составляют малую часть из­ меряемого значения 2AU, и в этих случаях с достаточной для практики точностью можно принимать *

2AU&AU-+AU+,

 

(3-2)

где

 

 

A U- = Аи4 + А«5«6 + Аи7

+Aus;

(3-3)

A L / + = A « I O + A M U + A « I 2 + A W I 3 + A » I 4 .

(3-4)

Для того чтобы раздельно определять величины

AU-

и AU+, схему, изображенную на рис.

3-1, несколько

ви­

доизменяют. Оставляя один конец вольтметра в точке а (или б), другой его конец подключают к вспомогатель­ ной электрощетке с малым переходным падением напря­

жения,

скользящей по коллектору

в

непосредствен­

ной близости от основной отрицательной

(или 'положи­

тельной)

электрощетки.

 

 

На основании (3-1) — (3-4) можно

также заключить,

что при проведении экспериментов по описываемым схе­ мам при постоянном значении тока в цепи все наблюдае­ мые изменения значений AU-; AU+ и 2AU определяются процессами, происходящими в скользящем контакте. Ес­ ли опыты производятся при изменяющемся токе в цепи, то в изменениях величин, измеряемых вольтметром, не­ которую роль начинают играть изменения значений чле­ нов, стоящих в скобках правой части (3-1). Однако в со­ ответствии с (3-2) принято считать, что и в этом случае все наблюдаемые изменения обусловлены только теми явлениями, которые происходят в зоне скользящего кон­ такта.

При изучении переходного падения напряжения эк­ сперименты ставятся обычно по одной из двух схем. Пер­

вая из них состоит в том, что

электрощетку нагружают

током, величина

которого

определяется

по формуле

где F — площадь

Ia=FjH,

сечения

(3-5)

поперечного

контактной по­

верхности электрощетки,

см2 ;

/ н — номинальная плот­

ность тока для материала испытуемой марки электроще­ ток, выбираемая по ГОСТ или фирменным каталогам.

Измеренному значению переходного падения напря­ жения при указанном значении тока / п присваивается название «номинальное» 2А£/П .

* Справедливо

для материалов всех групп I I , I I I и IV классов

и групп Б, Г и Л I

класса.

38


Вторая схема постановки эксперимента заключается в том, что ток в цепи постепенно изменяется от нуля до некоторого значения и в процессе этого изменения при фиксации отдельных значений / измеряются соответству­ ющие им значения 2Д£/ (время выдержки на каждой ступени тока равно 3—5 мин). По полученным описан­ ным образом парным значениям / и 2AU строится кри­

вая 2&U=f(I),

которую

называют

статической вольт-ам-

 

 

 

 

 

 

Л а

!

у

S .

 

 

 

 

 

 

 

!

S у-"

Рис. 3-3. Переходное

падение на­

 

Ы

 

 

пряжения

под

электрощетками

 

 

 

 

разных

полярностей

при

непо­

/ '/

/

 

 

движном

(см. группу

линий

б) и

 

 

вращающемся (линия

а) контакт­

 

 

 

 

ном

кольце

[Л.

3-3].

 

 

 

 

 

анодно-поляризованная элек­

трощетка

марки EGA;

катод-

 

 

 

 

но-поляризованная

электрощетка той

 

 

 

 

 

же

марки.

 

 

 

\

—1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

]'г2

А

6

8 10 А/см?

перной

или

просто

вольт-амперной

характеристикой

скользящего контакта*. Если опыт видоизменить, пере­ ключив установку на питание переменным током и вклю­ чив вместо амперметра и вольтметра выводы осцилло­ графа, можно получить динамическую характеристику скользящего контакта [Л. 3-2].

Первое представление о влиянии иа статическую вольт-амперную характеристику контакта факта превра­ щения его из неподвижного в скользящий можно полу­ чить из рис. 3-3. Соответствующие опыты производились на экспериментальной установке для контактной пары «медный короткозамкнутый коллектор — электрографи-

тированная

электрощетка»,

причем в одном случае кол­

лектор

был

неподвижным

 

(точнее, перемещался с

«пол­

зучей

скоростью»), а в

другом — вращался.

В

обоих

случаях графики строились

при возрастании

и снижении

тока в

цепи

(см. направление стрелок). Графики

отра-

* Подробное описание метода определения статической зольтамперной характеристики переходного падения напряжения и ха­ рактеристик коэффициента трения и износа дано в [Л. 3-П-

39