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

ства, автор предложил описывать статические вольт-ам­ перные характеристики электрощетки с помощью форму­ лы следующего вида:

где j — текущее значение плотности тока в скользящем

областей, прилегающих к номинальным значениям плот­

<2 4 А/см2 .

В(Л. 3-15] для описания статических вольт-амперных характеристик предложена формула вида

(численные значения этих параметров не совладают). Степенная формула обладает тем достоинством, что

44

нпя напряжения. Степень этого влияния изображена на

возрастание значений 2AU. Исключение из этого правила

в составе электрощеточнего материала различных ком­

со значениями удельного электрического сопротивления меди, графита и сажи, являющихся основными компо­ нентами электрощеточных материалов и оказывающих влияние на состав верхнего слоя политуры.

Дальнейшее рассмотрение вопроса приводит к необ­ ходимости изучения физического строения этих материа­ лов. Здесь только отметим, что общая закономерность изменения значений характеристики 2AU от соотношения компонентов состава электрощеточных материалов мо­ жет быть изменена путем применения в качестве связую­ щего 'вещества синтетических смол. За счет использова­ ния последних удается создавать электрощеточные ма­ териалы, переходное падение напряжение которых до­ стигает 5,0—5,5 В.

Рассмотренные закономерности описывали влияние на величину переходного падения напряжения в скользя­ щем контакте 2All относительной скорости перемещения элементов контакта, их полярности, коллекторной поли­ туры и состава электрощеточного материала. Между тем при изложении механизма прохождение носителей тока через зону контакта отмечались и другие факторы, ока­ зывающие влияние на этот процесс. Особый практичес­ кий интерес среди них представляют давление между контактирующими элементами р, высота над уровнем моря Я и температура Т. Возрастание р до 300 гПа (кгс/см2 ) вызывает снижение величины 2AU по гипербо­ лическому закону. В интервале изменения Я до 12 км значение 2AU уменьшается по закону прямой линии.

Описываемые изменения характеристики 2AU в зави­ симости от р и Я объясняются относительно просто: по мере возрастания удельного нажатия происходит пере-

45

распределение путей прохождения тока через различный участки зоны контакта. Уменьшается доля последова­ тельно расположенных составляющих Atiu, ЛМ42 и А»4з, и возрастает та часть тока, которая образует ДИ44 . Ана­ логичное перераспределение происходит под электрощет* кой и другой полярности, где уменьшается ток, создаю­ щий слагаемые Аыш, Диш и Atim, и возрастает ток, об­ разующий A«i44. Другим следствием возрастания нажа­ тия является более интенсивное воздействие со стороны электрощеток на политуру и механическое повреждение последней, в результате чего снижаются значения сос­ тавляющих Д«5, Айв, Аи7, Ами, A « i2 и A«i3- Влияние высо­ ты обусловлено изменением состояния атмосферы. Из­ вестно, что по мере возрастания Н до 30—35 км сущест­

паров. При этом, естественно, замедляются и даже сов­ сем прекращаются электролитические процессы в сколь­ зящем контакте и исчезает политура. Этот факт сам по себе является достаточным для снижения значений 2AU (рис. 3-4,а). Сопутствующим является также факт неко­ торого увеличения средней длины свободного пробега

восходящую ветвь, на которой значения 2AU превышают таковые «а «холодном» коллекторе. Столь своеобразный характер воздействия температуры на показатель 2AU объясняется тем, что она оказывает влияние не только на описанные ранее процессы в скользящем контакте, но и в некоторой степени оценивает свойства материалов кон­ тактирующих элементов. Последнее связано прежде всегосразличиями знаков температурного коэффициента сопротивления меди и углеродистых материалов. В ин­ тервале температур, при которых протекает эксплуатация элементов электрического скользящего контакта, 50— 300°С знак температурного коэффициента меди являет­ ся положительным. Углеродистые материалы обладают температурным коэффициентом с отрицательным знаком.

46

Повышение температуры .вызывает возрастание электри­ ческой проводимости полупроводникового слоя политу­ ры, но .при этом сам слой образуется с большей интен­ сивностью [Л. 3-10]. Все перечисленные явления и про­ цессы вызывают изменение практически всех составляю­ щих Аии Аи2,.. .Лип, образующих суммарную величину 2AU. Если при этом учесть, что степень нагрева оказы­ вает влияние на параметры состояния среды, в которой протекает эксплуатация скользящего контакта, то опи­ сываемый характер зависимости 2AU = f(T) получает свое логическое объяснение.

Рассмотренное влияние Я на характеристику 2AU не исчерпывает всех сведений, необходимых для обеспече­ ния нормальной работы скользящего контакта при ис­ пользовании его на электрооборудовании высотных самолетов и летательных аппаратов. Для обеспечения та­ кой работы необходимы более подробные исследования явлений, происходящих в контакте при подъеме его в верхние слои атмосферы.

Результаты одного из таких исследований, выполнен­ ных В. Девисом [Л. 3-11], представлены на рис. 3-5. Пер­ вый график (рис. 3-5,а) иллюстрирует характер измене­ ния величин AU двух нагруженных током электрощеток различной полярности при изменении давления сухого кислорода, в среде которого они испытывались. Введе­ ние в кислород различных количеств водяного пара по-

подобное обстоятельство приводит сначала к снижению

что при повышении токовой нагрузки соответственно возрастают и AU, причем в данном случае Д £ / + > Д [ / _ . Характер выявленных соотношений продолжает сохра­ няться и в случае, когда скользящий контакт работает при различных давлениях кислорода и различных давле-

47

ниях содержащихся в нем водяных паров (рис. 3-5,г, д, е). Что 'касается .количественной оценки рассматриваемого явления, то она несколько осложнена. Катодно-поляризо- ванная электрощетка при р к = 1 3 Па (0,1 мм рт. ст.) не реагирует на повышение содержания водяного пара (рис. 3-Ь,г) и только при /?к ^260 Па (2 мм рт. ст.) эта

вышение давления водяного пара вызывает возрастание значений AU (рис. 3-5,г), тогда как при других давлениях рк эти пары снижают AU (рис. 3-5,д, е). Общим для всех изображенных на последнем рисунке зависимостей является сохранение ранее выявленной закономерности изменения AU—f(j) при наличии политуры на поверхнос­ ти скольжения коллектора или кольца. Последнее явле-

48