Файл: Аврух, В. Ю. Устройство и эксплуатация щеточных узлов современных турбогенераторов и турбовозбудителей.pdf

Таблица 6-1

Показатели скорости изнашивания щеточного контакта

электрическую устойчивость контакта, и затем перейти

к вопросам практической наладки коммутации.

Важно методически правильно подойти к системе обследования эксплуатационной работы щеточно-кол­ лекторного узла возбудителя, а устранение действи­ тельных или кажущихся дефектов, выявленных при

поверхностном ознакомлении с работой узла, должно

подчиняться установлению более полной качественной и количественной характеристики процесса. Средняя скорость изнашивания электрощеток (табл. 6-1) служит критерием правильности использования данной марки электрощеток на конкретном типе турбовозбудителя при значениях средних скоростей, не выходящих за пределы табличных для разного типа возбудителей.

Значение коэффициента вариации по износу Λx≈50%

свидетельствует о неудовлетворительном механическом

76

состоянии поверхностей скольжения или о неправильном

выборе материалов контактной пары. Необходимо обра­ тить внимание на скорость изнашивания щеток бракетов различных полярностей и по отдельным следам.

Благоприятное протекание физико-механических,

электрических, химических и электролитических процес­ сов не вызывает значительного разброса (более 10— 20%) в скорости изнашивания щеток на бракетах рав­

ной полярности. Этому в большей степени способствует правильная установка и размещение щеткодержателей. Основные требования к установке щеткодержательного аппарата здесь состоят в том, чтобы ось обоймы

щеткодержателей была продолжением радиуса кол­

лектора, проведенного в геометрический центр площади

поперечного сечения щетки (при радиальной установке щеткодержателей), и на любую щеточную дорожку при­ ходилась одинаковая площадь рабочей поверхности ще­ ток разной полярности.

Последнее требование особенно важно на турбовозбу­ дителях большой мощности, размещенных на валу или

соосно с турбогенераторами, имеющими большие осевые

перемещения.

Выполнение этого требования позволяет согласно теории инверсии [Л. 15] достигнуть минимального пере­ носа материалов контактов под действием электрических

разрядов, возникающих между скользящими контактами при коммутации, и обеспечить равномерность изнашива­ ния поверхности коллектора.

Оценка изнашивания щеток по отдельным дорожкам должна включать и анализ состояния политуры кол­

лектора. Как правило, равномерная и плотная политура является свидетельством удовлетворительной коммута­ ции и умеренного износа электрощеток. Наличие на коллекторе неоднородной политуры с чередованием светлых и темных кольцевых полос и тем более бороздок и рисок указывает на неудовлетворительную работу контакта и часто связана с повышенным износом как щеток, так и коллектора. В большинстве случаев при наличии неравномерной политуры имеет место неравно­ мерное распределение тока между щетками.

Экспериментальные исследования на турбовозбуди­ теле ВТ-300-3 000 показали, что разброс в значениях величин износа щеток по отдельным дорожкам от сред­

него более чем на 50% свидетельствует о начале образо-

77

ванпя или наличии кольцевых полос и выработок на рабочей поверхности. При удовлетворительной коммута­ ции образование кольцевых полос, приводящих затем к выработке коллектора, связано в основном с абра­ зивным воздействием материала электрощеток и особен­ ностями токосъема, обусловленными полярными свойст­ вами.

Как известно, износоустойчивость скользящего кон­ такта определяется соотношением в значениях твердости каждого из материалов трущейся пары.

Если принимать во внимание, что твердость приме­ няемой в настоящее время коллекторной меди и твердость

агломератов щеток электрографитированной группы сажевых композиций ЭГ-8, ЭГ-74 находятся практически в одинаковых пределах, есть основания полагать, что в ряде случаев будут создаваться условия для взаимно­ го абразивного воздействия трущихся поверхностей друг

одруга.

Втом случае, если твердость агломератов электро­ щеток больше твердости меди, будет возникать явление внедрения материала щеток в медь коллекторами процарапьівание поверхности пленки.

Известно, что для существования явления абразивного изнаши­

вания одного тела другим необходимо соблюдение по крайней мере

еще двух условий:

1.Усилие разрушения зерна должно быть больше, чем усилие для вдавливания.

2.Зерна должны быть определенных размеров.

Только при размерах зерен в несколько десятков микрон может начаться процесс, соответствующий множественному процарапыва­ нию.

При размерах зерна порядка микрон зерна не будут внедряться

в другой материал, а будут изнашиваться сами, приобретая шаро­ образную форму.

Различие полярных свойств определенным образом сказывается на процессе формирования коллекторной пленки.

Опыт эксплуатации и экспериментальные исследования пока­

зывают, что при удовлетворительном вибрационном состоянии кол­ лектора, т. е. при биении не выше 20 мкм в холодном и 40 мкм в нагретом состоянии, большое значение имеют чистота механиче­ ской обработки поверхности коллектора, применяемая марка щеток и режим предварительной приработки щеток.

Вследствие неизбежных механических дефектов поверхности кол­ лектора, хотя и незначительных, таких, как эксцентрицитет посадки

коллектора, статического биения, вибрации и различной контактной жесткости щеток, скользящий контакт, образованный парой коллек­ тор— щетки марок ЭГ-4, ЭГч14 и ЭГ-74, обладает разной способ­

ностью поддержания соответствующей степени контакта между по­

верхностями, При различной чистоте обработки поверхности коллек-

78

тора и 90%-ной предварительной приработке щеток по окружности коллектора при работе щеток ЭГ-4, ЭГ-14 и ЭГ-74 появляются раз­ ные по величине тангенциальные ускорения Щеток под действием фрикционных ударных сил. Последние приводят к тому, что с умень­

сажевой основе появляется медь, препятствующая образованию по­ верхностной пленки. На боковых поверхностях щеток появляются

Таблица 6-2

Механические характеристики щеток турбовозбудителей

следы трения щетки об обойму, вызванные увеличением тангенци­ альной составляющей вибрации. Физический смысл явления заклю­ чается в том, что хотя щетки на сажевой основе имеют меньший коэффициент вариации коэффициента трения (табл. 6-2), однако развитая контактная поверхность их за счет большей дисперсности порошков, образующих материал, и большей величины предела прочности на сжатие приводит к меньшей деформации их контакт­ ной поверхности.

При нагрузке током щеток на сажевой основе, щеток на кок­ совой основе ЭГ-14 и щеток на графитовой основе ЭГ-4 даже при равной площади физического контакта число точек проводимости в пределах площадок контакта у сажевых марок больше и работа

контакта проходит в области упругопластических деформаций, в то время как в контакте щеток марок ЭГ-4 и ЭГ-14 преобладают пла­

стические деформации.

Пластические деформации при их термической акти­

вации благодаря высокой плотности тока в точках кон­ такта способствуют расширению площади фактического контакта.

Следовательно, щетки марок ЭГ-4, ЭГ-14 не требуют высокой чистоты обработки поверхности коллектора

(больше Ѵ7), однако во время притирочного режима, необходимого для приработки щеток к поверхности кол­ лектора и наведения политуры, желательно нагрузить щетки током до 60—75%' номинального в зависимости

79

от степени предварительной притирки щеток при помощи

абразивной шкурки или абразивных шлифовальных кам­ ней (подробно методы притирки щеток, проточек кол­

лекторов изложены в гл. 8).

Для щеток марки ЭГ-74 и других щеток на сажевой основе чистота обработки поверхности коллектора долж­ на быть не ниже 8-го класса, поверхность щеток необходнмо предварительно притереть к поверхности коллекто­ ра на 85—90% общей площади щетки.

Нагрузка возбудителя в течение нескольких часов при установке на коллекторе щеток сажевых композиций

стояния поверхности коллектора. При разогрёве во время работы коллектора в эксплуатации наблюдались случаи неравномерного увеличения биения коллектора, что свя­ зано с выступанием отдельных ламелей. Эти пластины можно определить при осмотре поверхности коллектора:

вид ее всегда отличается от расположенных рядом как по цвету, так и по следам механического процарапыва­ ния или электроэрозии материала.

Однако наилучшие результаты дает способ [Л. 16],

Наиболее удобно использовать этот способ при оста­ новке машины. На любом из щеточных бракетов возбу­ дителя изолируют одну или две щетки от щеткодержа­

теля или от бракета и подключают между ними и бра-

80