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

оценка полученных при испытаниях зон безыскровой ра­ боты результатов произведена по методике, изложенной в [Л. 3].

Согласно этой методике зону безыскровой работы

можно оценить при помощи «индекса коммутации» Λζ для определения которого необходимо вычислить эквато-

5 IO 15 20 25 А

риальные моменты инерции площадей зон для электро­

щеток различных марок. Тогда отношение моментов

инерции площадей зон безыскровой работы к моменту инерции площади зоны произвольно выбранной базовой марки щеток и даст количественное значение индекса коммутации. Результаты количественной оценки зон да­ ны в табл. 3-2.

Таблица 3-2

Значения индексі коммутации для щеток типов ЭГ-4, ЭГ-14, ЭГ-74

Индекс коммутации N

Марка

При расчетах за базовую марку электрощеток была принята марка ЭГ-4. Анализ данных табл. 3-2 показыва­

ет, что коммутирующая способность щеток при их работе

30

на коллекторе, имеющем политуру, значительно возра­ стает по мере перехода от графитовых композиций к са­ жевым композициям. Этот вывод находится в полном соответствии с данными [Л. 3].

Совершенно иная картина предстает при рассмотре­

нии той части табл. 3-2, где показаны индексы коммута­ ции при работе щеток на коллекторе, лишенном политу­

ры. Здесь не удается наблюдать столь резкого возраста­ ния индекса коммутации по мере перехода от одной технологической композиции щеток к другой, хотя тенден­ ция к некоторому увеличению сохраняется. Можно счи­ тать, что значение индекса коммутации при работе щеток на коллекторе, лишенном политуры, практически не из­ меняется. Изложенные обстоятельства дают основание полагать, что коллекторная пленка оказывает существен­ ное влияние на коммутирующую способность электроще­ ток. Причем коммутирующая способность электрощеток в значительной мере проявляется через свойства и со­

став политуры, которую они формируют на коллекторе.

Приведенные на рис. 3-2 зоны дают, помимо количе­ ственной оценки, возможность судить о качественном влиянии коллекторной пленки на коммутацию, т. е. опре­ делить, замедляет пленка коммутацию или ускоряет ее.

Необходимо отметить, что этот вопрос уже рассматри­ вался в [Л. 4], правда, в несколько ином плане. При раз­ работке Оптимальной теории коммутации Μ. Ф. Кара­ севым коллекторная пленка рассматривалась с точки зрения ее воздействия на форму, кривой тока коммути­

руемых секций. Для проверки этого положения электри­ ческая машина типа ПН-145 была нагружена током 30 А,

ипри наличии наведенной пленки на коллекторе снята кривая 1 тока коммутации последней секции обмотки яко­ ря (рис. 3-3) . Как видно из рис. 3-3, коммутация машины была несколько ускоренной. Затем политура удалялась,

ивновь было произведено осциллографирование тока

коммутируемой секции (кривая 2). Из сопоставления

кривых 1 и 2 видно, что удаление коллекторной пленки резко -увеличило ускорение коммутации. Дальнейший опыт показал, что для восстановления коммутации в том виде, в каком она наблюдалась при наличии пленки, не­

обходимо произвести отпитку дополнительных полюсов,

т. е. уменьшить коммутирующую э. д. с.

Для анализа качества коммутации с колекторной пленкой и без нее воспользуемся средними линия-

31

ми зоны безыскровой работы, которые соответствуют оптимальным условиям коммутации. Средние линии зо­ ны безыскровой работы приведены на рис. 3-4. Рассмат­ ривая приведенные кривые, можно отметить, что харак­

тер коммутации для щеток различных марок при нали­ чии политуры и без нее резко отличается. Прежде всего обращает на себя внимание тот факт, что без политуры дополнительные полюсы оказались слишком сильными и коммутация ускоренной. Степень ускорения является не­ одинаковой и возрастает по мере перехода от графито­ вых к сажевым электрощеткам.

При появлении на коллекторе политуры наблюдается

замедление коммутации. Этот эффект отмечен также для щеток всех испытанных марок. Однако в степени за­ медления коммутации не удается проследить той же за­ кономерности, которая была выявлена при испытаниях щеток на. коллекторе без политуры. Подобный характер изменения средних линий безыскровых зон при работе щеток на коллекторе при наличии политуры и без нее

не может быть объяснен ни с позиций классической тео­ рии коммутации, при которой принято Гщ=const, ни C по­ зиций теории коммутации О. Г. Вегнера, при которой при­

нято А const. Действительно, как© той, так и в другой теориях в формулах для определения коммутирующей э. д. с. характеристика щетки не находит никакого отра­ жения, а щетке отводится роль пассивного элемента, не оказывающего заметного влияния на характер коммута­ ции. Между тем из опыта эксплуатации электрических машин хорошо известно, что при применении щеток

срезко отличающимися контактными характеристиками часто приходится подстраивать дополнительные полюсы

стем, чтобы усилить или уменьшить коммутирующее по­ ле, а это как раз и свидетельствует о влиянии контакт­ ных характеристик щетки на величину ек. Приведенные на рис. 3-4 кривые подтверждают существенное влияние контактных характеристик на коммутацию.

Рассмотрим эти кривые с точки зрения оптимальной коммутации. В соответствии с этой теорией набегающий кра.й щетки работает по характеристике А£7Щ = const, а сбегающий — по характеристике гщ=const, причем обе эти характеристики в отличие от уже рассмотренных теорий коммутации играют весьма активную роль. Сог­ ласно [Л. 4] сопротивление сбегающего края щетки r2 воздействует ускоряюще на коммутацию, т. е. это. соц-

32

ротивлеііие в какой-то мере выполняет ту же роль, ЧТО II

коммутирующее поле. Что же касается падения напря­ жения набегающей части щетки, то ее роль в коммута­ ционном процессе диаметрально противоположна, т. е. чем больше ∆(7ι, тем больше э. д. с. βκ потребуется для

обеспечения режима оптимальной коммутации.

Рассмотрим приведенные на рис. 3-5 вольт-амперные

характеристики электрощеток испытанных марок, кото­ рые были сняты на короткозамкнутом коллекторе при наличии политуры и без нее.

Вольт-амперные характери­ стики щеток без политу­

ры имеют практически линей-

туры.

ный характер, а величина переходного падения напряже­ ния определяется в основном удельным сопротивлением электрощеточного полуфабриката. Поскольку величина переходного падения напряжения для электрощеток всех марок без политуры практически одинакова, то степень ускорения коммутации определяется сопротивлением сбе­ гающего края щетки. Чем больше это сопротивление, тем более ускоренной является коммутация. При обра­ зовании политуры увеличивается переходное сопротив­ ление в контакте и возрастает крутизна вольт-амперных

характеристик. C точки зрения оптимальной теории ком мутации вольт-амперная характеристика может способ-