книги из ГПНТБ / Лившиц, П. С. Скользящий контакт электрических машин (свойства, характеристики, эксплуатация)

соответствующих кривых нарушается, однако в самом общем виде она все же существует и приводимые объяс­ нения причин, придающих катодно-поляризованным электрощеткам более высокие коммутирующие свойства, в первом приближении, могут быть признаны удовлетво­ рительными. Без подобной оговорки к аналогичному вы­ воду приходят и другие исследователи данного вопроса [Л. 3-8, 6-8].

Проявленная здесь осторожность в оценке влияния показателя 2AU на JV обусловлена тем, что существуют обстоятельства, при которых отмеченная на рис. 6-5 общая закономерность, связывающая названные харак­ теристики, нарушается. Именно так обстоит дело при использовании пропитанных электрощеток. В гл. 3 от­ мечалось, что введение пропитывающих веществ в элек­ трощеточные материалы увеличивает переходное падение напряжения на 10—20%, однако возрастания коммути­ рующих свойств при этом обычно не происходит. Анализ

снижение значений индекса коммутации. Исключение составляют случаи, когда непропитанные электрощетки работают с вибрациями и введение пропитки эти вибра­ ции устраняет. При отмеченных условиях индекс комму­ тации возрастает. Объяснение этого явления требует постановки дальнейших экспериментов.

Влияние степени нагрева коллектора на коммута­ ционный процесс в практике отмечено давно, но надеж­ ных количественных оценок этого влияния ранее не су­ ществовало. В одной из новых работ М. Ф. Карасева с сотрудниками рассматриваемый вопрос изучался путем

процесса на данной установке при различной температу­

снижаются, а при дальнейшем повышении температуры начинают возрастать [Л. 3-9]. Сопоставляя этот факт с ранее упоминавшимся характером изменения кривой 2AU=f(T) и имея в виду существование зависимости между 2AU и N, можно предсказать повышение комму­ тирующей способности электрического скользящего кон-

112

такта при нагреве его свыше 100°С. Именно такая оцен­ ка возможности работы контакта при повышенных температурах его нагрева содержится в (Л. 6-9], где утверждается, что наиболее благоприятная температура для работы коллекторов и контактных колец находится в пределах 150—160°С.

Нормальное протекание коммутационного процесса зависит еще от состава атмосферы, окружающей эксплуатируемые электрические машины. Так, если в со­ ставе окружающего воздуха окажется сероводород, то коллекторная политура начнет интенсивно адсорбиро­ вать его на своей поверхности, потускнеет и потеряет способность защищать от дальнейшего обогащения сульфидами находящуюся под ней медь коллектора. По данным [Л. 3-12], если на 1 млн. частей атмосферы будет приходиться 210 тыс. частей кислорода и только 0,03 части сероводорода, то тусклая политура будет содер­ жать в себе 10—15% сульфида меди и 85—90% окиси меди. Концентрация сероводорода, способная вызвать нарушение работы контакта, ниже той, которая ощу­ щается обонянием. О его присутствии в атмосфере мож­ но судить по такому косвенному признаку, как потускне­ ние цвета меди коллектора, не соприкасающейся с элек­ трощетками. Нейтрализовать действие сероводорода удается введением в состав атмосферы хлора. Послед­ ний, соединяясь с коллекторной медью, вызывает обра­ зование хлористой меди, которая, взаимодействуя с кис­ лородом воздуха, образует окись меди, т. е. образует политуру требуемого состава.

В (Л. 3-12] описан случай ухудшения коммутации при загрязнении атмосферы газообразными углеводородами. Они не вызывают изменения вида политуры, но под дей­ ствием тепла и благодаря каталитическому действию меди могут превращаться в смолистые фракции. Послед­ ние осаждаются на медных поверхностях деталей узла токосъема (щеткодержатели, щеточная арматура) и за­ трудняют их работу.

Особый интерес приобрело в последние годы изуче­ ние влияния на коммутацию кремнийсодержащих соеди­ нений в окружающей атмосфере. В [Л. 3-12] описаны испытания двухъякорного электромашинного агрегата закрытого типа с кремнийорганической изоляцией, в про­ цессе проведения которых было установлено, что при значительных нагрузках агрегата коммутация резко

ухудшалась. В [Л. 6-10] описаны явления нарушения коммутации закрытых гребных двигателей с кремнийорганической изоляцией, используемых на подводных лодках военно-морского флота США. Некоторые сведе­ ния о причинах нарушения коммутации в описываемых условиях изложены в [Л. 3-13]. Наряду с перечислен­ ными имеются публикации, в которых при описании де­ фектов работы электрических машин с кремнийорганической изоляцией о расстройствах коммутации ничего не сказано. В практике работы автора имели место много­ численные случаи, когда присутствие кремнийорганических соединений в зоне скользящего контакта электриче­ ских машин, вызывавшее катастрофическое возрастание скорости изнашивания электрощеток, к расстройству коммутации не приводило.

При рассмотрении влияния атмосферы на коммути­ рующие свойства необходимо остановиться на тех изме­ нениях указанных свойств, которые обусловлены подъе­ мом электрических машин на высоту. Параметры высот­ ной атмосферы таковы, что все характеристики работающего в нем электрического контакта претерпе­ вают изменения. Естественно, что и коммутационная ха-' рактеристика не составляет исключения и ее изменение направлено в сторону резкого ухудшения. Нормализация работы скользящего контакта в высотных условиях до­ стигается за счет применения металлсодержащих мате­ риалов, облагороженных добавками олова, свинца или обоих названных компонентов одновременно (материалы групп IA и IB) . Для указанной цели с успехом исполь­ зуются также электрощеточные материалы «черных» марок, изготовленные с применением особых технологи­ ческих приемов и снабженные соответствующими пропи­ тывающими веществами.

В заключение несколько слов о влиянии на коммута­ ционные свойства среды жидкого диэлектрика. Особен­ ность работы скользящего контакта в подобной среде состоит в появлении гидродинамических усилий, раскли­ нивающих контактирующие элементы. В' результате в зоне контакта возникает интенсивное искрение, вызы­ вающее разложение масла. Для устранения описываемо­ го явления необходимо повысить давление на электро­ щетки, сделать в них аксиальные (декомпрессионные) каналы и тогда для изготовления электрощеток окажет­ ся возможным использовать серийные электрощеточные

И 4

поверхности скольжения; з) особые фрикционные свойства по­ верхности скольжения; и) воздействие внешних возмущающих факторов.

Нарушения контакта от перечисленных причин происходят из-за перемещения электрощеток относительно своего равновесного поло­

диальный, реактивный). Радиальная составляющая перемещения

причем максимальное значение ускорения при этом будет:

В случае отрыва электрощетки от коллектора давление в кон­ такте снижается до нуля. При других соотношениях, возникающих в элементах системы ускорений, контактное давление будет изме­ няться по периодическому закону. Очевидно, что для создания наи­ более благоприятных условий функционирования скользящего кон­ такта необходимо позаботиться о том, чтобы возникающая между образующими его элементами сила взаимодействия была не менее

116

/ —• значение эксцентриситета, рекомендуемое [Л. 7-1].

некоторой величины РМшн- Значение последней желательно прибли­ зить к величине нажатия на электрощетку Р, определяемой на осно­

него позволяет выявить влияние входящих в него величин на ди­ намику работы контакта. Рассчитанные в [Л. 5-7] графики, иллюст­

виями эксплуатации машины. При указанных обстоятельствах до­ пустимый эксцентриситет оказывается для различных условий ра­ боты различным. Однако в практике отечественного электромашино­ строения допустимый эксцентриситет принято определять не по дан­ ным расчета отдельных частных случаев эксплуатации щеточноколлекторного узла, а с помощью норм, установленных опытным путем. Последние определяют не эксцентриситет Ль а биение, ко­ торое численно равно удвоенному значению Ли При изготовлении коллекторов машин постоянного тока и контактных колец асинхрон­

нормалью 6АА.670.01Н-57. Согласно названному документу допу­

По данным {Л. 7-2] при изготовлении авиационных электриче­ ских машин предельно допустимое биение их коллекторов должно укладываться в пределы, указанные в табл. 7-3.

Как установленные в [Л. 7-1] предельно допустимые биения кол­ лекторов согласуются с рассчитанными по (7-7) значениями экс­ центриситетов, показывает линия 1 на рис. 7-1. Расположение по­ следней свидетельствует о том, что для всех существующих элек­ трощеточных материалов (рис. 1-2) выполнение эмпирических норм обеспечивает нормальную работу элементов контакта при частотах вращения якорей машин до 20 ООО—25 ООО об/мин. При превышении; указанных значений определяемая в {Л. 7-1] тенденция изменения допустимых биений должна изменяться и их численные значения должны быть существенно уменьшены в отдельных случаях до 2—5 мкм [Л. 5-7].

Зарубежные авторы, исследующие рассматриваемый вопрос, счи­ тают, что при окружных скоростях на поверхности скольжения кол­

118