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

электроугольного изделия. Электрощетки, изготовляемые по последнему из описываемых способов, фирма «Морганайт» маркирует дополнительной литерой «Р», которая наносится на изделия слева от товарного знака [Л. 9-18]. В отечественной промышленности задача повышения вы­ сотности электрощеток решается как за счет использова­ ния дисульфида молибдена, так и некоторыми другими способами. Реализуя эти способы, отечественные пред­ приятия изготавливают электрощетки, обеспечивающие удовлетворительную работу узла токосъема электриче­ ских машин, эксплуатируемых на высотах более 20 тыс. м и имеющих следующие характеристики:

Конструктивное оформление электрощеток самолет­

Электроугольные изделия отечественного производст­ ва, предназначенные для установки на генераторах, изго­ товляются реактивными типа КП-З, К18-2 и К20 (ГОСТ 12232-66). Изделия прочих назначений изготавливаются л . радиальными типа К4-2, К8, К8-Зи К8-4 (ГОСТ 12232-66).

Электрощетки для электрических машин горной про­ мышленности. Современные способы добычи полезных ископаемых требуют проведения подземных (шахтных) горных работ, открытых горных работ и работ по буре­ нию скважин. Комплексы оборудования, обслуживающие перечисленные виды работ и требующие для своего функционирования применения электрических машин со щетками, включают в себя подъемные машины, насосы, вентиляторы, компрессоры, экскаваторы, землесосные снаряды, драги, транспортные системы и буровые стан-

220

шения горных nqpoA (угольные комбайны, экскаваторы, буровые установки) позволяет создавать оптимальные режимы резания. С введением регулируемого электро­ привода значительно уменьшаются динамические пере­ грузки горных машин и механизмов, в результате чего существенно повышается их надежность. Изложенные обстоятельства объясняют распространение в горнодобы­ вающей промышленности электрических машин, снаб­ женных электрощетками, и делают необходимым рас­ смотрение вопроса о выборе марок материалов для изго­ товления последних.

При шахтном способе ведения горных работ основны­ ми агрегатами, требующими применения двигателей с электрощетками, являются подъемные машины, насосы, вентиляторы, компрессоры и рудничные электровозы.

Привод шахтных подъемных установок в наиболее сложных случаях работает по системе Г—Д или УВР—Д. В первом случае в состав установки входят синхронный или асинхронный двигатель, генератор и дви­ гатель подъемной машины; во втором — управляемый выпрямитель и двигатель. Контактные кольца синхрон­ ных и асинхронных машин изготавливаются из бронзы, чугуна и стали. На машинах с бронзовыми контактными кольцами применяются электрощетки марок Т2, ЭГ4 и ЭГ14. Изделия двух последних марок встречаются также на машинах со стальными кольцами; машины, снабжен­ ные контактными кольцами из чугуна, оборудуются элек­ трощетками марок Т2, ЭГ4, Э П 4 , ГЗ, МГ и МГ2. Элек­ трооборудование постоянного тока преобразовательных агрегатов шахтной подъемной установки ранее комплек­ товалось машинами серий ПБК и ДПП, а в последнее время машинами единой серии П. В частности, для безредукторного привода этой установки, питаемого по си­ стеме УВР—Д, в серии П, предназначены компенсиро­ ванные закрытые двигатели 21-го габарита, обладающие следующими характеристиками:

Т а б л и ц а 9-38

222

Крупные машины единой серии i t следует оборудовать электрощетками марок ЭГ14 и ЭГ74. Эти же марки могут быть рекомендованы и для машин серий ПБК и ДПП .

Выбор приводных двигателей насосов, вентиляторов и компрессоров определяется мощностью установки. При мощности до 250 кВт обычно используется асинхронный двигатель с фазным ротором, при более высоких мощно­ стях используется синхронный двигатель. Выбор марок электрощеток для них определяется материалом контакт­ ного кольца и вполне аналогичен только что рассмотрен­ ному способу решения этой задачи для двигателей пере­ менного тока шахтных подъемных машин.

Тяговые двигатели рудничных электровозов оборуду­ ются электроугольными изделиями марок ЭГ2А и ЭГ14. Эта рекомендация распространяется как на аккумуля­ торные, так и на троллейные электровозы. На открытых горных работах электрооборудование, требующее приме­ нения электрощеток, размещено на экскаваторах, отваль- но-перегрузочных мостах и транспортирующих механиз­ мах. Наиболее сложные условия работы имеют место на экскаваторах, поэтому предназначаемое для них основ­ ное электрооборудование изготавливается в специальном (экскаваторном) исполнении. Машины этого исполнения образуют три серии: ДПЭ, МПЭ и ПЭ. Машины серии ДПЭ применяются в качестве приводных двигателей главных механизмов экскаваторов средней производи­ тельности. Они разработаны на базе краново-металлур- гической серии Д П и отличаются от них конструктивны­ ми элементами привязки к механизмам и обмоточными данными. Машины серии ПЭ разработаны на базе обще­ промышленной единой серии П и отличаются от них по­ вышенной механической прочностью и обмоточными дан­ ными. Помимо перечисленного для применения на экс­ каваторах изготавливаются электрические машины инди­ видуального исполнения серии МПЭ и типов ПЭ-200, ПЭ-100 и ПЭ-400. Во всех перечисленных случаях нор­ мальная эксплуатация электрооборудования обеспечи­ вается применением электрощеток марок ЭГ4, ЭГ2А, ЭГ14 и ГЗ. В тех случаях, когда перечисленные изделия не обеспечивают нормальной работы деталей узла токо­ съема, рекомендуется переходить к использованию элек­ трощеток марок 611М (вместо ГЗ и ЭГ4) и ЭГ74 (вместо ЭГ2А и ЭГ14). Эта рекомендация остается справедливой

223

и для машин, установленных на отвально-перегрузочных •и транспортирующих механизмах.

Эксплуатационные свойства щеток, используемых на электрических машинах горнодобывающей промышлен­ ности, изучались выборочно путем проведения соответст­ вующих испытаний на отдельных горнодобывающих предприятиях. В результате этих испытаний установлено, что параметры кривой распределения скорости и изна­ шивания щеток на шахтном электрооборудовании оказа­ лись следующими (табл. 9-39):

Т а б л и ц а 9-39

Результаты эксплуатационных испытаний щеток на электрических машинах многоковшового роторного экс­ каватора и отвального перегружателя представлены в табл. 9-40. Данные описанных испытаний дают основа­ ние заключить, что значение средних скоростей изнаши­ вания электрощеток на рассмотренных машинах не пре­ вышает тех, которые характерны для электрощеток ма­ шин, эксплуатируемых в других отраслях народного хозяйства.

Все упомянутые ранее механизмы горнодобывающей промышленности не создавали специфических особенно­ стей для работы деталей узла токосъема. Принципиально по-другому обстоит дело в приводных системах электро­

электрическая машина постоянного тока, применение ко­ торой значительно упрощает систему подведения энер­ гии к механизму и разрешает проблему регулирования частоты вращения исполнительного инструмента — доло-

224

Иаделия (машины, электрощетки) зарубежного производства.

та. Наличие внутри машины жидкого диэлектрика, нахо­ дящегося под значительным гидростатическим давлени­ ем, представляет особенность работы скользящего кон­

искрообразования при совершенно темной коммутации, поскольку нарушение этого условия приводит к разло­ жению диэлектрика, подгару коллектора и значительно­ му возрастанию скорости изнашивания электрощеток. Большая практическая значимость погружных электри­ ческих машин повлекла за собой расширение исследова­ ний скользящего контакта в дреде жидкого диэлектрика [Л. 3-16—3-19, 6-11]. Обобщение упомянутых исследова­ ний, равно как и других работ рассматриваемого направ­ ления, позволяет сформулировать некоторые общие за­ кономерности, влияющие на характеристики и эксплуа­ тационные свойства контакта в среде жидкого диэлек­

торые характерны для машин, эксплуатируемых в воз­ душной атмосфере. Подобное заключение относится к фактической продолжительности периода коммутации, различиям в ходе коммутационного процесса под элек­ трощетками различной полярности, виду вольт-амперных характеристик, характеру токораспределения между па­ раллельно работающими электрощетками, влиянию на­ жатия и некоторым другим процессам и явлениям. Прак­ тическими выводами из описанных исследований, оказы­ вающими влияние на выбор и условия эксплуатации щеток для погруженных электрических машин, являются следующие: а) при замене воздушной среды средой трансформаторного масла ширина зоны безыскровой ра ­ боты машины постоянного тока существенно возрастает; б) удельное нажатие на электрощетки должно быть по­ вышено и в зависимости от марки их материала и окруж­ ной скорости коллектора доведено до 2—5 103 гПа (кгс/см2 ); в) злектрощетки должны снабжаться декомпрессионными каналами; г) используемое для заполне­ ния машины масло должно обладать возможно меньши­ ми вязкостью и маслянистостью; д) межламельные про­ странства коллекторов подлежат обязательному продораживанию, а размеры электрощеток следует выбирать возможно меньшими.

228

При выполнении перечисленных рекомендаций для погружных электрических машин могут быть использо­ ваны серийные электрощеточные материалы (ГОСТ 2332-63). В [Л. 6-11] сообщается о результатах испыта­ ний маслонаполненной машины, коллектор которой был изготовлен из стальных пластин, а электрощетки из ма­ териала марки МГСО. Работа машины протекала нор­ мально и средний износ злектрощеток после 3 000 ч со­ ставил 1,2 мм.

В зарубежной практике работа электрических машин горнодобывающей промышленности также обеспечивает­ ся за счет использования неспециализированных щеток. Так, например, фирма «Ле Карбон Лоррен» (Франция) рекомендует для электрооборудования горных механиз­ мов применять электрощетки марок EG97, EG98, EG99, EG97B, EG98B и EG99B, характеристики которых приво­ дились в табл. 9-14. Для шахтных подъемников рекомен­ дованы щетки марок Е5, Е8, Е13 (ГДР), EG236 (Анг­ лия), TG501 (Япония), RE12, RE56 и 1090V (ФРГ). Ха­ рактеристики в области применения большинства пере­ численных электрощеток приводились ранее.

Щетки для электрических машин предприятий химиче­ ской промышленности. Когда атмосфера не загрязнена посторонними примесями, нагретая поверхность коллек­ тора поглощает из воздуха кислород, который вместе с кислородом, образовавшимся электролитически, диф­ фундирует под слой политуры и окисляет медь. Истира­ ние электрощетками слоя политуры и процесс его обра­ зования находятся в динамическом равновесии, обеспе­ чивающем нормальное функционирование скользящего контакта электрических машин.

Появление в окружающей атмосфере химически ак­ тивных компонентов изменяет характер протекания опи­ санных процессов. Как уже отмечалось р'анее, если в ат­ мосфере окажется сероводород, то в составе политуры появится сернистая медь. Хотя последняя и является бо­ лее электропроводной, чем СиО и Cu2 0, но благодаря большей толщине образующегося слоя и лучшей его свя­ занности с материалом коллектора нормальная работа машины нарушается. В литературе описан случай, когда для восстановления работоспособности электрической машины в подобных условиях ее коллектор был сделан из железных пластин, поскольку железо пассивно к серо­ водороду [Л. 2-3]. Если в составе атмосферы окажется

229