Токосъемное устройство для электрической машины

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к токосъемным устройствам электрических машин, например тяговых. Целью изобретения является снижение электрических потерь в зоне токосъема и улучшение коммутации токосъемного устройства. Токосъемное устройство .содержит щетки , а также выполненные из пористой меди коллектор или контактные кольца. Пористая медь коллектора или контактных колец содержит двуокись циркония при следующем содержании компонентов , мас.%: двуокись циркония 0,05S 10, пористая медь - остальное. При (Л равномерном поступлении из материала коллектора в зону электрического контакта двуокиси циркония последняя претерпевает сложнейшие превращения, связанные с ее разложением, и резко снижает энергию искрения в токосъемном устройстве. 1 табл. ю ел СП со 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН ар 4 Н 01 R 39/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) ТОКОСЪЕМНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к токосъемным устройствам электрических машин, например тяговых. Целью изобретения является снижение электрических потерь в зоне токосъема и улучшение коммутации токосъемного устройства.

Токосъемное устройство .содержит щетки, а также выполненные иэ пористой меди коллектор или контактные кольца.

Пористая медь коллектора или контактных колец содержит двуокись циркония при следующем содержании компонентов, мас.7: двуокись циркония 0,0510, пористая медь — остальное. При равномерном поступлении из материала коллектора в зону электрического контакта двуокиси циркония последняя претерпевает сложнейшие превращения, связанные с ее разложением, и резко снижает энергию искрения в токосъемном устройстве. 1 табл.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3885616/24-07 (22) 22.03.85 (46) 07.12.86. Бюл. М 45 (71) Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров железнодорожного транспорта и Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-технологический институт электроугольных изделий (72) П.II.Ñìàçíîâ, В.В.Меэинов, А.С.Шестопалов, П.А.Пшеничкин, В.П.Степанов, А.А.Реморов, О.В.Чикунов и Л.Г.Козлов (53) 621.3.047(088.8) (56) Бардаченков А.M., Гнезднлов Б.В.

Коллекторно-щеточный узел тяговых электрических машин, локомотивов. "

М.: Транспорт, 1974, с.158.

Патент США Р 3370942, кп. 75-134, 1964.

Авторское свидетельство СССР

Ф 762075, кл. H 01 R 39/18, 1980.

„„SU„„1275598 А 1

10,0

90,0

Токосъемные устройства содержат щетки по примеру 1.

Токосъемные устройства по примерам 1-3 подвергают испытаниям при плотности тока 25 А/см . Результаты

2 испытаний приведены в таблице.

Как следует из представленных дан45 ных, предлагаемое токосъемное устройство позволяет реализовать следующие преимущества по сравнению с известным (для сравнения принято токосъемное устройство с коллекторной медью марки MC): в 1,4-1,9 раза снижаются значения переходного падения напряжения в зоне токосъема; на один класс уменьшается искрение при плотности тока 25 А/см, улучшается коммутация; улучшается состояние коллектора, ликвидируются подгары и потемнения коллекторных пластин; на 6-12Ж

1 12755

Изобретение относится к электротехнике и касается токосъемных устройств электрических машин, работаю- . щих в условиях затрудненной коммутации, высоких плотностей тока, предельных значений подводимой мощности, повышенных вибраций и ударных нагрузок, например, тяговых электрических машин.

Цель изобретения — снижение электрических потерь в зоне токосъема и улучшение при этом коммутации токосъемного. устройства.

Пример 1 (известный). Токосъемные устройства специальных модельных установок содержат коллекторы, выполненные из трех типов коллекторной меди марок MI, MC, МЦр и щеток марки ЭГ6Т, установелнных в щеткодержателях. 20

Пример 2 (известный) . Токосъемные устройства специальных модельных установок.по примеру 1 содержат коллекторную пористую медь с размерами пор 0,001-0,01 мм, располо- 25 женных по всему объему коллекторных пластин. Токосъемные устройства содержат щетки по примеру 1.

Пример 3. Коллекторная пористая медь коллекторных пластин токосъемного устройства специальных коллекторных модельных установок по примеру 1 дополнительно содержит двуокись циркония при следующем соотношении компонентов, мас.7.:

I II

Двуокись циркония 0,05 5,0

Пористая медь 99,95 95,0

98 уменьшается износ щеток; уменьшается масса коллектора, в 1,9-2,0 раза снижается плотность коллекторной меди.

Двуокись циркония — дешевый, широко применяемый в огнеупорной промышленности материал. По электрическим характеристикам двуокнсь циркония является полупроводником с высоким электросопротивлением в обычных условиях. При равномерном поступлении двуокиси циркония в зону электрического контакта из материала коллектора последняя претерпевает сложнейшие превращения, связанные с ее разложением, и резко снижает энергию искреЮ ния в токосъемном устройстве..Пробой (фриттинг) полупроводниковых частиц двуокиси циркония образует участки высокой электрической проводимости, причем чем выше температура нагрева участков, reM sbnae электрическая проводимость.

Продукт разложения двуокиси циркония в виде металлического циркония, карбида циркония и других соединений находится в постоянной рекомбинации, т.е. от действия высокой температуры, электрического тока и окружающего воздуха его составляющие разлагаются и вновь соединяются, создавая дополнительные эффекты в зоне токосъема, например шлифующие, легирующие, полирующие, антифрикционные и т.д. Наличие значительных участков с большим . количеством случаев электрического пробоя (фриттинга) существенно снижает и стабилизирует значение переходного сопротивления в зоне токосъема, особенно его мгновенных значений, что приводит в снижению электрических и тепловых потерь, а процесс разложения двуокиси циркония, позволяющий снизить энергию искрения, рез" ко улучшает коммутирующую способность узла токосъема.

Аналогичного эффекта можно достигнуть путем введения двуокиси циркония в щетку, однако для работы токосъемного устройства в тяговых электрических машинах используют щетки электрографитированногО класса, технология изготовления которых связана с их обработкой при 2700-3000 С. При этих температурах в щетке нельзя сохранить частицы двуокиси циркония иэ-за ее разложения.

Использование пористой коллекторной меди, значительно снижающей массу коллектора в сочетании с положительПример

Состав коллекторной меди, мас.Ж

Медь

Плотность

Удельное электросопротив ление

Средний износ коллекторной меди, г/смЗ щеток, мм/10 тыс.км

Медь При- Двуокись сад- циркония ка меди, мк Ом.м

1 MI 100

МС 99,9 О, 1

МЦр 99 3 07

8,83 0,0178

8,79 0,0185

2,0

1,8

8,81

0,0213

1,7

100

4,62

0,0318

2,0

0,05 4,58 0,0321

3 I 99,95

1,8

II 95,0 — 5,0 4у44 0,0462

1,6

III 90,0 — 10,0 .4,32 0,0524

1,7

3 12755 ным эффектом от введения в нее двуокиси циркония, позволяет увеличить мощность электрической машины при сохранении ее габаритов, а также уменьшить радиопомехи при работе эле- ктрического городского транспорта.

При значениях содержания компонентов, выходящих за предлагаемые пределы, работа токосъемного устройства ухудшается. В случае введения двуоки-1О си циркония ниже укаэанного предела возрастают электрические и тепловые потери в зоне токосъема. При содержании двуокиси цирконил выше предлагаемого значения снижается механичес-j5 кая прочность коллекторной меди, увеличивается ее хрупкость и электросопротивление, что, с одной стороны, ухудшает механические характеристики коллектора или контактных колец и 2О

98 4 условия их формовки, а с другой приводит к увеличению электрических потерь в коллеKtopHbfx пластинах или в материале контактных колец.

Формула из об рете ния

Токосъемное устройство для электрической машины, содержащее щетки, а также выполненные из пористой меди коллектор или контактные кольца, отличающее с я тем, что, с целью снижения электрических потерь в зоне токосъема и улучшения коммута. ции, цористая медь коллектора или контактных колец дополнительно содер жит двуокись циркония при следующем содержании компонентов, мас.7.:

Двуокись циркония 0,05-10

Пористая медь бстальное

1275598

Переходное паде ние наКоэффи циент трения

Коммутация (баллы) при плотности тока

25 А/см

Состояние коллектора пряжения, В

1--2

1--2

2

1- — 2

Подгар пластин

3,2.0,18

3,4

0,15

То же

Подгар пластин с полосами

О, 15

2,8

1—

3,1

0,17

Потемнение пластин

1-—

1- Удовлетворительное

1

tt

14

11

I

2,5

0,14

2,0

0,10

1,8

0,12

Составитель В.Чернова

Редактор Н.Яцола Техред Л.Олейник Корректор Г.Решетник

Заказ 6573/49 Тираж 597 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Ужгород, ул.Проектная, 4