Способ определения потерь на трение в скользящем контакте электрической машины при заданном токе нагрузки

 

Изобретение относится к электромашинострбению и может быть использовано при определении КПД.электрических машин и коэффициента трения непосредственно на электрической машине в ее рабочем режиме. Целью изобретения является повьшение точности определения потерь на трение . Способ определения потерь на трение в скользящем контакте при заданном токе нагрузки включает пропускание рабочего тока через контакт , измерение электрических потерь и превьппения температуры контактной поверхности над окружающей средой, .определение потерь трения по суммарным потерям в контакте. Электрические потери и превышение температуры измеряют в установившемся режиме при номинальной частоте вращения, дополнительно при той же частоте вращения определяют потери трения и превышение температуры при отсутствии токов нагрузки и возбуждения, а потери на третие при заданном токе определяют по формуле Р Р QI/SJ - Р, где - электрические потери в скользящем контакте при заданном рабочем токе; 0, - соответствующее превьщ1ение температуры контактной поверхности; Р - потери на трение при отсутствии токов нагрузки и возбуждения; 0 - соответствующее превышение температуры при отсутствии токов нагрузки и возбуждения. 3 ил., 1 табл. (2 S & 00 О ел 00 оо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (51)4 Н 01 R 39 58

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3900163/24-07 (22) 22 ° 05,85 (46) 30,03,87, Бюл. У 12 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт электровозостроения (72) Н. П. Стамов, Р ° И, Аликин, Л, В. Маханьков, В. И. Гаврилов и В, В. Кургузов (53) 621.313.04(088.8) (56) Курочка А. Л., Лозановский А. Л.

Зусмановская Л, П. Испытания тяговых машин и аппаратов. М.: Трансжелдориздат, 1959, с. 98.

Авторское свидетельство СССР

Ф 813600, кл. Н 02 K 15/00, 1981. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТЕРЬ НА

ТРЕНИЕ В СКОЛЬЗЯЩЕМ КОНТАКТЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОИ МАШИНЫ ПРИ ЗАДАННОМ TOKE

НАГРУЗКИ (57) Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано при определении КПД.электрических машин и коэффициента трения непосредственно на электрической машине в ее рабочем режиме. Целью изобретения является повьппение точности определения потерь на трение. Способ определения потерь на трение в скользящем контакте при заданном токе нагрузки включает пропускание рабочего тока через контакт, измерение электрических потерь и превьппения температуры контактной поверхности над окружающей средой,,определение потерь трения по суммарным потерям в контакте. Электрические потери и превышение температуры измеряют в установившемся режиме при номинальной частоте вращения, дополнительно при той же частоте вращения определяют потери трения и превьппение температуры при отсутствии токов нагрузки и возбуждения, а потери на третие при заданном токе определяют по формуле Р. = Р 6,/8

Р„„, где Р„„ — электрические потери в скользящем контакте при заданном рабочем токе; 6, — соответствующее превьппение температуры контактной поверхности; P — потери на трение при отсутствии токов нагрузки и возбуждения; e - соответствующее превьппение температуры при отсутствии токов нагрузки и возбуждения, 3 ил., 1 табл.

1300588

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использована при определении КПД электрических машин и коэффициента трения щеток непосредственно на электрической машине, в ее рабочем режиме. поверхности 6 на обесточенной и невозбужденнай машине, По результатам выполненных измерений потери на трение при заданном

5 рабочем токе Iö и необходимой окружной ! скорости вычисляют по формуле

Цель изобретения — повьш ение точности определения потерь на трение.

На фиг. 1 приведена электрическая схема испытуемой машины и вспомогательной тарированной MBHIBHbl> с помощью которой реализуется способ; на фиг. 2 и 3 — зависимости потерь и коэффициента трения ат плотности тока в контакте, В соответствии с предлагаемым способом потери на трение измеряют в следующей последовательности, Электрическую машину 1 сочленяют с тарированным двигателем 2, приводят ее во вращение при окружной скорости вращения V è нагружают до заданного значения рабочего тока I, а при достижении установившихся значений измеряют переходное падение напряжения U ä и превышение температуры 6, контактной поверхности машины над окружающей средой, При этом персходное падение напряжения U

= U, +U измеряют соответственно вольтметрами 3 и 4 с помощью изолированных измерительных щеток 5, расположенных на рабочих щеточных болтах без учета падения напряжения в теле щетки и щеточном шунте, а ток

I измеряют амперметром 6.

По данным измерений определяют электрические потери в скользящем контакте P„„ =U„ ° Io, Измерение превышения температуры контактной по" верхности производится температурным датчиком, например термопарой 7, и специальным милливольтметром 8 с помощью экстраполяции на момент отключения.

Затем при той же окружной скорости V машину обесточивают и снимают возбуждение. При этом отключают не только основное возбуждение, но и снимают остаточную намагниченность машины. Для чего с помощью дополнительного така, например, в обмотке 9 возбуждения добиваются установления переходного падения напряжения U„„ =

= О. При достижении установившегося состояния измеряют мощность P и превышение температуры контактной в

P =Р— --Р г

Обоснование предлагаемого способа следующее. При рабочем токе в скользящем контакте электрической машины имеют место два вида потерь: электрические в переходном контакте

Р„„и потери на трение Рт, которые в виде тепла расходуются на повьппение температуры п,6, массы контактирующих детапей за рассматриваемый ь6, промежуток времени 6t-К,, а кроZ0

„с ° ме того, рассеиваются с поверхности в окружающую среду — KH, . Уравнение теплового баланса для этого случая выражается уравнением

Р„„+Р =КО, +К, При установившемся состоянии

68, = О поэтому

Р„„+Р = Ke,, 30 где К = 1. Б„; коэффициент теплоотдачи обдуваемой поверхности, зависящий от свойств поверхности: и от скорости омывающего воздуха;

S„ — площадь теплоотдающей поверхности.

Из этого следует, что

40 Р,. + Р, = I.„S.e, . . (1}

На обесточенной и невозбужденной машине Р„„ =О. Поэтому уравнение теплового баланса в установившемся состоянии для указанного случая при

45 той же скорости омывающего воздуха, а следовательно, и окружной скорости контактной поверхности V = const имеет вид

Prw LvS 9 ° (2)

Решая совместно два уравнения (1) и (2), определяют потери на трение

P. в скользящем контакте электрической машины при заданном рабочем токе

I è окружной скорости V„

55 8

При необходимости получить потери на трение при других значениях тока

3 13005 и скорости опыты повторяют при соотвеTСTВующих Т. и V °

Пример. Предлагаемый способ был реализован на коллекторной электрической машине постоянного тока типа НБ-107, которая используется в качестве привода вентилятора на электровозе ВЛ 82 М, ВЛ 84. Номинальное напряжение U„= 160 В, ток Т = 615 А, мощность 79 кВт. Потери на трение и 10 коэффициент трения р определялись со щеткой марки ЗГ-61, а результаты приведены в таблице и на фиг ° 2 и 3 (кривые зависимости 10-15), Кривые зависимости P =f(j, ) и 1п =f(j, } под 15 номером 10-13 соответствуют предлагаемому способу, а кривые 11, 12, 14, 15 соответствуют известному.

Из приведенных результатов видно, что различие потерь на трение, по- 20 лученных этими способами, при малых плотностях тока нагрузки (до 5 А/см ) 2 сравнительно небольшое, т. е. 5-127, а при токах, близких к номинальному (i 0 А/см ), различие достигает 160- 25

700Х. Из них различие одних и тех же потерь Р, по известному способу (см. фиг. 2, кривые 11, 12) достигает 4007..

При этом по предлагаемому способу 30 с ростом плотности тока и нагрузки потери и коэффициент трения в скользящем контакте . возрастают, а по известному — в -основном снижаются, В то же время известно, что механический износ скользящего контакта коллекторной машины определяется условиями трения, причем с возрастанием тока нагрузки износ также возрастает, 40

88 4

Таким образом, использование предлагаемого способа определения потерь на трение в скользящем контакте электрической машины по сравнению с известными способами позволяет повысить точность определения потерь на трение в рабочем режиме в 1,6-7 раз, что соответственно повьппает точность определения коэффициента трения в скользящем контакте и КПД электрической машины. Характеристика трения, полученная с помощью предлагаемого Способа., является реальной характеристикой и дает возможность прогнозировать величину износа щеток, контактной поверхности, а соответственно, и срок службы электрической машины.

Повышение точности получения основных характеристик скользящего контакта дает возможность экспериментально определять рациональные размеры, материал щеток и контактной поверхности из условий минимальных потерь на трение, что в итоге улучшает работу скользящего контакта и повьппает КПД электрической машин, Способ является универсальным и может быть рекомендован для всех коллекторных и неколлекторных машин, имеющих скользящий контакт в любом диапазоне токовых нагрузок и скоростей.

Сравнительные результаты определения потерь на трение и коэффициентов трения электрощеток ЭГ-61 электрической машины НБ-107 по предлагаемому и известным способам при номинальной окружной скорости коллектора V„= 33,8 м/с (n=1690 об/мин} приведены в таблице °

Поэтому характеристика трения скользящего контакта р =f (j, ) (см. фиг, 3, кривая 13), полученная с помощью предлагаемого способа, 45 согласуется с характеристикой износа h=f(j, ) скользящего контакта коллекторной машины и является реальной, представляя практический интерес, Характеристика р =f(jc ) (cM. фиг. 3,50 кривые 14,15), полученная с помощью известного способа, не согласуется с характеристикой h=f(j,p), так как констатирует о том, что коэффициент трения скользящего контакта коллекторной машины снижается с повышением тока нагрузки, поэтому является иере an ьной .

Формула изобретения

Способ определения потерь на трение в скользящем контакте электрической машины при заданном токе нагрузки, включающий пропускание рабочего тока через контакт, измерение электрических потерь и превышение температуры контактной поверхности над окружающей средой, определение потерь трения по суммарным потерям в контакте, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности, электрические потери и превы" шение температуры измеряют в установившемся режиме при номинальной частоте вращения, дополнительно при той

1300588

Коэффициент трения, Потери на трение в скользящем

Электрические

Превьппение темУсредненная плотПоверхность

Ток в якорной цепи, 1а ° потери в переходном кон пер атуры контактной поность тотрения щеток, gS см контакте, PPò ° В ка под щетками, А/см такте, Рка Uка а

Вт верхности, 8, с

8, Предлагаемыи cnoco6 P -= P, -8 г

0,14

l 360

О бх4 (1,бх3,2}

0,15

1460

650

3,58

7,30

29,5

220 123

450 123

615 123

0,16

1520

1380

40,5

0,18

1760

1 680

10„00

Известный способ

0,14

l 360

123

0,12

1180

123

0,14

3 58

1310

650

123

29,5

220

240

1 380

450

7,30

10,О0 о,оэ

40,5

123

615

123

3 58

650

123

220

О,l2

1180

29,5

40,5

1220

450

1380

123

7,30

0,13

615

1 О, 00!

680

123

1100

0,115 же частоте вращения определяют потери трения и превьппение температуры. при отсутствии токов нагрузки и возбуждения, а потери на трение при заданном токе определяют по формуле

8, Р =Р— --P тц г кп где P — электрические потери в

МП скользящем контакте при заданном рабочем токе; 50

8, — соответствующее лревьппение температуры контактной поверхности;

P - потери на трение при оттц сутст ви и то ко в н агруз ки и во з бужде ния; соответствующее превьппение ч в температуры при отсутствии токов Ъагрузки и возбуждения, 1300588

1 300588

Составитель В. Волков

Редактор Н. Тупица Техред Л.Сердюкова

Корректор Г. Решетник

Заказ 1157/54 Тираж 626

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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