Способ определения потерь в скользящем контакте электрической машины

 

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение точности определения потерь в скользящем контакте электрической машины. Сочленяют валы испытуемой машины и вспомогательного тарированного двигателя при установившемся тепловом режиме, установившихся электромагнитных параметрах и частоте вращения. Измеряют потери на трение, суммарные потери и превышение температуры поверхности трения в трех режимах питания: при рабочем токе якоря и возбуждения, при отключенном токе возбуждения, при отключенных токах якоря и возбуждения испытуемой машины, а суммарные потери определяют по формуле, приведенной в описании изобретения. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

3Ы;:96."ЩЦ! :B89gj

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4624581/07 (22) 26.12.88 (46) 15.07.91, Бюл, ¹ 26 .(71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт электровозостроения (72) Н,П.Стамов, Ю,А.Федюков и И.П.Беркунов (53) 621.313(088.8) (56) Жерве Г,К. Промышленные испытания электрических машин, Л.: Энергия, 1977, с. 364, 368.

Лившиц П,С. Скользящий контакт электрических машин, М,; Энергия, 1974, с. 131.

Авторское свидетельство СССР № 813600, кл, Н 02 К 15/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР № 1177770, 1983, кл. G 01 N 13/02. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТЕРЬ В

СКОЛЬЗЯЩЕМ КОНТАКТЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при определении КПД электрических машин и потерь в скользящем контакте непосредственно на электрической машине в ее рабочем режиме, Цель изобретения — повышение точности определения потерь в скользящем контакте электрической машины.

На фиг.1 приведена электрическая схема испытуемой машины; на фиг.2 — вспомогательного тарированного двигателя; на фиг;3 — измерительные средства, с помощью которых реализуется способ; на фиг.4 — экспериментальные значения полученных потерь в скользящем контакте.

„„5U „„1663705 А1 (я)5 Н 02 К 15/00, G 01 R 31/34 (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — повышение точности определения потерь в скользящем контакте электрической машины. Сочленяют валы испытуемой машины и вспомогательного тарированного двигателя при установившемся тепловом режиме, установившихся электромагнитных параметрах и частоте вращения измеряют потери на трение, суммарные потери и превышение температуры поверхности трения в трех режимах питания при рабочем токе якоря и возбуждения, при отключенном токе возбуждения соответственно Луцяо + 8»0, при отключенных токах якоря и возбуждения испытуемой машины, а суммарные потери определяют по формуле, приведенной в описании изобретения. 4 ил, Потери в скользящем контакте измеряют в следующей последовательности: электрическую машину 1 сочленяют с тарированным двигателем 2, приводят ее во вращение до заданной скорости Ч», пропускают рабочий ток заданного значения через скользящий, контакт la на возбужденной током Ia машине, измеряют при установившемся тепловом и электромагнитном состоянии и ревы шение тем пературы Q< поверхности трения над окружающей средой и потери во вращающемся якоре Ы Р». При этом потери в якоре измеряют с помощью электрических приборов 3-7, а измерение превышения температуры контактной по1663705 верхности производится температурным датчиком, например термопарой 8 и милливольтметром 9, с помощью экстраполяции кривой остывания на момент отключения.

После чего снимают основное возбуждение (4=0), обеспечивая вращение приводным двигатЕлем, и при достижении установившихся значений превышения температуры измеряют потери в якоре ЕЛРяо и превышение температуры контактной поверхности е омашины теми же измерительными средствами. А затем при той же окружной скорости Ч» машины отключают токи нагрузки и возбуждения, обеспечивая вращение также приводным двигателем, При необходимости снимают и остаточную намагниченность путем циклического перемагничивания машины при одновременном уменьшении тока возбуждения и изменения его полярности. При достижении установившегося теплового состояния с помощью приводного тарирования двигателя измеряют потери на трение Ртщ и превышение температуры контактной поверхности Отщ, на обесточенной и невозбужденной машине.

По результатам выполненных измерений потери в контакте при заданном рабочем токе 4 и окружной скорости Ч» вычисляют по формуле

М Ряв

Ж

На фиг.2 позициями обозначены кривые: 10 — потери Е Р» в скользящем контакте в функции плотности тока в нем по предлагаемому способу; 11 — то же, по известному способу; 12 — то же, по стандарту

МЭК ГОСТ 2582-81; 13 — потери на трение при определении Х Р» по известному способу; 14 — потери на трение по стандартам

МЭ К.

Уравнение теплового баланса для контактной поверхности электрической машины в установившемся состоянии имеет вид; Р.=К К вЂ” ЛР, (2) где h, Р— тепловой поток, подогревающий поверхность трения за счет потерь во вращающемся якоре электрической машины (>ЛРяв); ЛР = КЛИя»

C4: — действительное превышение тем1 пературы поверхности трения с учетом наличия дополнительного теплового потока

hP, который может быть измерен при опыте;

К вЂ” коэффициент теплоотдачи с рассматриваемой поверхности, зависящий от - Ряв у

AC4K = (е s — eko) 35

Подставив в выражение (3) значения К и

Щ „соответственно, из выражений (5) и (7), Ьпределяют суммарные потери в скользящем контакте электрической машины при заданном рабочем токе 4 и окружной скорости Ч» по формуле (1). При необходимости получить потери в контакте при других значениях тока нагрузки и скорости вращения опыт повторяют при этих значениях тока и

45 скорости, Предложенный способ был реализован на коллекторной электрической машине постоянного тока типа ДК-309А. Номинальное напряжение Он=190 В, ток часового режима

1в=260 А, мощность Р=43 кВт. Потери на коллектореЕР» определялись со щетками марки ЭГ-61, поверхность .$=1.6x3,2х8=41 см при Ч»=21,8 м/с. Результаты приведены на фиг,2, Кривая 10 зависимостияР» в функции плотности тока у получена предлагаемым способом, а кривые

11, 12 — существующими. Потери2Р» (кривая

10) определяются соотношением (1),K P (кривая 11) — соотношением (2)X. Рк (кривая

12) — соотношением Е Р»=Ртщ+2!в. Из привесвойств поверхности и от скорости омывающего воздуха.

Откуда (И .— ЛO„), (3) где ЛИ » — повышение температуры поверхности трения за счет наличия дополнительного теплового потока Л P.

При отсутствии тока нагрузки и возбуждения на машине ЛОя»=О, Р»=Ртщ. Поэтому уравнение теплового баланса при той же скорости омывающего воздуха, а следовательно, и той же окружной скорости контактной поверхности Ч»=cопst примет следующий вид:

Ртщ=К Отщ, (4) где Ртщ, Отщ —,могут быть получены при опыте.

Поэтому

20 К = щ

Pòù (5) щ

Из опыта может быть получено превышение температуры 664»

Действительно:

Zh Ряв = К2 h%»

g h, Є— Л Р„= Кр h, G », (6) где К вЂ” коэффициент пропорциональности;

Л eI» = 9<в — Q<о — повышение температуры поверхности трения за счет наличия дополнительного теплового пото- ка, обусловленного магнитными потерями во вращающемся якоре (;ЕРяв- Е P o).

Поэтому

1663705 денных результатов видно, что различие потерь на коллекторе, полученных этими способами, при малых плотностях тока нагрузки (до 5 А/см ) сравнительно неболь2 шое 9 . При токах близких к номинальному () 13 А/см ), достигает 30, z

Погрешность известных методов обусловлена в основном неточным определением потерь на трение (кривые 13 и 14), когда считается, что с ростом плотности тока эти потери либо неизменны, либо даже уменьшаются. В действительности с ростом у потери на трение растут, что обусловливает в предлагаемом способе большие значения потерь в скользящем контакте по сравнению с существующими способами (кривая

10 выше кривых 11 и 12). Точность предлагаемого способа подтверждается и практикой; при больших плотностях тока износ коллектора и щеток электрических машин больше.

Таким образом, использование данного способа определения потерь в скользящем контакте электрической машины по сравнению с существующими способами позволяет повысить точность определения потерь в рабочих режимах не менее чем в 1,3 раза, что, соответственно, повысит точность определения КПД электрической машины.

Характеристика потерь в скользящем контакте, полученная с помощью данного способа, дает воэможность прогнозировать величину износа щеток, контактной поверхности, а соответственно, и срок службы электрической машины на стадии проектирования. Кроме того, предложенный способ позволит вести настройку работы скользящего контакта электрической машины (определение рациональных размеров, конструкции, материала щеток и контактной поверхности) из условия минимальных потерь в контакте, что улучшит работу скользящего контакта и повысит КПД электрической машины . Способ может быть рекомендован для всех коллекторных и неколлекторных машин, имеющих скользящий контакт в любом диапазоне токовых

5 нагрузок и скоростей. Он прост в выполнении, так как не требует при определении

ХРк измерения электрических потерь в контакте, что связано с экспериментальными трудностями.

10 Формула изобретения

Способ определения потерь в скользящем контакте электрической машины, заключающийся в том, что сочленяют вал испытуемой электрической машины с валом

15 вспомогательного тарированного двигателя, пропускают по якорной цепи испытуемой машины рабочий ток при установившейся частоте вращения и измеряют потери на трение, о т л и ч а ю20 шийся тем, что, с целью повышения точности определения потерь в скользящем контакте электрической машины, измеряют в установившемся режиме превышение температуры поверхности трения и потери

25 во вращающемся якоре при подключенной обмотке возбуждения, отключают ток возбуждения испытуемой машины и повторяют те же измерения, далее отключают ток якоря и измеряют потери на трение и превыше30 ние температуры поверхности трения, при этом суммарные потери определяют по формуле

= а.— (0 — e ) 1

35 гдето РрвО к8 соответственно потери во вращающемся якоре и превышение температуры поверхности трения в установившемся состоянии на возбужденной машине;

40 Xh РяоО ко — то же, но при отсутствии возбуждения;

Р щ, О тщ — потери на трение и превышение температуры поверхности при отключенных токах якоря и возбуждения, 45

1663705

Puz2

1663705

1 к дл

1200

1100

100 о00

700 б00

500

Заказ 2271 Тираж 345 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

М

g 1 2 3 4 5 Б 7 8 У 10 1f 1

Щг

Составитель В. Никаноров

Редактор М. Васильева Техред М.Моргентал Корректор С.Шевкун

2 д г