Способ и конструкция установки щеткодержателя, исключающие появление волнистости на контактных поверхностях электрощеток и колец (коллекторов)
Владельцы патента RU 2396668:
Лирин Владимир Николаевич (RU)
Федоров Игорь Викторович (RU)
Изобретение относится к области вращающихся электрических машин со скользящим контактом. Способ установки щеткодержателей для электрических машин, имеющих винтовую декомпрессионную канавку на контактных кольцах. Щеткодержатель устанавливается под углом к оси вала ротора. Угол установки щеткодержателя задают угловой прокладкой между щеткодержателем, траверсой и головкой крепящего болта, отверстие под который рассверливают. Техническим результатом является устранение появления «волны» на щетках и кольцах. 2 н.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.
1. Название изобретения
Способ и конструкция установки щеткодержателя, исключающие появление волнистости на контактных поверхностях электрощеток и колец (коллекторов).
2. Область техники, к которой относится изобретение
Вращающиеся электрические машины со скользящим контактом, как правило, турбогенераторы.
3. Уровень техники
Известны в отечественной и мировой практике лишь установки щеткодержателя в плоскости траверсы. “Угловой” установки щеткодержателей не известно. Отечественные турбогенераторы выпускаются только с винтовой декомпрессионной канавкой. Щеточно-контактные (ЩКА) аппараты турбогенераторов упомянутых типов имеют практически одинаковую конструкцию. На каждом полюсе ЩКА имеется два контактных полукольца. Между контактными полукольцами каждого полюса расположен вентилятор. Каждое токособирательное кольцо состоит из трех сегментов. На двух верхних сегментах установлены щеткодержатели. Количество щеткодержателей на одном полюсе - 42 шт.
Пример количественной оценки подобного явления (появления “волны”) приведен в таблице.
| Характеристика контактной поверхности | “волна” | нормальная | ||
| Номер полукольца | 1 | 2 | 3 | 4 |
| Амплитуда вертикального виброперемещения, мкм | 292 | 345 | 123 | 83 |
| Амплитуда поперечного виброперемещения, мкм | 371 | 348 | 148 | 113 |
Нумерация полуколец выполнена от генератора в сторону возбудителя.
Последствия этого недостатка заключаются в следующем:
- исключается нормальная работа контактной пары: вместо трения щеток о кольцо имеет место строгание щеток кромками винтовой декомпрессионной канавки;
- появление "волны" на контактной поверхности щеток, закругление кромок винтовой декомпрессионной канавки и последующее появление “волнистости” на контактной поверхности колец приводят к катастрофическому росту с большой скоростью (в течение нескольких недель) величины суммарных радиальных виброперемещений щеток;
- ненормальный предварительный режим скользящей пары не может быть устранен без вынужденной остановки турбоагрегата.
4. Сущность изобретения
Целью настоящего изобретения является устранение появления “волны” на щетках и кольцах. Угол поворота щеткодержателя задается клиновидной прокладкой.
Без устранения явления образования в процессе эксплуатации “волны” на контактных поверхностях щеток и колец не может быть обеспечена длительная работа турбогенератора.
Причина неправильного взаимодействия щеток и колец - недопустимо малый угол встречи щеток с винтовой декомпрессионной канавкой, имеющейся на контактной поверхности колец.
Метод корректировки угла встречи поворотом плоскости установки токособирательных колец не был применен по следующим причинам: стремление оптимизировать величину угла встречи таким способом находится в противоречии с требованием учета величины осевых перемещений роторов турбоагрегата при переходе из холодного состояния в режим номинальной мощности. Опыт ремонтных работ показал, что отсутствуют гарантии того, что при сборке траверсы будет одновременно обеспечено выполнение требований обоих упомянутых выше условий.
Поэтому внедрена модификация того же принципа: осуществляется не поворот токособирательного кольца, а поворот каждого щеткодержателя на нужный угол в нужном направлении. Плоскость же установки токособирательного кольца выбирается только из одного условия - величины осевого перемещения роторов турбоагрегата. В этом случае нужный угол встречи щетки с винтовой декомпрессионной канавкой задается конструкцией узла крепления щеткодержателя, а не качеством работ персонала ремонтной организации.
5. Перечень чертежей
Фиг.1 - чертеж конструкции установки щеткодержателя любого типа по данному изобретению.
Фиг.2 - эскиз клиновидной прокладки.
6. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Такая установка щеткодержателей выполнена на турбогенераторах ТЭЦ-21 ОАО “Мосэнерго”. “Волны” на кольцах и щетках не наблюдается. Клиновидные прокладки применены две на щеткодержатель, чтобы ось крепящего болта (фиг.1, поз.4) была перпендикулярна поверхности прокладки (фиг.1, поз.1). Угол поворота щеткодержателя в зависимости от типа турбогенератора и осевого смещения роторов может доходить до 30°. Главный критерий - одновременное нахождение щетки на двух смежных дорожках, образованных винтовой канавкой, переход центра тяжести щетки через канавку должен происходить до отрыва щетки от убегающей дорожки. Два отверстия в щеткодержателе (фиг.1, поз.2) остаются стандартными, а отверстия в траверсе (фиг.1, поз.3) рассверливаются до диаметра 12-18 мм в зависимости от толщины траверсы. Крепящий болт (фиг.1, поз.4) заменяется новым болтом того же диаметра и шага резьбы длиной 36-42 мм в зависимости от толщины траверсы.
Применение предлагаемой установки щеткодержателей на турбогенераторах ТЭЦ-21 ОАО “Мосэнерго” станц. №5, 6, 7, 10 не встречало каких-либо трудностей со стороны ремонтного персонала и персонала, обслуживающего ЩКА.
Предлагаемый вариант может быть применен для новых турбогенераторов, выпускаемых заводами-изготовителями.
1. Способ установки щеткодержателей для электрических машин, имеющих винтовую декомпрессионную канавку на контактных кольцах, отличающийся тем, что щеткодержатель устанавливается под углом к оси вала ротора для оптимизации величины угла встречи щетки с винтовой канавкой и исключения "строгание" щеток и устранения появления волнистости на контактных поверхностях щеток и колец.
2. Конструкция крепления щеткодержателя, обеспечивающая отсутствие связи между углом крепления и осевым перемещением роторов турбоагрегата, отличающаяся тем, что применяют угловые прокладки между щеткодержателем, траверсой и головкой крепящего болта, отверстие под который рассверливают.
