Способ определения коммутирующих свойств щеток

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия пщтp.y . б д лиц .. л т(),р, i =:

Сокзз Соввтских

Сацмалмстамескик

Республик..., 1

«i 663008

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 22.02.77 (21) 2454903/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М, Кл

Н 01 R 43/12

Государстееннмй комитет

СССР но делам изобретений н открытий

Опубликовано 15.05.79. Бюллетень № 18 (53) УДК 621.3. .047.69 (088.8) Дата опубликования описания 25.05.79

1 (72) Авторы изобретения

В. Г. Зайчиков, Ю. С. Крылов и Б. А. Глускин (7! ) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

КОММУТИРУЮЩИХ СВОЙСТВ ЩЕТОК

Изобретение относится к области исследования коммутации электрических машин, а именно способам определения коммутирующей способности щеток, а также к расчету процесса коммутации и определению зон безыскровой работы на стадии проектирова- ния электрических машин и может быть использовано для настройки коммутации и выбора щеток для реальных электрических машин.

Определение коммутирующих свойств щеток при испытаниях их на реальных машинах осуществляется способами: снятия безыскровых зон (1); построения потенциальных щеточных кривых; построения реактивного треугольника по характеристике холостого хода и короткого замыкания.

Известны также способы определения коммутирующей способности на коммутирующей установке, позволяющей путем подключения имитирующего контура оценивать порог искрения по максимальному току через щетку (2); на коммутационной установке, позволяющей зафиксировать порог искрения с помощью индикатора искрения (3); на коммутационной чстановке, предназначен2 ной для измерения переходного падения напряжения под щеткой (4) .

Кроме того, известны способы оценки коммутирующей способности щеток на препарированных электрических машинах, ког5 да в коммутируемые секции встраивают шунты для снятия напряжения или с использованием различных приборов для оценки коммутационных напряжений по величине переменной составляющей переходного падения напряжения в контакте электрической машины (5).

Соответствующие способы определения коммутирующих свойств электрощеток на реальных электрических машинах или путем препарации реальных электрических машин, >5 не позволяют использовать при расчете коммутации эти свойства щеток на стадии проектирования электрических машин. Выбор марки щеток и настройка коммутации данными способами возможны только для конкретных электрических машин, или в лучшем случае для машин одного.типа и мощности.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению из известных методов оценки коммутирующих свойств является способ, при

663008 котором оценка производится на специальной установке, состоящей из испытуемой щетки и коллектора, имеющего изолированные друг от друга группы пластин, соединенные параллельно. Группы коллекторных пластин, в свою очередь, через одну соединены с двумя контактными кольцами, к которым через вспомогательные щетки подключены активные сопротивления и индуктивность, имитирующие «коммутируемую секцию». Два других одинаковых сопротивления имитируют собой параллельно ветви машины и соединяются между собой «коммутируемой секцией» таким образом, что образуют за мкнутый треугольник. При этом элементы «коммутирующей секции» имеют значительно меньшие величины, чем соответствующие элементы параллельных ветвей.

Это с достаточной степенью точности позволяет считать, что свойства электрической цепи, составленной из параллельных ветвей, не будут оказывать влияния на характер протекания переходного процесса в «секции», а процесс будет определяться только свойствами щеточного контакта. Оценка коммутирующей способности щеток на известной установке производится в следующем порядке: после приведения коллектора во вращение в цепь щетка-коллектор подается напряжение, а затем осуществляется регулировка величины пропускаемого тока изменением параметров «секции».. В момент появления искрения при разрыве контакта щетка-ламель коллектора, которое определяется с помощью измерителя радиопомех пикового вольтметра, фиксируется значение тока по верхнему колену кривой U sn = f(I@), которое считается критическим. Окончательная оценка коммутирующей способности на этой установке производится по величине критического тока, при котором щетка способна коммутировать без появления устойчивых дуговых разрядов. Основным недостатком этого способа является то, что не учитывается влияние поперечного тока, а величина критического тока не может обеспечить объективную оценку коммутирующей способности, при этом вращающийся коллектор не позволяет исключить влияние механических факторов, что может привести к необъективной оценке самой величины критического тока. Отсутствие влияния внешней ЭДС также приводит к необъективной оценке коммутирующей способности щетки, кроме того, величину критического тока (порог искрения нельзя учесть при расчете коммутации электрической машины. В конечном итоге эти недостатки не позволяют правильно установить область применения щеток без проведения испытания на реальных машинах (61.

Цель изобретения — приближение испытаний к реальным условиям при определении коммутирующей способности щеток, позво$

1Е

1S

2S

36

3$ î

4S

so

4 ляющей учитывать влияние поперечного тока, фиксировать «искровое» напряжение, которое может быть учтено при расчете коммутации электрической машины, а также производить контроль качества щеток по коммутирующей способности, что в конечном итоге позволяет оценить коммутирующие свойства щеток в зависимости от условий коммутации, режимов работы, а также определять намагничивающую силу дополнительных полюсов на стадии проектирования электрических машин, 2. е. определить область применения щеток без проведения испытаний на реальных машинах.

Поставленная цель достигается тем, что напряжение в цепи щетка- коллектор устанавливается стабильным и равным по величине падению напряжения в контактной паре, а напряжение в контуре, имитирующем секцию обмотки якоря, изменяется до появления искрения.

На фиг. 1, 2 представлены установка и ее электрическая схема для испытания щеток по данному способу.

Установка представляет собой две или более неподвижных, изолированных друг от друга пластин-ламелей 1, к которым подключены «секции», состоящие из сопротивлений 2 и индуктивностей 3. По пластинамламелям перемещается с помощью шатуннокривошипного механизма 4 в горизонтальном направлении возвратно-поступательно исследуемая щетка 5 с любой заданной скоростью, периодом коммутации, замыкая и размыкая при этом «секции», по которым протекает ток. Принцип оценки коммутирующих свойств щеток по величине искрового напряжения поясняется фиг. 2.

На участке цепи щетка 6 — плоский коллектор 7 создается переходное падение напряжения, соответствующее ориентировочному расчетному в скользящем контакте конкретной электрической машины, при помощи изменения величины тока нагрузки реостатом Rt от источника U> через выключатель 8, после чего установка приводится в движение с заданной частотой замыкания (размыкания) . Одновременно для учета токораспределения в реальном контакте от действия внешней ЭДС на любые ламели (2-ую, Зю или (п — 1) из и ламелей) подается напряжение от источника напряжения Ug, воспроизводящего «ток секции» заданной величины от 1 -К вЂ” контура с помощью выключателя 9.

Далее производится постепенное измене- ние величины напряжения в цепи секции путем изменения параметров L-R -контура.

В момент разрыва «тока секции» и появления искрения на сбегающем крае щетки фиксируется напряжение, соответствующее

«искровому» напряжению, величина которого характеризует коммутирующие свойства щеток.

663008

На основании величины искрового напряжения можно по уравнению, предложенному Прусс-Жуковским (Прусс-Жуковский В.В. О приближенном описании безыскровых зон машин постоянного тока. М., «Электричество», 1972, № 10) приближенно описать зоны безыскровой работы на стадии проектирования электрических машин.

Пример 1. Определение коммутирующей способности щеток.

Для оценки коммутирующей способности щетки марки ЭГ74, имеющей переходное падение напряжения 1,2 — 2,2 9 по ГОСТ

2332-74, последняя устанавливалась на описанную выше установку. Так как щетки этой марки обычно работают при плотности тока 8 — 10 А/см, то после пересчета величина переходного падения напряжения в контакте находится в пределах 0,2 — 0,6 В.

Поэтому с помощью реостата К установили переходное падение напряжения в контакте 0,3 В от источника U>, после чего установка была приведена в действие. Щетки двигалась возвратно-поступательно с частотой, соответствующей скорости единичного коммутирующего цикла — 0,002 с. Затем в цепь было подано напряжение от источника Uq. Изменяя активное сопротивление R в диапазоне от 1 ° 10 з Ом и индуктивное 1 от 2 10 4 Г до 2.10 5 Г установили, что искрение наступило при R = 1,8410 Ом и 1 = 2,1.10 4 Г. Напряжение, при котором наступило искрение, составило 1,9 В, т. е. выше этой величины напряжения щетка будет работать с искрением при указанных параметрах секции.

Аналогичным образом, изменяя величину заданного переходного падения напряжения в контакте, а также параметры

L — R-цепи можно построить семейство кривых, позволяющих оценить коммутирующие свойства щеток в зависимости от условий коммутации, режимов работы и определять намагничивающую силу дополнительных полюсов, Пример 2. Оценка качества щеток по коммутирующей способности.

Был отобран комплект щеток марки

ЭГ74 (16 шт), предназначенный для работы на машине постоянного тока мощностью

130 кВт, 320 В. Устанавливали напряжение

0,8 В в контакте от источника Ui и запускали установку с частотой вращения 0,002 с.

Затем подавали напряжение в цепь от источника Uq. Напряжение, при котором на6 ступило искрение, составило U = 1,5 В. Напряжение искрея44я у 10 из 16 щеток находилось в пределах от 1,5 В до 24 В, а у остальных 6 щеток — до 1,4 В, т. е. качество

6 щеток по коммутирующей способности оказалось ниже, чем требуется для заданной электрической машины. Затем щетки с 11иекр.р, 1,5 В устанавливали на одну шеточную траверсу вышеуказанной машины и снимали зоны безыскровой работы щеток путем подпитки и отпитки током соответствующего дополнительного полюса.

Аналогично проверяли щетки с 11иец <

< 1,4 В. Зона безыскровбй работы щеток с UHcK$. >1,5 В на 25О/, шире, чем зона для щеток с 11кс«р. <1,4 В.

Формула изобретения

Способ определения коммутирующих свойств щеток посредством регистрации момента появления искрения при замыкании, размыкании изолированных коллекторных пластин, включающий в себя подачу напряжения в цепь — щетка-коллектор, имитирующую параллельные ветви обмотки якоря, при наличии напряжения в контуре, имитирующем секцию обмотки якоря, отличающийся тем, что, с целью приближения испытаний к реальным условиям, напряжение в цепи щетка-коллектор устанавливают стабильным и равным по величине падению напряжения зо в контактной паре, а напряжение в контуре, имитирующем секцию обмотки якоря, изме- няют до появления искрения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Касьянов В. Т. Способ определения коммутирующих свойств щеток. «Электричество», 1934, № 20.

2. Мирейская А. И. Способ определения коммутирующих свойств щеток. Дис. на со4О иск. учен. степени к. т. н. М., 1968.

3. Карасев М. Ф. Коммутация коллекторных машин постоянного тока. М.— Л., Госэнергоиздат, 1961, с. 82 — 89.

4. Испытания электрических машин и трансформаторов. ГИЗ, М.— Л., 1928.

4s 5. Авторское свидетельство СССР № !57404, кл. 21 d, 69, 1962.

6. Голдотенков А. С. и Лавринович Л. Л.

Коммутация коллекторных машин. Вестник электропромышленности» 1959, № 4.

663008

7 3

//7Ие. 2

Составитель В. Попова

Редактор Д. Зубов ТехредО. Луговая Корректор И. Мусин

Заказ 27) О/54 Тираж 922 Подписное

ЦНИИ ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открнтнй

113035, Москва, ж — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4