Токосъемное устройство для электрической машины Советский патент 1986 года по МПК H01R39/18 

Изобретение относится к электротехнике и касается токосъемных устройств электрических машин, работающих 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 Ml, МС, МЦр и щеток марки ЭГ61, установелнных в щеткрдержателях.

П р и м е р 2 (известный). Токосъемные устройства специальных модельных установок,по примеру 1 содержат коллекторную пористую медь с размерами пор 0,001-0,01 мм, располо 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 дву окись циркония при следующем соотношении компонентов, мас.%: I II III Двуокись циркония 0,05 5,0 10,0 Пористая медь 99,95 95,0 90,0 Токосъемные устройства содержат Щетки по примеру 1, Токосъемные устройства по примерам 1-3 подвергают испытаниям при плотности тока 25 А/см . Результаты испытаний приведены в таблице, Как следует из представленных дан ных, предлагаемое токосъемное устройство позволяет реализовать следую щие преимущества по сравнению с известным (для сравнения принято токосъемное устройство с коллекторной медью марки МС): 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 коллек тора, ликвидируются подгары и потемнения коллекторных пластин; на 6-12%

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 двуокись 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 искрения в токосъемном устройстве. .Пробой (фриттинг) полупроводниковых частиц двуокиси циркония образует участки высокой электрической проводимости,

причем чем выше температура нагрева участков, тем вьш1е 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 составлякядие разлагаются и вновь соединяются, создавая дополнительные эффекты в зоне токосъема, например шлифующие, легирующие, полирукщие, 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, резко улучшает коммутирукщую 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 из-за ее разложения. Использование пористой коллекторной меди, значительно снижающей массу коллектора в сочетании с положительным эффектом от введения в нее двуокиси циркония, позволяет увеличить мощность электрической машины при сохранении ее габаритов, а также уменьпшть радиопомехи при работе эле ктрического городского транспорта. При значениях содержания компонен тон, выходящих за предлагаемые преде лы, работа токосъемного устройства ухудшается. В случае введения двуоки си циркония ниже указанного .предела возрастают электрические и тепловые потери в зоне токосъема. При содержании двуокиси циркония выше предлагаемого значения снижается механичес кая прочность коллекторной меди, уве личивается ее хрупкость и электросопротивление, что, с одной стороны, ухудшает механические характеристики коллектора или контактных колец и 984 условия их формовки, а с другой приводит к увеличению электрических потерь в коллекторных пластинах или в материале контактных колец. Формула изобретения Токосъемное устройство для электрической машины, содержащее щетки, а также выполненные из пористой меди коллектор или контактные кольца, отличающееся 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.%: Двуокись циркония 0,05-10 Пористая медь детальное

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

Ml 100

МС 99,9 0,1

Щр 99,3- 0,7

100

I99,95 II95,0

III90,0

8,830,01782,0

8,790,01851,8

8,810,02131,7

4,620,0318

2,0

0,05 4,580,03211,8

5,04,440,04621,6

10,04,320,05241,7

КоэффиКоммутация

(баллы) при циент трения

плотности

тока

25 А/см

1 I I

.0,18 0,15 О,15

I

0,17

4

0,14 0,10

1 0,12

1 Состояние коллектора

Подгар пластин

То же

Подгар пластин с полосами

Потемнение пластин

Удовлетворительное

11

Г