Способ определения потерь на трение в скользящем контакте электрической машины при заданном токе нагрузки Советский патент 1987 года по МПК H01R39/58 

1

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано при определении КПД электрических машин и коэффициента трения щеток непосредственно на электрической машине, в ее рабочем режиме.

Цель изобретения - повьш1ение точности определения потерь на трение.

На фиг. 1 приведена электрическая схема испытуемой машины и вспомогательной тарированной машины, с помощью которой реализуется способ; на фиг. 2 и 3 - зависимости потерь и коэффициента трения от 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 и нагружают до заданного значения рабочего тока 1, а при достижении установившихся значений измеряют переходное падение напряжения U и превьш1ение температуры б, контактной поверхности машины над окружающей средой. При этом переходное падение напряжения и,+и 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 Ig измеряют амперметром 6.

По данным измерений определяют электрические потери в скользящем .

контакте Р, Uv;n

-аИзмерение превьш1ения температуры контактной поверхности 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 вдзбуждение, но и снимают остаточную намагниченность машины. Для чего с помощью дополнительного тока, например, в обмотке 9 возбуждения добиваются установления переходного падения напряжения О. При достижении установившегося состояния измеряют мощность Р и превышение температуры контактной

3005882

поверхности б на обесточенной и невозбужденной машине.

По результатам выполненных измерений потери на трение при заданном рабочем токе 1 и необходимой окружной скорости вычисляют по формуле

Р р Jj- т 9,

кп

Обоснование предлагаемого способа следующее. При рабочем токе в скользящем контакте электрической машины имеют место два вида потерь: электрические в переходном контакте и потери на трение Р , которые в виде тепла расходуются на повьш1е- ние температу1зы и б, массы контак- тирующих деталей за рассматриваеьый

ив,

промежуток времени 6t-K., а кро ut

не того, рассеиваются с поверхности в окружающую среду - Кв, . Уравнение теплового баланса для этого случая

выражается уравнением .о

Р,, -К,--. При установившемся состоянии u9,0, поэтому

РКП К©, . где К ЬуЗц,;

L - коэффициент теплоотдачи с обдуЕ1аемой поверхности, зависящий от свойств поверхности и от скорости OMblBdющего воздуха; S - площадь теплоотдающей поверхности. Из этого следует, что

РКП+ РТ bvS«0, . ,. (1)

На обесточенной и невозблюденной алшне 0. Поэтому уравнение тепового баланса в установившемся состоянии дпя указанного случая при

той же скорости омывающего воздуха, а следовательно, и окружной скорости контактной поверхности V const меет вид

РТЦ LV.. ;S,e. (2)

Решая совместно два уравнения (1) и (2), определяют потери на трение Р. в скользящем контакте электрической машины при заданном рабочем токе 1- и окружной скорости V«

е,

РТ РТЦ-Э п- (3) При необходимости получить потери на трение при других значениях тока

и скорости опыты повторяют при соответствующих 1д и V.

Пример. Предпагаемый 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 и„ 160 В, ток 1 615 А, :мощность 79 кВт, Потери на трение и jкоэффициент трения щ определялись со щеткой марки ЭГ-61, а результаты при ведены в таблице и на фиг, 2 и 3 (кривые зависимости 10-15). Кривые зависимости Рт.-(ср) и () под номером 10-13 соответствуют предлагаемому способу, а кривые 11, 12, 14, 15 соответствуют известному.

Из приведенных результатов видно, что различие потерь на трение, по- лученных этими способами, при малых плотностях тока нагрузки (до 5 А/см ) сравнительно небольшое, т.е. 5-12%, а при токах, близких к номинальному (10 А/см), различие достигает 160- 700%. Из них различие одних и тех же потерь Р по известному способу (см, фиг, 2, кривые 11, 12) достигает 400%,

При этом по предлагаемому способу с ростом плотности тока и нагруз1си потери и коэффициент трения в скользящем контакте-возрастают, а по известному - в-основном снижаются. В то же время известно, что механичес- кий износ скользящего контакта коллекторной машины определяется условиями трения, причем с возрастанием тока нагрузки износ также возрастает.

Поэтому характеристика трения скользящего контакта |И f (j;..) (см. фиг. 3, кривая 13), полученная с помощью предлагаемого способа,

согласуется с характеристикой износа (j(;p) скользящего контакта коллекторной машины и является реальной представляя практический интерес.

Характеристика ju f (Jcp) (см. фиг. 3 кривые 14,15), полученная с помощью известного способа, не согласуется с характеристикой (jcp), так как констатирует о том, что коэффициент трения скользящего контакта коллек- торной машины снижается с повышением тока нагрузки, поэтому является нереальной.

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 повьш:ает 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 повьш1ает КПД электрической машин{.1. Способ является универсальным и может быть рекомендован для всех коллекторных и неколлекторных машин, имеющих скользяш 1Й 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 УХ 33,8 м/с (п 1690 об/мин приведены в таблице.

Формула изобретения

Способ определения потерь на треirae в скользящем контакте электрической машины при заданном токе нагрузки, включающий пропускание рабочего тока через контакт, измерение электрических потерь и превьШ1ение температуры контактной поверхности над окружающей средой, определение потерь трения по суммарным потерям в контакте, отличагощий- с я тем, что, с целью повьш1ения точности, электрические потери и превышение температуры измеряют в установившемся режиме при номинальной частоте вращения, дополнительно при той

51300588

же частоте вращения определяют потери трения и превьшение температуры- при отсутствии токов нагрузки и возбуждения, а потери на трение при заданном токе определяют по формуле с.

в,

р р р

т Suj, 9.J кп«

где Р - электрические потери в нп

скользящем контакте при заданном рабочем токе;

JO

8i Предлагаемый способ Р Р 6x4 О (1,6x3,2)

19

б, - соответствующее превьш1ение температуры контактной поверхности;

Р - потери на трение при отсутствии токов нагрузки и возбуждения;

0г- соответствующее превышение температуры при отсутствии токов Нагрузки и возбуждения.

i

- Р.

1360

0,14

Изобретение относится к элек- тромашинострбению 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

Фиг.1

2000

Ът

1600

О Г

// . ri

Alcft

Редактор Н. Тупица

Составитель В Волков Техред Л.Сердюкова

Заказ 1157/54Тираж 626Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

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

Корректор Г, Решетник