Способ определения коммутирующих свойств щеток Советский патент 1979 года по МПК H01R43/12 

I

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 проектирования электрических мащин 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 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 максимальиому току через щетку на коммутационной установке, позволяющей зафиксировать порог искрения с помощью индикатора .искрения на коммутационной установке, предназначенной ДЛЯ измерения.переходного падения напряжения под щеткой 4.

Кроме того, известны способы оценки коммутирую.щей способности щеток на препарированных электрических машинах, когда 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 мащинах или путем препарации реальных электрических машин, не ПОЗВОЛЯЮТ использовать при расчете коммутации эти свойства щёток на стадии проектирования электрических машин. Выбор марки щеток и настройка коммутации данными способами возможны только для конкретных электрических мащин, или в лучшем случае для машин одного .типа и мощности.

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

котором оценка производится на специальной установке, состоящей из испытуемой щетки и коллектора, имеющего изолированные друг от друга труппы 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 мащины и соединяются между собой «коммутируемой секцией таким образом, что образуют замкнутый треугольник. При этом элементы «коммутирующей секции имеют значительно меньщие 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 имип 5(1ц,), 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 внещней ЭДС также приводит к необъективной оценке коммутирующей способности щетки, кроме того, величину критического тока (порог искрения нельзя учесть при расчете коммутации электрической мащины. В конечном итоге эти недостатки не позволяют правильно установить область применения щеток без проведения испытания на реальных мащинах 6J.

Цель изобретения - приближение испытаний к реальным условиям при определении коммутирующей способности щеток, позволяющей учитывать влияние поперечного тока, фиксировать «искровое напряжение, которое может быть учтено при расчете коммутации электрической мащины, 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 проектировани-я электрических

в мащин, т. е. определить область применения щеток без проредения испытаний на реальных мащинах.

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

На фиг. 1, 2 представлены установка

0 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 щатуннокривощипного механизма 4 в горизонтальном направлении возвратно-поступательно исследуемая щетка 5 с любой заданной скоростью, периодом коммутации, замыкая и размыкая при этом «секций, по которым протекает ток. Принцип оценки коммутирующих свойств щеток по величине искрового напряжения поясняется фиг. 2.

На участке цепи щетка 6 - плоский

i коллектор 7 создается переходное падение напряжения, соответствующее ориентировочному расчетному в скользящем контакте конкретной электрической мащины, при помощи изменения величины тока нагрузки реостатом R( от источника Ui через выключатель 8, после чего установка приводится в движение с заданной частотой замыкания (размыкания). Одновременно для учета токораспределения в реальном контакте от действия внещней ЭДС н.а любые ламели

(2-ую, 3-ю или (п-1) из п ламелей) подается напряжение от источника напряжения Uz, воспроизводящего «ток секции заданной величины от L-R -контура с помощью выключателя 9.

Далее производится постепенное изменение 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. Ha основании величины искрового напряжения можно по уравнению, предложенному Прусс-Жуковским (Прусс-ЖуковскийВ.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 В по ГОСТ 2332-74, последняя устанавливалась на описанную выще 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 рерстата Ri установили переходное падение напряжения в контакте 0,3 В от источника Uj, 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 Uj. Изменяя активное сопротивление R в диапазоне от ЫО Ом и индуктивное L от Г до 2-10 Г установили, что искрение наступило при R 1,8410 Ом и ,1. Г. Напряжение, при котором наступило искрение, составило 1,9 В, т. е. выще 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 щт), предназначенный для работы на машине постоянного тока мощностью 130 кВт, 320 В. Устанавливали напр5Гжениё 0,8 В в контакте от источника Ui и запускали установку с частотой вращения 0,002 с. Затем подавали напряжение в цепь от источника Us. Напряжение, при котором на663008ступило искрение, составило и 1,5 В. Напряжение искреиия 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 ии«гр. 1,5 В устанавливали на одну щеточную траверсу вышеуказанной машины и сни.мали зоны безыскровой работы щеток путем подпитки и отпитки током соответствующего Дополнительного полюса. Аналогично проверяли щетки с икекц 1,4 В. Зона безыскровой работы щеток с UMCKJ. 1,5 В на 25/о шире, чем зона для щеток с икекр. 1,4 В. Формула изобретения Способ определения коммутирующих свойств щеток посредством регистрации момента появления искрения при за-мыкании, размыкании изолированных коллекторных пластин, включающий в себя подачу напряжения в цепь-щетка-коллектор, имитируюую 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 в контактной паре, а напряжение в контуре, имитирующем секцию обмотки якоря, изменяют 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 соиск. 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. 5.Авторское свидетельство СССР № 157404, кл. 21 d, 69, 1962. 6.Голдотенков А. С. и Лавринович Л. Л. Коммутация коллекторных машин. Вестник электропромышленности 1959, № 4.

Л