Способ определения потерь наТРЕНиЕ щЕТОК Советский патент 1981 года по МПК H02K15/00 

Изобретение огносигся к электромашиносгроению, а именно - к испытаниям и исследованиям электрических машин с узлами щеточного токосъема. Известен способ определения потерь иа трение щеток электрической машины, включ1ающий электрические измерения на вращающейся машине Til. Недостатками этого являются несбходимость специального оборудования (тарированная электрическая машина) и невысокая точность. Цепь изобретения - упрощение и повышение точности. Указанная цель достигается тем, что при определении потерь на трение щеток, включающем электрические измерения на вращающейся машине, через узел щеточного токосъема пропускают ток к в двух различных по значению тока режимах, через одно и то же время рабогы,. измеряют электрические потери узла Р и Р и существующие перегревы В к QI контакт ной поверхности над температурой окружающей среды, а потери на трение щеток определяется по формуле Р.УРдО, С целью дальнейшего упрощения одно из двух значений тока через узел токосъема может быть принято равным нулю (например Р О), а потери на трение щеток определяются по формуле --«. На чертеже изображено устройотво, реализующее предлагаемый способ. На статоре 1 электрической машины установлена траверса 2 с щеткодержателями 3 и щетками 4. Электрические про вода 5 и 6 соединяют щетки с источником 7 тока (например источником постоян ного тока, как показано на чертеже). Последовательно в эту электрическую цепь соединены ампермегр 8, реостат & и включатель 10 (последний в отключенном состоянии), параллельно - вольтметр 11. На роторе 12 электрической машины установлены контактные кольца 13, выводные шцдльки 14 которых на время эксперимента сГтключены от обмотки ротора и соединены друг с дру1ом электропроводящей перемычкой 15. Определение потерь на грение щеток данным способом производится следующим образом. Ротор 12 приводится во вращение с номинальной CKqjocTbro, включается . включатель 10 и реостатом 9 через узел щеточного гокос:ьема устанавливается ГОК X, (измерение производится амперметром 8). При этом вольтметром 11 фиксируется также напряжение U на щетках. В режиме неизменного тока работа П1эодолжается HeKOTqjoe определен ное время, например ЗО мин, после чего включатель 1О выключается, ротор 12 быстро останавливается и к поверхности 16 одного из контактных колец 13 плот но прижимается температурный индикатор например термопара 17, которая, в.це- лях более точной фикс:ации температуры, с внешней стороны подрывается теплоизолятором. 18( например куском материи). Показание термопары -fc фиксируется мил ливольтметром 19. Температура окружающей среды tg фиксируется термометром 2 По данным измерений определяются эл ктрические потери кон:тактногоо узла 7 и перегрев поверхности контак тного кольца 5 t-, (/ После этого вьщер ивается некоторое время, необходимое для остывания конгактных Колец до температуры окружающей п среды. Для сокращения этого времени можно вращать ротор 12 с поднятыми от контактных колец 13 щетками 4, после чего ротор следует остановить и щегки вновь установить на контактные кольца для продолжения экспе римента. Затем ротор приводится во вращение с номинальной скоростью, включается включатель 10 и реостатом 9 через узел щеточного токосъема устанавливается ток , измерение тока J/j. произшдигся амперметром 8. Вольтметром 11 фиксирует ся напряжение U на щетках. В режиме неизменного тока J, pia6oTa продолжается тот же отрезок времени, чго и в предыдущем опыте (т.е. в кашем примере, Зб мин), после чего включатель Ю выключается, ротор 12 б э1стро останавливается и термопарой 17 аналогично предыдущему измеряется температура поверхно сти 16 контактного кольца 13. Показание термопары -t-i фиксируется милливольтметром 19. Температура окружающей среды Ьрз. фиксируется термометром 20, По измеренным значениям определяются электрические потери контактного узла р и перегрев поверхности контактного кольца . По результатам двух измерений вычисляются потери на трение щеток Р по формуле р - PiQx-Pq i 0.-52, В варианте предлагаемого способа одно из двух значений тока через узел щеточного токосъема может быть принято равным нулю (например,2 0). Тогда и потери на трение щеток определяются по фсчэмуле Обоснование предлагаемого способа определения потерь на трение щеток следующее. При вращении контактных колец и прохождениитока через узел щеточного токосъема на поверхности контактного кольца имеют место два вида потерьэлектрические и на трение щеток, которые выделяются в виде тепла и нагревают поверхность кольца- Из всех элементов узла щеточного токосъема контактное кольцо, изготовленное, как правило, из металла с высокой теплопроводностью, нагревается наиболее заметно от тепловых потерь, причем перегрев контактного кольца прямо пропорционален величи-не суммарны; потерь в узле щеточного токосъема. Положим, вначале, что температура контактного кольца в режиме испытения каждым током доводится до своих практически установившихся значеНИИ Зу ( обозначив соответствующие температуры окружающей среды через Ь н и выразив неизвестный пока коэффициент теплового эквивалента потерь в кольце через К, получаем для этих Двух режимов следующую систему уравнений (vto.)Q-,yl Ввиду .идентичных- условий охлаждения (при одинаковой сксросги вращения н примерного равенства температуры окружающей среды при опытах с разными токами) для рассматриваемого кольца можно с достаточной точностью принять, что значения перегревов контактной поверх-, ности в этих режимах 6-, и j через любой одинаковьш промежуток времени после начала испытания относятся так, как установившиеся значения перегревов, т.е. -1 - Qijy Решая совместно уравнения (1) с учетом (2), получаем потери на трение щеток в виде функции от измеренных в опыте величинр -Р-1%- PgQ (J) т - и я, В частном случае, когда в одном из режимов ток через узел щеточного токосъема установлен равным нулю (следователь но, потери на трение щеток выра- зятся в виде 9-Э Хотя принципиально более правильно в уравнениях (3) и (4) оперировать установившимися значениями перегревов Qи , применение в предлагаемом способе значений Э- и 0 сокращает время испытания и делает способ более эффективным при достаточной для практиче,ских случаев точности. Следует отметить что применение уравнения;(4) более про то, так как связано только с однократными электрическими измерениями по оп ределению электрических потерь узла токосъема. С другой, стороны, уравнение (3) дает более точные значения потерь на трение щеток. Эту точность можно еще более повысить, если увеличить количество опытов и, определив потери на трение из сочетания каждых двух опытов с электрическими измерениями, получить среднее значение потерь на трение делением суммы всех полученных значений на число принятых.сочетаний. Таким обр зом, если число опытов с разными токам через .узел щеточного токосъема равно У , то можно получить усредненнсзе значение потерь из суммы-rj -ji членов, что исключает случайные ошибкн н за- метно повыщает точность экспериментальногр .определения. Например, при опытах с пятью различными значениями тока через узел щеточного токосъема для огфеде- ления потерь на трение возможно усреднить Ю значений, полученных при применении уравнения (З). Достигнутая в данном способе точность определения потерь на 1рение июток вполне достаточная для инженерной практики. Преимуществами данного способа определения потерь на трение щеток является простота и высокая точность, возможность его осуществления в обычн 11Х лабсратор- ных условиях с простейшими измерительными средствами без применения специального оборудования и при минимальном количестве испытателей. Использование в предлагаемом способе-сочетания различных измерений позволяет еще более повысить точность и избежать случайных ошибок. Данный способ может быть рекомендован к применению в .лабораторной и исследовательской практике для простого и точного определения потерь на трение щеток электрических машин самого широкого диапазона мощностей и скоростей вращения. Формула изобретения 1. Способ определения потерь на трение щеток электрической машины, включающий электрические измерения на вращающейся машине, отличающийся тем, что, о целью упрощения и повышения точности, через узел токосъема пропускают ток, далее измеряют электрические потери узла Р и Р,; и сущест-вующие перегревы 0 и ffy контактной поверхности над температурой окружающей среды соответственно при двух различных по значению тока режимах, через одинакоsoe время работы узла, а потери на трение щеток определяются по фсрмуле р - P-TQa-P2Qi с - „ 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью дальнейшего упрощения, одно из двух значений тока через узел токосъема устанавливают равтГнГш г °Р Иогочники информации.

трение .meroK огфеделяюгся о формулепринятые во внимание при экспертизе ,

. Жерве Г. К. Промышленные испыт -1 д Гв танин электрических машин, М., Госэнер 5 гоиздат, 1959, с. 7О-1О5.

813600