Диссертация (Снижение износа щеток в коллекторных машинах постоянного и переменного тока), страница 11

В генераторе ГС-12ТОК при работе на самолёте АН-124-100 Русланнаблюдается повышенный износ щёток, обусловленный режимом работы наобъекте. Генератор используется для запуска высоковольтной силовойустановки и в дальнейшем работает с силовой установкой в режиме холостогохода (при отсутствии тока якоря) в течении нескольких часов. Пусковыережимы нарушают политурную плёнку вплоть до её полного разрушениявызывая повышенный износ щёток.

В соответствии с этим задача нашихисследований состояла в выработке мероприятий по ускорению процессаобразования ПП на коллекторе.2. Из анализа результатов исследований по оценке политурообразующихсвойств разных марок электрических щёток (МГС-7, ЭГ-61, ЭГ-4, ЭГ-54П,ЭГ-74, ЭГ-61А) при работе исследуемого генератора в режиме холостого хода,наибольшей скоростью образования ПП обладают щётки ЭГ-74 и ЭГ-61А. Подскоростью образования ПП подразумевается приращение сопротивления ПП завремяиспытаний.Приработеподнагрузкойнаибольшуюскоростьобразования ПП обеспечивают щётки ЭГ-74.3. Для ускорения образования ПП предложена методика, по которой вмногощёточныхтокопередачисистемахнарядусоштатнымищёткамивключаются щётки, обладающие повышеннойвсистемускоростьюобразования ПП.

Использование в виде политурообразующих щёток сбазовыми щётками МГС-7 щёток марки ЭГ-61 (не пропитанных) позволилоувеличить скорость образования ПП при работе на холостом ходу в 2,4 раза.4. Заводскиеиспытания,проведённыенадвухгенераторах,оборудованных щётками ЭГ-61А и ЭГ-74 (работающих по испытательномуциклу: 3 пуска и 10 часов работы в обесточенном состоянии, таких циклов 6)подтвердилоэффективностьполитурообразующихщёток.Генераторы,оборудованные политурообразующими щётками, прошли приёмо-сдаточныеиспытания и соответствовали требованиям ТУ на их поставку.675. Генератор оборудованный политурообразующими щётками ЭГ-61Апри штатном давлении на все щётки обеспечил увеличение ресурсатоковедущих щёток более чем в 2 раза. Генератор с политурообразующимищётками ЭГ-74 при штатном давлении на токоведущие щётки и пониженномдавлении на политурообразующие также обеспечил увеличение ресурса болеечем в два раза.

В обоих случаях ПП после испытаний на коллекторепрактически отсутствовала.6. Генератор, оборудованный ПОЩ ЭГ-61А (не пропитанными) придавлении на все щётки 550 г дал увеличение ресурса щёток до 5 раз пристабильной ПП после лётных испытаний и рекомендуется к внедрению всерийное производство.7. Для принятия окончательного решения о внедрении в серийноепроизводство проводятся дополнительные испытания опытных генераторов взаводских условиях.

Генератор, оборудованный щётками ЭГ-61А (6 штук) иМГС-7 (12 штук) с давлением на щётки 500-550 г, успешно прошёл испытанияна ударную прочность.8. Исследованы политурообразующие свойства щёток марок ЭГ-4,ЭГ-61А, ЭГ-74 и ЭГ-6 при работе на холостом ходе и под нагрузкой.Наибольшее сопротивление ПП обеспечивают щётки ЭГ-74 и ЭГ-61А.9. Предложена методика ускорения образования ПП в многощёточныхсистемах за счёт включения в систему токопередачи щёток, обладающихповышеннойскоростьюобразованияПП.Объективностьметодикиподтверждена результатами лётных и моторных испытаний, получен патент наполезную модель.10. Генератор ГС-12 ТОК с ПОЩ ЭГ-61А (пропитанными) с хорошимирезультатамипрошёлэквивалентно-циклическиересурсныестендовыеиспытания на вспомогательном газотурбинном двигателе ТА12(А) с приводом,имеющим обгонную муфту, отключающую его после окончания стартёрногорежима.

Наработка составила 8250 запусков в течении 1046 часов сотносительно низким износом щёток, увеличенным сопротивлением ПП.6811. ПОЩ ЭГ-74 при пониженном давлении на все щётки (500 – 550 г) порезультатам лётных испытаний не могут быть рекомендованы в серийноепроизводство из-за появления сколов в процессе эксплуатации.12.

ПОЩ ЭГ-74 при штатном давлении на токоведущие щётки ипониженном давлении на ПОЩ (500 – 550 г) обеспечивают увеличение ресурсаболее чем в два раза, однако не приводят к ускорению процесса образованияПП и не рекомендуются к внедрению в серийное производство.13. Генератор, оборудованный ПОЩ ЭГ-61А (пропитанными) приштатном давлении на все щётки обеспечивает увеличение ресурса токоведущихщёток более чем в два раза без увеличения скорости образования ПП.Генератор с ПОЩ ЭГ-61А (не пропитанными) при давлении на все щётки500 - 550 г обеспечивает увеличение ресурса щёток до пяти раз с увеличениемскорости образования ПП и рекомендуется в серийное производство.

Дляпринятия окончательного решения о внедрении в серийное производствомодернизированного генератора проводятся испытания по дополнительнойпрограмме.14. В настоящее время проводятся испытания по утверждённой заводомпрограмме. Результаты испытаний на ударную прочность опытного генератора,оборудованного щётками МГС-7 и ЭГ-61А с давлением на щётки 500-550гприведены в протоколе испытаний №139 от 13.06.2017 (приложение IX).69ГЛАВА 4. СНИЖЕНИЕ ИЗНОСА ТОКОВЕДУЩИХ ЩЁТОК ВКОЛЛЕКТОРНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИНАХ ПЕРЕМЕННОГОТОКА4.1 Методика определения оптимального положения токоведущихщёток по уровню искрения в коллекторных электрических машинахпеременного токаКак известно, износ щёток зависит от степени искрения [118].

Снижениестепени искрения под токоведущими щётками в коллекторных машинах бездополнительных полюсов может быть достигнуто за счёт смещения щёток сгеометрической нейтрали [60]. В коллекторных машинах переменного тока этотспособ имеет ограниченное применение, т.к. в большинстве случаевщёткодержатели жёстко установлены в корпусе. Для этих машин намиразработана методика определения оптимального положения щёток (поминимальной степени искрения) за счёт смещения магнитной системы (щёткинаходятся в штатном положении) [63].

Для смещения магнитной системыэлектродвигателя проводится расточка корпуса по внутреннему диаметру, накорпусе изготавливаются две прорези, сдвинутые одна относительно другой на180 . В магнитную систему вворачиваются два болта для её поворота ификсации. Конструкция даёт возможность смещать магнитную системуотносительно корпуса по и против направления вращения якоря, с фиксациеймагнитной системы.При различных положениях магнитной системы снимаются рабочиехарактеристики с оценкой искрения под сбегающим краем щёток всоответствии сГОСТ Р51318.14.1-2006.

После нахождения оптимальногоположения магнитной системы, соответствующего минимальному искрению,проводится смещение коллектора в необходимом направлении за счётизменения его ориентации относительно центра паза якоря или измененияпорядка подсоединения секций к коллекторным пластинам (рис. 4.1).70Рис. 4.1.

Варианты смещения щётока) щётки на геометрической нейтрали;б) смещение щёток по направлению вращения на одно коллекторное деление;в) смещение щёток по направлению вращения на одно коллекторное деление за счётпереподсоединения секций;г) смещение щёток по направлению вращения на одно коллекторное деление за счёт сдвигаколлектора относительно центра паза якоря против направления вращения (подсоединение кколлектору не изменяется).Опыты проводились на ОА «Электромашиностроительный завод «Лепсе»г. Киров.

Класс точности измерительных приборов не хуже 0,5. Погрешностьэлектронногоприборадляизмеренияуровнярадиопомех±2дБ. Висследованиях участвовали коллекторные двигатели переменного тока приводаугловых шлифовальных машин мощностью 1,8 кВт (МШУ-1,8-230 сноминальной частотой вращения 14000 об/мин), 2 кВт (МШУ-2-230П с71номинальной частотой вращения 18000 об/мин), 2,4 кВт (МШУ-2,4-230М сноминальнойчастотойвращения18000об/мин)Послеопределенияоптимального положения магнитной системы, были изготовлены опытныеякоря, обеспечивающие смещение щёток по и против направления вращения (засчётпереподсоединения секций к коллектору). Далее снимались рабочиехарактеристики, определялась степень искрения и уровень радиопомех помощности и напряжению.В двигателе мощностью 1,8 кВт минимальное искрение было полученопри смещении щёток на одно коллекторное деление по направлению вращения(при постоянном тормозном моменте).

Искрение в номинальном режиме сталоменьше, чем при штатном положении щёток на один балл. Однако, смещениещёток привело к уменьшению частоты вращения за счёт подмагничиваниямагнитной системы продольной составляющей реакции якоря (при постоянномтормозном моменте). Это ухудшило охлаждение и двигатель стал перегреваться(табл. 4.1). Для устранения перегрева была рассмотрена возможностьувеличения частоты вращения за счёт снятия пяти витков обмотки возбужденияс каждого полюса.Для исследования было взято три угловых шлифовальных машиныМШУ-1,8-230, у которых были сняты рабочие характеристики и уровеньрадиопомех (табл. 4.2, 4.3, 4.4). Затем были проведены испытания нанагревание, в которых измерялись: перегрев обмотки возбуждения, перегревобмотки якоря, нагрев коллектора и частота вращения при постояннойпотребляемой мощности 1800 Вт (табл.