Диссертация (Снижение износа щеток в коллекторных машинах постоянного и переменного тока), страница 9

Для обеспечения необходимого ресурса щёточноколлекторного узла при поставке генераторов для объектов завод-изготовительстал прилагать 5 комплектов щёток. Соответственно в 5 раз был уменьшен срокмежду регламентными работами. Замена щёток предполагает снятие генераторас объекта, притирку нового комплекта щёток в течении 7-8 часов и установкуна объект.

Работы проводятся только на лицензированных авиационныхремонтных заводах (г. Ульяновск, г. Мин. воды).Проведённые нами исследования позволили сделать предположение опричине повышенных износов. При работе в стартерном режиме при пуске идальнейшем сбросе нагрузки по переходным процессам возникает искрение,обусловленное замедленным (АНК) и ускоренным (АПК) характером коммутации(рисунок 3.1) за счёт отставания изменения индукции ВК в дополнительныхполюсах от тока якоря I из-за вихревых токов, возникающих в магнитнойсистеме дополнительных полюсов [25].

Индукция под дополнительным49полюсом измерялась с помощью датчика Холла, а искрение индикаторомискрения (I – ток в коммутируемой секции, Bк – индукция в коммутационнойзоне).Ранее в случае генераторного режима ПП, нарушенная искрением впереходных процессах успевала восстанавливаться. Когда имел место режимтолько холостого хода, происходит дальнейшее нарушение (истирание) ПП,которая в конечном итоге исчезает (ПП является твёрдой смазкой, снижаетизнос щёток и защищает коллектор от износов).Рис.

3.1. Кривые тока нагрузки I, индукции в коммутационной зоне Bк иискрения при набросе (Анк) и сбросе (Апк) нагрузкиВ таблице 3.1 представлены результаты заводских исследований влиянияискрения на сопротивление ПП генератора ГС-12ТОК. Работы проводились всоответствии с приёмо-сдаточными испытаниями генератора в стартёрномрежиме.

Повышенное искрение обеспечивалось ослаблением дополнительныхполюсов за счёт их шунтирования сопротивлением. Испытания проводились вследующей последовательности. Снималась ПП и замерялось её начальноесопротивление Rнач. Для замера сопротивления ПП в два щёткодержателя,расположенных на одном болте, ставились две фальшщётки, изготовленные из50текстолита, в который были вмонтированы два посеребрённых медных стержня(рисунок 3.2). Электронным омметром определялось двойное сопротивлениеперехода датчик – ПП.

Сопротивление замерялось на каждой коллекторнойпластине коллектора и через среднее арифметическое рассчитывалосьусреднённое сопротивление ПП на двух дорожках (измерительные щёткиподпружинивались штатными пружинами). Значение сопротивления равное0,002 Ом соответствует отсутствию ПП. Затем наводилась ПП при работегенератора в двигательном режиме при U=15 В, время прикатки 7 час. изамерялось конечное сопротивление ПП Rкон. Генератор включался на работу встартёрном режиме в течении 3 час с замером сопротивления ПП Rкон. Затемшёл двигательный режим в течении 5 час с замером сопротивления ПП и двачасовых стартёрных режима с замером сопротивления ПП.Как следует из приведённых данных, наблюдается активное влияниеискрения на сопротивление ПП, что подтверждает высказанное вышепредположениеопричинеповышенногоизносащётокприснятиигенераторного режима.Рис.

3.2. Способ определения сопротивления политурной плёнки1-фальшщётки; 2-электроды51Таблица 3.1 - Влияние искрения на сопротивление политурной пленкиСопротивление политурной плёнки:Условие опытовначальное Rнач, Омконечное Rкон, ОмМарка токоведущих щёток: МГС-7 (18 шт.)Двигательный режим: U=15 B, t= 7 час.0,0020,37Стартёрный режим t= 3 час.0,370,0311Двигательный режим: U=15 B, t= 5 час.0,03110,345Стартёрный режим t= 1 час.0,3450,245Стартёрный режим t= 1 час.0,2450,1353.2 Применение политурообразующих щёток для снижения износатоковедущих щёток стартёр-генератора ГС-12ТОКВ соответствии с результатами, полученными в п. 3.1, нами былипроведены работы по оценке политурообразующих свойств (сопротивления ППи скорости её образования) различных марок щёток. Под скоростьюобразования ПП подразумевается приращение сопротивления ПП за времяиспытаний.

Исследовался ряд отечественных марок щёток (ЭГ-74, ЭГ-54П,ЭГ-75, ЭГ-4, ЭГ-61А и ЭГ-61) на предмет оценки скорости образования ПП ивеличины её сопротивления на коллекторе с оценкой износа щёток. Намиделается допущение, что величина сопротивления ПП характеризует еётолщину.Во всех работах с коллектора снималась ранее наработанная ПП за счётшлифовки коллектора и замерялось начальное сопротивление Rнач для контроляотсутствия ПП [4]. Затем, генератор оборудовался одной из марок щёток ипроводился испытательный режим с замером сопротивления ПП Rкон, а такжеизносов щёток.

В таблице 3.2 представлены результаты испытаний при работегенератора на холостом ходу в обесточенном состоянии в течении 5 час, когдасопротивление ПП замерялось через час работы. Из анализа приведённыхданных следует, что все исследуемые щётки имеют различную скорость52образования ПП, а также её конечную величину. В результате проведённойработы были выделены 4 марки щёток: ЭГ-4, ЭГ-61А и ЭГ-74 и ЭГ-61.В таблице 3.3 представлены результаты работы генератора под нагрузкой.Практически все щётки, которые были испытаны, позволяют получитьконечное сопротивление ПП больше, чем сопротивление со щёткой МГС-7.Дальнейшие испытания проводились для оценки возможности ускоренияобразования ПП, наведённой штатными щётками, за счёт установки наколлектор наряду со штатной одной щётки, обладающей высокой скоростьюобразования ПП с включением в систему токопередачи (рис.

3.3). В таблице 3.4представлены результаты испытаний на холостом ходу в течении 5 часов сзамером сопротивления ПП через час работы. В большинстве случаевнаблюдается ускорение процесса образования ПП на коллекторе по отношениюк опытам, когда на коллектор устанавливались только штатные щётки.Наибольшее сопротивление обеспечивают щётки ЭГ-61А (пропитанные и непропитанные).Таблица 3.2 - Образование политурной плёнки на холостом ходу(n=6000 об/мин, t=5 час)Сопротивление политурной плёнки, Ом№п/пМаркатоковедущихщётокНачальноесопротивлениеполитурнойплёнки, Rнач, ОмВремя проведения замера сопротивленияполитурной плёнки, час123451ЭГ-54П (18 шт)0,0020,3930,2070,5161,1520,932ЭГ-75 (18 шт)0,0020,1030,2120,2460,780,953МГС-7 (18 шт.)0,0020,530,460,6041,081,0344ЭГ-74 (18 шт)0,0022,0352,4482,6462,3832,1455ЭГ-61 (18 шт)0,0021,0760,9021,4871,7762,2196ЭГ-61А (18 шт)0,0020,61,171,271,792,5357ЭГ-4 (18 шт)0,0020,430,771,5961,8772,953Таблица 3.3 - Образование политурной плёнки под нагрузкой (I=300 А,n=6000 об/мин, t=30 час)Марка токоведущих щётокНачальноесопротивлениеполитурной плёнкиRнач, ОмКонечноесопротивлениеполитурной плёнкиRкон, Ом1МГС-7 (18 шт.)0,0020,5282ЭГ-61 (18 шт)0,0020,9123ЭГ-4 (18 шт)0,0021,74ЭГ-54П (18 шт)0,0021,845ЭГ-61А (18 шт)0,0022,016ЭГ-75 (18 шт)0,0022,087ЭГ-74 (18 шт)0,0022,1138ЭГ-4 (18 шт)0,0023,41№п/пПОЩМГС-7МГС-7МГС-7МГС-7МГС-7ПОЩМГС-7МГС-7МГС-7МГС-7МГС-7ПОЩМГС-7МГС-7МГС-7МГС-7МГС-7ПОЩ – политурообразующая щёткаМГС-7 – марка серийной токоведущей щёткиРис.

3.3. Схема расположения щёток на коллекторе54Таблица 3.4 - Образование политурной плёнки на холостом ходу сполитурообразующими щёткамиСопротивление политурной плёнки, Ом№1234567Марка токоведущих щётокМГС-7 (18 шт.)МГС-7 (15 шт),ЭГ-75 (3 шт)МГС-7 (15 шт),ЭГ-61 (3 шт)МГС-7 (15 шт),ЭГ-4 (3шт)МГС-7 (15 шт),ЭГ-61А (3 шт)МГС-7 (15 шт),графит (3 шт)МГС-7 (15 шт),ЭГ-74 (3 шт)Начальноесопротивлениеполитурнойплёнки, Rнач,ОмСопротивление политурной плёнкичерез час работы, Ом123450,0020,3600,5370,5260,4610,7310,0020,4320,5150,2610,3240,2620,0020,340,4040,510,710,930,0020,120,280,610,860,8770,0020,60,750,8970,891,710,0020,440,510,860,781,320,0020,4000,5131,0880,8451,3650,0020,560,8072,352,21,81МГС-7 (15 шт),8ЭГ-61А (не пропитанные)(3 шт)В таблице 3.5 и рис.

3.4 представлены результаты исследований влиянияпусковых режимов на сопротивление ПП в случае использования ПОЩ ЭГ-61А(на 5 токоведущих щёток одной дорожки установлена одна ПОЩ (рис. 3.3)). Изанализа таблиц 3.1 и 3.5 видно, что применение ПОЩ позволяет повыситьустойчивость ПП к искрению, возникающему в стартёрных режимах.55Таблица 3.5 - Влияние искрения на сопротивление политурной пленки в случаеприменения политурообразующих щёток ЭГ-61АСопротивление политурной плёнки:Условие опытовначальноеRнач, ОмконечноеRкон, ОмДвигательный режим: U=15 B, t= 7 часов.Стартёрный режим t= 3 часа.Двигательный режим: U=15 B, t= 5 часов.Стартёрный режим t= 1 час.Стартёрный режим t= 1 час.Двигательный режим: U=15 B, t= 5 часов.Стартёрный режим t= 1 час.Стартёрный режим t= 1 час.0,0020,40,4970,5010,3340,3270,80,5290,40,4970,5010,3340,3270,80,5290,4560,9СопротивлениеПП,0,8Ом0,70,60,520,40,30,210,105ДвигательныйрежимМГС-710Стартёрныйрежим015Двигательныйрежим2025Время, час 30ДвигательныйрежимМГС-7 + ПОЩ ЭГ-61АРис.