Отзыв оппонента 2 (Снижение износа щеток в коллекторных машинах постоянного и переменного тока)

отзыв официального оппонента на диссертацию тимошкнко вячкслАвА николАевичА «снижиниа износА щкток в коллкктоРных мАшинАх ПОСТОЯННОХ'О И ПКРКМЕННО1"О ТОКА», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук па специальности 05.09.01 — Электромеханика и электрические аппараты Актуальность темы исследования Несмотря на значительные успехи силовой электроники па созданию частотно-регулируемых приводов с бесколлектарными электродвигателями, коллекторны е электрические машины продолжают оставаться наиболее распространенными электромеханическими преобразователями во многих областях. Так, подавляющее число тяговых двигателей на подвижном составе железных дорог РФ вЂ” электровозах, тепловозах, электропоездах выполнено в виде коллекторных электрических машин настоянного или пульсирующего тока, Щеточно-колл екторный узел является наименее надежным узлом коллекторной машины.

Ресурс работы электрической машины определяется ресурсом системы скользящего электрического контакта, а именно износам таковедущих щеток. Разработка методов и средств, направленных на снижения износа щеток в каллекторных машинах постоянного и переменного тока, является актуальной задачей. В этом отношении, диссертация, направленная на проведение экспериментальных и теоретических исследований по оценке возможности снижения износа токаведущих щеток в коллектарных электрических машинах постоянного и переменного тока является актуальной.

Степень обоснованности научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации Соискателем на основании опубликованных данных проведен анализ проблемы износа таковедущих щеток в электрических машинах, как в нормальных климатических условиях, так и в условиях пониженной плотности воздуха. Установлено, что износ щеток определяется механическим трением, электроэразионными процессами и зависит ат наличия на коллекторе политурной пленки. Значительное влияние на износ щеток оказывают атмосферные условия. Отмечено, что с понижением плотности воздуха по мере увеличения высоты более 10 тыс. метров наблюдается резкое возрастание износа щеток, что связано с ростом коэффициента трения в 3-5 раз и разрушением политурной пленки.

В диссертации рассмотрено применение специальных средств для снижения износов щеток в электрических машинах: за счет применения твердой смазки, ускоренного образования политурной пленки на коллекторе, подбора материала профиля коллектора, настройки коммутации, смещения щеткодержателей. Все исследования автора сопровождаются большим количеством экспериментальных данных полученных при испьгганиях реальных двигателей в реальных условиях эксплуатации. Наиболее эффективным способом снижения износов щеток является применение твердых смазок, в частности дисульфида молибдена. Все выводы и ' рекомендации сформулированные в диссертации обоснованы и подтверждены результатами опытной эксплуатации электрических машин.

Достоверность и новизиа получеиных результатов Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций определяется строгостью используемых методов теоретических и экспериментальных исследований, оооснованностью принятых допущений, а также подтверждена экспериментальной проверкой на физических моделях. Полученные результаты подтверждаются натурными испытаниями, данными опытной эксплуатацией, а также патентами на изобретения и полезные модели.

Научной новизной диссертации являются: установлены причины повышенного износа токоведуших щеток у герметизированных двигателей постоянного тока, работающих в высотных условиях, связанные с разрушением политурной пленки из-за снижения содержания кислорода и влаги в окружающей атмосфере; разработан способ снижения износа токов едущих щеток, основанный на применении смазывающих щеток, выполненных из дисульфида молибдена; методика снижения износа щеток в стартер-генераторе, работающем при повышенном искрении, путем ускоренного образования политурной пленки на коллекторе за счет включения в систему токопередачи наряду со штатными щетками щеток, обладающих повышенной скоростью образования политурной пленки; разработана конструкция щеточно-коллекторного узла коллекторного двигателя переменного тока, обеспечивающая снижение уровня радиопомех по мощности и напряжению с уменьшением износа щеток.

доказано влияние материала профиля коллектора у двигателя переменного тока на величину температуры в зоне контакта, которая определяет возможность применения смазываю1цих щеток, выполненных на основе дисульфида молибдена; физические модели износа токоведущих щеток и коллектора, которые позволяют на стадии проектирования прогнозировать ожидаемый ресурс работы токоведущих щеток и коллектора.

Основные результаты диссертации опубликованы в 21печатной работе, в том числе десять статей в изданиях, рекомендованных ВЛК Минобрнауки России. Оригинальность предложенных решений подтверждена двумя патентами на изобретения одним патентом на полезную модель. Результаты диссертации неоднократно обсуждались на конференциях, в том числе с международным участием, и получили одобрение ведущих специалистов. Теоретическая и практическая значимость полученных автором результатов В целом результаты, полученные автором, являются новыми научными знаниями в области износа токоведуших щеток в коллекторных машинах постоянного и переменного тока.

Предложены мероприятия по снижению износа токоведущих щеток в коллекторных машинах постоянного тока, предназначенных для работы в высотных условиях, за счет установки смазывающей щетки, выполненной на основе дисульфида молибдена с оценкой влияния степени герметизации двигателя. Результаты исследований па эффективности применения смазывающей щетки в герметизированных двигателях с разными материалами коллектора (медь, кадмиевая бронза, хромовая бронза) показали наибольшую эффективность применения хромовой бронзы. Применение методики для снижения степени искрения и износа щеток в коллекторных машинах переменного тока за счет смещения токоведущих щеток по направлению вращения якоря, позволяет изготавливать двигатели с улучшенными технико-экономическими показателями.

Физические модели износа коллектора и щеток в случае применения смазывающей щетки в коллекторном двигателе переменного тока позволяют на стадии проектирования двигателя оценивать возможность применения смазывающих щеток. Оценка содержания диссертации, ее завершенность Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы (132 наименования) и семи приложений. Общий объем работы составляет 152 страницы машинописного текста, включая таблицы и рисунки. Структура диссертации построена логично — от анализа и исследования причин повышенного износа токов едущих щеток в колл екторных электрических машинах постоянного и переменного ток до разработки способов его снижения за счет выбора материала коллектора и применения смазывающей щетки, выполненной на основе дисульфида молибдена.

Все поставленные в исследовании задачи полностью решены: е разработана методика снижения износа токоведущих щеток за счет установки в систему токопередачи наряду со штатными щетками токоведущих щеток, обладающих повышенной скоростью образования политурной пленки; ° разработана методика определения оптимального положения токоведущих щеток 1по уровню искрения) в коллекторных электрических машинах переменного тока при неподвижной траверсе; ° разработана методика снижения износа гцбток и радиопомех по мощности и напряжению в коллекторных машинах переменного тока за счет смешения щеток; ° исследовано влияния материала коллектора на эффективность применения смазывающих щеток, выполненных на основе дисульфида молибдена; ° создана физическая модель износа коллектора при варьировании частотой вращения, шириной токоведущей щетки и удельного давления на токоведущие щетки, а также с учетом применения смазывающей щетки.

Диссертацию можно рассматривать как завершенную научную работу, в которой решены все поставленные задачи. Достоинства н недостатки в содержании и оформлении диссертации Оформление диссертации и автореферата отвечает требованиям ГОСТ Р 7.0.11-2011. Наряду с несомненными достоинствами диссертации следует отметить следующее; 1. В главе 2 представлено недостаточно сведений о типе двигателей и характеристиках циклов испытаний по определению причин повышенного износа щеток. Указание на мощность 5 Вт не способствует расширению области применения полученных результатов. В таблице 28, посвященной влиянию смазывающей щетки на рабочие характеристики двигателей, следовало бы объяснить, почему при механической мощности около 0.6 Вт, подводимая к двигателям мощность на порядок превышает механическую.

3. На рис.3.1 представлены графики изменения тока нагрузки, индукции в зоне коммутации. Отсутствие масштабов по осям не позволяет оценить влияние вихревых токов на магнитное поле дополнительных полюсов. 4. Пренебрежение трансформаторной ЗДС при анализе процессов коммутации в коммутируемых секциях следовало бы обосновать.