Способ определения потерь в скользящем контакте электрической машины

: Г Г ",ЫЩ ТЕНИЯ ЕИ ОПИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ.(71) Всесоюзный научно-исследовательскийпроектно-конструкторский и технологический институт электровозостроения(56) Жерве Г,К. Промышленные испытанияэлектрических машин, Л,: Энергия, 1977,с. 364, 368,Лившиц П,С. Скользящий контакт электрических машин, М,; Энергия, 1974, с. 131.Авторское свидетельство СССРМ 813600, кл, Н 02 К 15/00, 1979.Авторское свидетельство СССРМ 1177770, 1983, кл. 0 01 й 13/02.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТЕРЬ ВСКОЛЬЗЯЩЕМ КОНТАКТЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при определении КПД электрических машин и потерь в скользящем контакте непосредственно на электрической машине в ее рабочем режиме,Цель изобретения - повышение точности определения потерь в скользящем контакте электрической машины,На фиг.1 приведена электрическая схема испытуемой машины; на фиг.2 - вспомогательного тарированного двигателя; на фиг;3 - измерительные средства, с помощью которых реализуется способ; на фиг,4 - экспериментальные значения полученных потерь в скользящем контакте.(57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение точности определения потерь в скользящем контакте электрической машины. Сочленяют валы испытуемой машины и вспомогательного тарированного двигателя при установившемся тепловом режиме, установившихся электромагнитных параметрах и частоте вращения измеряют потери на трение, суммарные потери и превышение температуры поверхности трения в трех режимах питания при рабочем токе якоря и возбуждения, при отключенном токе возбуждения соответственно ЛЛРяо и Око, при отключенных токах якоря и возбуждения испытуемой машины, а суммарные потери определяют по формуле, приведенной в описании изобретения. 4 ил,Потери вют в следующ трическую тарированны вращение до скают рабочи рез скользящ током 8 маш шемся тепл состоя н и и ратуры Ик ружающей вращающемс ри в якоре из ских приб превышения скользящем контакте измеряей последовательности; элекмашину 1 сочленяют с м двигателем 2, приводят ее во заданной скорости Ч, пропуй ток заданного значения чеий,контакта на возбужденной ине. измеряют при установивовом и электромагнитном превышение темпе- поверхности трения над оксредой и потери во я якоре Ы Ряв. При этом поте- меряют с помощью электричеоров 3-7, а измерение температуры контактной по 1663705верхности производится температурным датчиком, например термопарой 8 и милли- вольтметром 9, с помощью экстраполяции кривой остывания на момент отключения. После чего снимают основное возбуждение (1 в=О), обеспечивая вращение приводным двигатЕлем, и при достижении установившихся значений превышения температуры измеряют потери в якоре УЬРя 0 и превышение температуры контактной поверхности 80 машины теми же измерительными средствами. А затем при той же окружной скорости Чк машины отключают токи нагрузки и возбуждения, обеспечивая вращение также приводным двигателем, При необходимости снимают и остаточную намагниченность путем циклического перемагничивания машинц при одновременном уменьшении тока возбуждения и изменения его полярности. При достижении установившегося теплового состояния с помощью приводного тарирования двигателя измеряют потери на трение Ртщ и превышение температуры контактной поверхности Отщ, на обесточенной и невозбужденной машине. По результатам выполненных измерений потери в контакте при заданном рабочем ТОКЕ 1 а И ОКРужНой СКороСТИ Чк ВЦЧИСЛЯЮТ по формуле М Ряв КР =(%в-(Оа-ОРтщ аР =КК - ЬР где Ь Р - тепловой поверхность трени щающемся якоре(ЬР,.); ЬР =КЬ 61 ь-действит пературы поверхно личия дополнител ЬР, который можетпоток, подогревающий я за счет потерь во враэлектрической машины Ик ельное превышение темсти трения с учетом наного теплового потока быть измерен при опыК - коэффициент теплоотдачи с рассматриваемой поверхности, зависящий от 1)На фиг.2 позициями обозначены кривые: 10 - потери Е Рк в скользящем контакте в функции плотности тока в нем по предлагаемому способу; 11 - то же, по известному способу; 12 - то же, по стандарту МЭК ГОСТ 2582-81; 13 - потери на трение при определении Х Р по известному способу; 14 - потери на трение по стандартам МЭК,Уравнение теплового баланса для контактной поверхности электрической машины в установившемся состоянии имеет вид;.=" хам;-ак Подставив в выражение (3) значения К и бц,соответственно, из выражений (5) и (7), Ьпределяют суммарные потери в скользящем контакте электрической машины при заданном рабочем токе 1 а и окружной скорости Ч по формуле (1). При необходимости получить потери в контакте при других значениях тока нагрузки и скорости вращения опыт повторяют при этих значениях тока и скорости,Предложенный способ был реализован на коллекторной электрической машине постоянного тока типа ДКА. Номинальное напряжение Он=190 В, ток часового режима 1 а=260 А, мощность Р=43 кВт, Потери на коллектореЕР определялись со щетками марки ЭГ, поверхность 5=1,6 х 3,2 х 8=41 см при Ч=21,8 м/с, Результаты приведены на фиг,2, Кривая 10 за- висимостиР в функции плотности тока у получена предлагаемым способом, а кривые 11, 12 - существующими. Патерик Р (кривая 10) определяются соотношением (1),Е Р (кривая 11) - соотношением 21 Х Рк (кривая 12) - соотношением Е Рк=Ртщ+21 а. Из привеЬР 40 45 5 свойств поверхности и от скорости омывающего воздуха.ОткудаЕР; - К (И-ЬО), (3)где Ьек - повышение температуры поверхности трения за счет наличия дополнительного теплового потока Ь Р.При отсутствии тока нагрузки и возбуждения на машине ЬОя=О,ХР=Ртщ. Поэтому уравнение теплового баланса при той жескорости омывающего воздуха, а следовательно, и той же окружной скорости контактной поверхности Чк=сопзт приметследующий вид:Ртщ=К Отщ, (4)где Ртщ, Отщ-.могут быть получены при опыте.Поэтомуго к =щРтщ(5)щИз опыта может быть получено превышение температуры Ь ляДействительно;ЕЬ Ряв = К 2 ЬЮ;гЬР,.-ЫР= К ЬЕ" (6)где К 2 - коэффициент пропорциональности;Ь йяк = Ив - Ис - повышениетемпературы поверхности трения за счетналичия дополнительного теплового пото-ка, обусловленного магнитными потерямиво вращающемся якоре (ЕРяв- Е Ряо),Поэтомуденных результатов видно, что различие потерь на коллекторе, полученных этими способами, при малых плотностях тока нагрузки (до 5 А/см ) сравнительно неболь 2шое " 9;. При токах близких к номинальному ( у13 А/см ), достигает 30, Погрешность известных методов обусловлена в основном неточным определением потерь на трение (кривые 13 и 14), когда считается, что с ростом плотности тока эти потери либо неизменны, либо даже уменьшаются. В действительности с ростом у потери на трение растут, что обусловливает в предлагаемом способе большие значения потерь в скользящем контакте по сравнению с существующими способами (кривая 10 выше кривых 11 и 12), Точность предлагаемого способа подтверждается и практикой; при больших плотностях тока износ коллектора и щеток электрических машин больше.Таким образом, использование данного способа определения потерь в скользящем контакте электрической машины по сравнению с существующими способами позволяет повысить точность определения потерь в рабочих режимах не менее чем в 1,3 раза, что, соответственно, повысит точность определения КПД электрической машины.Характеристика потерь в скользящем контакте, полученная с помощью данного способа, дает воэможность прогнозировать величину износа щеток, контактной поверхности, а соответственно, и срок службы электрической машины на стадии проектирования, Кроме того, предложенный способ позволит вести настройку работы скользящего контакта электрической машины (определение рациональных размеров, конструкции, материала щеток и контактной поверхности) из условия минимальных потерь в контакте, что улучшит работу скользящего контакта и повысит КПД электрической машины . Способ может бытьрекомендован для всех коллекторных и неколлекторных машин, имеющих скользящий контакт в любом диапазоне токовых 5 нагрузок и скоростей. Он прост в выполнении, так как не требует при определении ЬРк измерения электрических потерь в контакте, что связано с экспериментальными трудностями, 10 Формула изобретенияСпособ определения потерь в скользящем контакте электрической машины, заключающийся в том, что сочленяют вал испытуемой электрической машины с валом 15 вспомогательного тарированного двигателя, пропускают по якорной цепи испытуемой машины рабочий ток при установившейся частоте вращения и измеряют потери на трение, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения потерь в скользящем контакте электрической машины, измеряют в установившемся режиме превышение температуры поверхности трения и потери 25 во вращающемся якоре при подключенной обмотке возбуждения, отключают ток возбуждения испытуемой машины и повторяют те же измерения, далее отключают ток якоря и измеряют потери на трение и превыше ние температуры поверхности трения, при этом суммарные потери определяют по формуле =Юф 5 " п;,=е 35 гдето РявО кв соответственно потери во вращающемся якоре и превышение температуры поверхности трения в установившемся состоянии на возбужденной машине; 40 И РяоО ко - то же, но при отсутствии возбуждения;Рщ, Отщ - потери на трение и превышение температуры поверхности при отключенных токах якоря и возбуждения, 451663705 УГОО 1100 О б 00 едактор М. Васильева аз 2271 Тираж 345 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 1 Ъ дл 4 5 Б 7 8 У 10 11 18РифСоставитель В. НиканоровТехред М,Моргентал Корректор С.Шевкун