Способ определения потерь на трение в скользящем контакте электрической машины при заданном токе нагрузки

СОЮЗ СОВЕТСНИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСН ЛИН 9)(51)4 Н О 58 ТЕНИЯ ЕТЕЛЬСТВ вский А, Л, ния тягоТрансжел"(57) Изобретенитромашино строенипольэовано притрических машинния непосредствкой машине в еелью изобретения оков табл СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ САНИЕ ИЗ К АВТОРСКОМУ(71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторскийи технологический институт электровозостроения(56) Курочка А. Л., ЛозаноЗусмановская Л, П, Испытавых машин и аппаратов. М,дориздат, 1959, с. 98.Авторское свидетельство СССРУ 813600, кл, Н 02 К 15/00, 1981. ЕДЕЛЕНИЯ ПОТЕРЬ НАЯП 1 ЕМ КОНТАКТЕ ЭЛЕК ПРИ ЗАДАННОМ ТОКЕ относится к элекю и может быть испределении КПД. элек и коэффициента тренно на электричесрабочем режиме. Це" является повьппение точности определения потерь на трение, Способ определения потерь натрение в скользящем контакте при заданном токе нагрузки включает пропускание рабочего тока через контакт, измерение электрических потерьи превьппения температуры контактнойповерхности над окружающей средой,определение потерь трения по суммарным потерям в контакте. Электрические потери и превышение температурыизмеряют в установившемся режиме приноминальной частоте вращения, дополнительно при той же частоте вращения определяют потери трения и превьппение температуры при отсутствиитоков нагрузки и возбуждения, а потери на третие при заданном токе определяют по формуле Р. = Р 6,/8Р, где Р - электрические потери вскользящем контакте при заданномрабочем токе; 6, - соответствующеепревьппение температуры контактнойповерхности; Р - потери на трениепри отсутствии токов нагрузки и возбуждения; 6 - соответствующее превьппение температуры при отсутствиит нагрузки и возбуждения, 3 ил.,1300588 1Изобретение относится к электро- машиностроению и может быть использована при определении КПД электрических машин и коэффициента трения щеток непосредственно на электрической машине, в ее рабочем режиме. поверхности 6 на обесточенной и невозбужденнай машине,По результатам выполненных измерений потери на трение при заданном рабочем токе 1 а и необходимой окружнойскорости вычисляют по ФормулеЦель изобретения - повьшение точности определения потерь на трение,На фиг. 1 приведена электрическаясхема испытуемой машины и вспомогательной тарированной машины, с помощью которой реализуется способ,на Фиг. 2 и 3 - зависимости потерьи коэффициента трения ат плотноститока в контакте,В соответствии с предлагаемым способом потери на трение измеряют вследующей последовательности, Электрическую машину 1 сочленяют с тарированным двигателем 2, приводятее во вращение при окружной скорости вращения Ч и нагружают до заданного значения рабочего тока 1,а при достижении установившихся значений измеряют переходное падениенапряжения Бд и превышение температуры 6, контактной поверхности машины над окружающей средой, При этомперсходное падение напряжения П,.п == Б, +Б измеряют соответственновольтметрами 3 и 4 с помощью изолированных измерительных щеток 5, расположенных на рабочих щеточных болтах без учета падения напряжения втеле щетки и щеточном шунте, а ток1 измеряют амперметром 6.По данным измерений определяютэлектрические потери в скользящемконтакте Р =П1 д, Измерение превышения температуры контактной по"верхности производится температурнымдатчиком, например термопарой 7, испециальным милливольтметром 8 с помощью экстраполяции на момент отключения,Затем при той же окружной скорости Чк машину обесточивают и снимаютвозбуждение. При этом отключают нетолько основное возбуждение, но иснимают остаточную намагниченностьмашины. Для чего с помощью дополнительного така, например, в обмотке 9возбуждения добиваются установленияпереходного падения напряжения Б == О. При достижении установившегосясостояния измеряют мощность Р ипревышение температуры контактной Р =Р - РОбоснование предлагаемого способа следующее. При рабочем токе вскользящем контакте электрическоймашины имеют место два вида потерь:электрические в переходном контактеР и потери на трение Рт, которыев виде тепла расходуются на повышение температуры а 6, массы контактирующих деталей за рассматриваемыйь 6,промежуток времени Ьс-К, , а кро 20 сФме того, рассеиваются с поверхностив окружающую среду - К 6, . Уравнениетеплового баланса для этого случаявыражается уравнением25 йв,Р +Р =КО, +К6 йПри установившемся состоянииЬв = О поэтому Р+Р = КО30где К = 1.8;Ь - коэффициент теплоотдачи собдуваемой поверхности,зависящий от свойств поверхности: и от скорости омывающего воздуха;8 - площадь теплоотдающей поверхности,Из этого следует, что40 Ркп+ Рт = ч 8 х 8, (1)На обесточенной и невозбужденноймашине Р =О. Поэтому уравнение теплового баланса в установившемся состоянии для указанного случая при 45 той же скорости омывающего воздуха,а следовательно, и окружной скоростиконтактной поверхности Ч = сапамимеет видРть 1 ч 8 к 8 а(2)Решая совместно два уравнения (1)и (2), определяют потери на трение Р в скользящем контакте электрической машины при заданном рабочем токе 1 и окружной скорости Ч55 6,При необходимости получить потерина трение при других значениях тока3 13005 и скорости опыты повторяют при соответствующих Т и Ч.П р и м е р, Предлагаемый способ был реализован на коллекторной электрической машине постоянного тока типа НБ, которая используется в качестве привода вентилятора на электровозе ВЛ 82 М, ВЛ 84, Номинальное напряжение П= 160 В, ток 1 = 615 А, мощность 79 кВт. Потери на трение и 10 коэффициент трения р определялись со щеткой марки ЗГ, а результаты приведены в таблице и на фиг2 и 3 (кривые зависимости 10-15), Кривые зависимости Р =Г(1, ) и п =йЦ, ) под 15 номером 10-13 соответствуют предлагаемому способу, а кривые 11, 12, 14, 15 соответствуют известному.Из приведенных результатов видно, что различие потерь на трение, по лученных этими способами, при малых плотностях тока нагрузки (до 5 А/см ) сравнительно небольшое, т,е, 5-127, а при токах, близких к номинальному (10 А/см ), различие достигает 160- 25 7007, Из них различие одних и тех же потерь Р, по известному способу (см, фиг, 2, кривые 11, 12) достигает 4007При этом по предлагаемому способу 30 с ростом плотности тока и нагрузки потери и коэффициент трения в скользящем контакте. возрастают, а по известному - в основном снижаются, В то же время известно, что механический износ скользящего контакта коллекторной машины определяется условиями трения, причем с возрастанием тока нагрузки износ также возрастает, 40 88 4Таким образом, использование предлагаемого способа определения потерь на трение в скользящем контакте электрической машины по сравнению с известными способами позволяет повысить точность определения потерьна трение в рабочем режиме в 1,6-7раз, что соответственно повьппаетточность определения коэффициентатрения в скользящем контакте и КПДэлектрической машины.Характеристика трения, полученная с помощью предлагаемого Способа.,является реальной характеристикой идает возможность прогнозировать величину износа щеток, контактной поверхности, а соответственно, и срокслужбы электрической машины.Повышение точности получения основных характеристик скользящегоконтакта дает возможность экспериментально определять рациональныеразмеры, материал щеток и контактной поверхности из условий минимальных потерь на трение, что в итоге улучшает работу скользящего контакта и повьппает КПД электрическоймашин, Способ является универсальным и может быть рекомендован длявсех коллекторных и неколлекторныхмашин, имеющих скользящий контактв любом диапазоне токовых нагрузоки скоростей,Сравнительные результаты определения потерь на трение и коэффициентов трения электрощеток ЭГ электрической машины НБпо предлагаемому и известным способам приноминальной окружной скорости коллектора Ч= 33,8 м/с (п=1690 об/мин)приведены в таблицеПоэтому характеристика тренияскользящего контакта П =Х(3,)(см. Фиг, 3, кривая 13), полученнаяс помощью предлагаемого способа,45согласуется с характеристикой износа В=1(1, ) скользящего контакта коллекторной машины и является реальной,представляя практический интерес,Характеристика р =Й(1, ) (см. Фиг, 3,50кривые 14,15), полученная с помощьюизвестного способа, не согласуетсяс характеристикой Ь=Е(1,Р), так какконстатирует о том, что коэффициенттрения скользящего контакта коллекторной машины. снижается с повышениемтока нагрузки, поэтому является нереальной. Формула изобретенияСпособ определения потерь на трение в скользящем контакте электрической машины при заданном токе нагрузки, включающий пропускание рабочего тока через контакт, измерение электрических потерь и превышение температуры контактной поверхности над окружающей средой, определение потерь трения по суммарным потерям в контакте, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности, электрические потери и превы" шение температуры измеряют в установившемся режиме при номинальной частоте вращения, дополнительно при той1300588 КоэФФициенттрения,Потери натрение вскользящем Электрические Превьппение темУсредненная плотПоверхность Ток вякорнойцепи,ай потери впереходном кон пературыконтактной поность тотрениящеток,с 8, см контакте, Рт ка подщетками сА/см такте,Рка 1 каазВт верхности,8,8,Предлагаемый способ Р. := Р, - Рг 0,14 1360 0 бх 4(1, бх 3,2) 0,15 1460 650 3,58 7,30 29,5 220 123 450 123 615 123 0,16 1520 1380 40,5 О,8 1760 1680 48 1000 Известный способ 014360 0 0 123 19 0,12 1180 123 0 3,58 1310 650 123 29,5 220 240 1 380 450 7,3010,00 0,03 123 1680615 123 3,58 650 123 220 0,12 1180 29,5 40,5 1220 450 1380 123 7,30 0,13 48 615 10,00 680 123 1100 0,115 же частоте вращения определяют потери трения и превьппение температуры при отсутствии токов нагрузки и возбуждения, а потери на трение при заданном токе определяют по ФормулеО,Р =Р - Ртц коигде Р - электрические потери вМПскользящем контакте призаданном рабочем токе; 10 68, - соответствующее лревьппениетемпературы контактной поверхности;Р - потери на трение при оттцсутствии токов нагрузки ивозбуждения;6 г - соответствующее превьппениевтемпературы при отсутствиитоков Ъагрузки и возбуждения, 13005881300588 5 2 У Ф, Х 8 У Ю У Ф Ю 1 Р Рю - " шем Составитель В, ВолковРедактор Н. Тупица Техред Л,Сердюкова Корректор Г, Решетник Заказ 1157/54 Тираж 626 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5