Испытание электрических машин - Токосъем через контактные кольца

Хотя условия работы КК представляются облегченными (отсутствует eR, меньше вероятность деформации поверхности), существуют специфические обстоятельства, затрудняющие токосъем через КК. Они связаны с низким напряжением и большими токами, неизменной полярностью колец в цепях постоянного тока, наличием воздушной подушки, ухудшающей контактирование щеток при высоких скоростях вращения.
Наличие вибрации щеток приводит к тому, что в контакте имеют место ионный перенос материала электродов, возникающий при разрыве тока через контактирующие точки, и электроэрозия колец и щеток.
В практике эксплуатации электрических машин хорошо известны случаи появления черных отпечатков щетки в определенных местах КК, работающих в цепях обмоток возбуждения СГ, связанные с прохождением через КК токов КЗ, индуцированных в обмотке возбуждения обратно вращающимся полем при однофазной или несимметричной нагрузке СГ.
При работе КК в цепях обмоток возбуждения при малом числе параллельно работающих шеток, особенно в том случае, если они расположены по одну сторону КК, и при сильной их вибрации, при которой имеет место заметное изменение проводимости (отрыв щеток), высокая индуктивность этих обмоток создает импульсы напряжения, достаточные для возникновения ГРП.
Большие токи (в килоамперах) связаны с тем обстоятельством, что роторные обмотки, в цепях которых работают КК, обычно имеют малое число витков (по условиям механической прочности и использования объема). Вопросы равномерного распределения тока между большим числом щеток, работающих на КК, стоят поэтому весьма остро.
Неизменная полярность КК в цепях постоянного тока ставит также проблему выравнивания взносов КК разной полярности.
При медьсодержащих кольцах (в состав входят медь, бронза) и медно-графитовых щетках изнашивается соединенное с зажимом "минус" возбудителя анодное кольцо с направлением тока от кольца на щетку. Ионные процессы разрушают политуру и поверхность этого кольца. На катодном кольце с направлением тока от щетки на кольцо за счет переноса и внедрения в поверхность КК частиц углерода щетки образуется толстый слой политуры. Для выравнивания взносов применяется периодическая смена полярности КК.
Исследования, проведенные в этом направлении, показали, что существенное влияние на износ имеют материалы контактной пары щетка-кольцо, что позволило дать следующие рекомендации по выбору щеток с целью уменьшения износа контактной пары: для КК из бронзы или латуни — щетки 611М (61 10М), ЭГ4; для стальных КК — щетки 611М для КК полярности "плюс" и ЭГ2АФ — для полярности "минус" [6.4].
При вращении КК воздух нагнетается в зазор между щеткой и КК. Создается воздушная подушка, стремящаяся поднять щетку и ухудшающая контактирование. Для устранения этого явления, которое становится заметным при окружных скоростях КК > 30 м/с, на поверхности КК рекомендуется выполнять винтовые канавки, а для особо быстроходных колец (ТГ) систему из двух канавок встречного направления, делящих поверхность КК на ромбовидные площадки.
Определенные успехи в улучшении работы УТ с КК (уменьшение износов, увеличение плотности тока) достигнуты за последнее время с помощью введения в щетки специальных пропиточных составов и применения специальных смазок-бальзамов с восстанавливающими свойствами, уменьшающими падение напряжения в оксидных пленках (политуре) [6.5].