автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.01, диссертация на тему:Исследования коммутационной устойчивости коллекторных электрических машин на основе моделирования электрофизических свойств скользящего контакта

На правах рукописи

ТАРАНОВСКИЙ ВЛАДИМИР РОСТИСЛАВОВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЯ КОММУТАЦИОННОЙ УСТОЙЧИВОСТИ КОЛЛЕКТОРНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН НА ОСНОВЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СКОЛЬЗЯЩЕГО КОНТАК ГА

Специальность 05 09 01 - Электромеханика и электрические аппараты

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Самара-2007

003070773

Работа выполнена на кафедре "Электромеханика и нетрадиционная энергетика " Самарского государственного технического университета

Научный руководитель доктор технических наук, доцент, зав кафедры

«Электрооборудование автомобилей» Самарского государственного технического университета Анисимов Владимир Михайлович

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор, зав кафедры «Электротехнического инженерно - педагогического образования» Самарского государственного технического университета Костырев Михаил Леонидович

кандидат технических наук, доцент кафедры «Электрооборудование автомобилей и электромеханики» Тольяттинского государственно! о университета

Северин Александр Александрович

Ведущая организация ОАО "Псковский электромашиностроительный завод", г Псков

Защита диссертации состоится "28 " мая 2007 года в 10 час на заседании диссертационного совета Д 212 217 04 при Самарском государственном техническом университете (СамГТУ) по адресу г Самара, ул Молодогвардейская, 244. ауд 200, главный корпус

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Самарского государственного технического университета

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах, заверенные печатью) просим направлять по адресу 443010, Самара, Молодогвардейская ул, 244, главный корпус, ученому секретарю совета Д 212 217 04, факс (8462) 784-400

Автореферат разослан " 27 " апреля 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212 217 04

кандидат технических наук доцентч_^0^^--Кротков Е А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Актуальность темы В настоящее время в нашей стране большое внимание уделяется повышению уровня качества и надежности электромеханических систем, производимых промышленностью Наряду с необходимостью повышения эффективности производства остро стоит проблема обеспечения требуемых эксплуатационных свойств производимых изделий уже на стадии их проектирования

Одним из направлений современного электромашиностроения является разработка и производство машин постоянного тока (МПТ) Несмотря на присущие им недостатки, коллекторные МПТ обладают хорошими регулировочными свойствами как по якорю, так и по возбуждению и поэтому широко используются современной промышленностью Можно утверждать что в тех областях применения, где требуется регулирование частоты вращения и большая перегрузочная способность, трудно найти замену МПТ

Главной проблемой, с которой приходится сталкиваться как разработчикам, так и производителям МПТ, является проблема обеспечения коммутационной устойчивости во всех режимах работы С увеличением электромагнитных нагрузок, диапазона регулирования угловой скорости вращения решение проблемы коммутационной устойчивости МПТ становится все более затруднительным Это связано прежде всего с тем, что процесс комму! апии характеризуется большим числом взаимосвязанных факторов, многие из которых трудно поддаются математическому описанию Поэтому до настоящего времени разработка МПТ с заданными коммутационными свойствами требует последующего экспериментального уточнения и настройки коммутационных параметров

В настоящее время при разработке и проектировании МПТ расчеты коммутации осуществляются по инженерным методикам, учитывающим среднюю реактивную ЭДС Материалы контактной пары выбираются на основании субъективной информации о коммутирующей способности щеток В условиях ужесточения требований к повышению коммутационной устойчивости МПТ такой подход не приемлем Необходимо искать другие пути решения указанной проблемы Так уже при разработке МПТ требуется полное моделирование процесса коммутации с учетом как можно большего количества факторов, включая процессы контактною слоя Для этого необходимы модели коммутационных процессов МПТ, которые включают в себя как можно более полное описание явлений скользящего контакта

До настоящего времени как в нашей стране, так и за рубежом проводятся исследования коммутации Основополагающими в этой области являются труды В Д Авилова, М Ф Карасева, В В Прусс-Жуковского, А И Скороспешкина, В П Толкунова, В В Фетисова и др Одной из важнейших составляющих общей задачи проблемы исследования и моделирования

коммутации является описание всего многообразия электрофизических свойств скользящего контакта В этой области автором использовались работы Р Ф Бекишева, П С Лившица, М Ф Карасева, А И Скороспешкина

Однако многие вопросы в области повышения коммутационной устойчивости коллекторных машин постоянного тока остались нерешенными В частности, большое количество разработанных критериев, как коммутационной напряженности МПТ, так и искрообразования подчас противоречат друг другу При моделировании процесса коммутации используются вольтампер-ные характеристики скользящего контакта не в полной мере отражающие его электрофизические свойства Именно этим объясняются трудности применения теоретических результатов исследования коммутации при производстве МПТ

В этой связи очевидна необходимость проведения дальнейших исследований процесса коммутации В частности разработка математических моделей процесса коммутации, уточняющих описание коммутационных циклов МПТ за счет учета электрофизических свойств скользящего контакта позволит осуществлять правильный выбор контактной пары и режимов ее работы уже на стадии проектирования

Таким образом задача повышения коммутационной устойчивости МПТ за счет использования при проектировании уточненных моделей коммутации актуачьна и является основной задачей диссертационной работы

Основные результаты работы получены и использованы в ходе выполнения в 1984 -2004 г г плановых НИР и договоров о творческом сотрудничестве между СамГТУ и ОАО «Псковэлектромаш» ОАО «Завод им А М Тарасова», проводившихся при непосредственном участии автора

Цель работы Целью работы является повышение коммутационной устойчивости коллекторных машин постоянного тока на базе разработки математических моделей процесса коммутации, учитывающих электрофизические свойства скользящего контакта, позволяющих уже на стадии проектирования МПТ осуществлять обоснованный выбор параметров коммутирующего контура с учетом электрофизических процессов контактного слоя

Задачи исследования В работе поставлены и решены следующие основные задачи

Разработать физическую и математическую модели процессов контактного слоя, отражающие все многообразие его электрофизических свойств и позволяющие рассчитать вольтамперные характеристики скользящего контакта с учетом его квазидинамических свойств,

Провести экспериментальные исследования скользящих контактов на установках и в реальных машинах постоянного тока с целью определения параметров математических модетей и проверки их адекватности

Разработать алгоритмы формирования структуры математической модели процесса коммутации для различных типов машин на основе систем дифференциальных уравнений, учитывающих реальные электрофизические процессы контактного слоя,

Провести экспериментальные и аналитические исследования адекватности предлагаемой модели процесса коммутации,

Провести численные исследования модели процесса коммутации с целью выявления влияния конструкционных параметров скользящего контакта на коммутационную напряженность коллекторных электрических машин

Методы исследования Поставленные задачи решались с использованием основных положений теории электрических машин, методов компьютерного моделирования и экспериментальных методов исследования на макетных и опытных образцах

При разработке математических моделей для анализа статических и динамических процессов скользяще1 о контакта использована теория перколя-ции. а для моделирования процесса коммутации применен математический аппарат дифференциального исчисления

Адекватность разработанных моделей оценивалась экспериментальной проверкой с привлечением методов идентификации и сопоставительного анализа

Научная новизна

Научная новизна работы представлена теоретическими и экспериментальными исследованиями, основное содержание которых отражено в следующих рассмотренных и решенных задачах

1 Разработаны физическая и математическая модели скользящего контакта, позволяющие на основе электрофизических свойств контактных материалов определить электрические свойства конкретной скользящей контактной пары

2 Разработана методика экспериментального определения параметров модели скользящего контакта для конкретных пар

3 Разработаны алгоритмы формирования структуры математической модели процесса коммутации для различных типов МПТ на основе системы дифференциальных уравнений, учитывающей электрофизические процессы контактного слоя

4 Разработан интегральный критерий, базирующийся на функции чувствительности решения системы дифференциальных уравнений СДУ коммутации к малым приращениям величины коммутирующего поля, позволяющий оценивать коммутационную напряженность различных МПТ и осуществлять

обоснованный выбор контактных пар, обеспечивающих наилучшие усчовия

коммутации для конкретной МПТ

Практическая ценность

1 Использование разработанных физической и математической моделей скочьзящего контакта позволяет обеспечить определение электрофизических свойств конкретных контактных пар на стадии проектирования МПТ за счет учета основных механизмов токопрохождения Разработанная численная модеть позвочяет учесть как свойства материалов контакта. так и условия его работы при определении статических и динамических вольтамперных характеристик На основе проведенных исследований получены параметры контактных пар, широко используемых при производстве МПТ средней мощности

2 Использование модели механизма токопрохождения контактного слоя, учитывающей условия дугообразования в скользящем контакте, позволяет определить момент возникновения искрения при расчетах зон безыскровой работы

3 Разработанная система моделирования позволяет формировать и исследовать коммутационные процессы конкретной МПТ с учетом геометрических параметров магнитной системы, коллекторно-щеточного узла, обмоточных данных и электрофизических свойств применяемых контактных пар

4 На основе теоретических и экспериментальных исследований электрофизических свойств скользящего контакта и процесса коммутации разработаны рекомендации по выбору контактных пар с повышенными коммутационными свойствами для конкретных МПТ

Основные положения выносимые па защиту

1 Совокупность математических моделей процесса коммутации, включая механизмы токопрохождения в контактном слое, позволяющая осуществлять прогнозирование коммутационных свойств МП Г на стадии проектирования

2 Программный комплекс позволяющий осуществлять моделирование процесса коммугации при рациональном проектировании МПТ с повышенными коммутационными свойствами

3 Результаты экспериментальных исследований скользящего контакта и коммутационной напряженности коллекторных МПТ. подтверждающие правильность теоретических выводов и позволяющие рекомендовагь разработанные компьютерные программы при моделировании процесса коммутации

4 Новые технические решения, предложенные автором и защищенные авторскими свидетельствами в области исследования и повышения коммутационной устойчивости коллекторных МПТ

Апробация работы Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены

- республиканской научно-технической конференции, Харьков, 1984г ,

- всесоюзном научно-техническом совещании, Ленинград, 1986г,

- научно-технической конференции «Современные тенденции в развитии и конструировании коллекторных машин постоянного тока», Омск,1993г,

- международной научно-течцической конференции "Надежность и качество в промышленности энергетике и на транспорте", Самара, 1999г

- научных семинарах кафедры "Электромеханика и нетрадиционная энергетика" СамГТУ, 1987 -2006г

Основные положения, выводы и рекомендации работы нашли применение при производстве коллекторных МПТ на предприятиях ОАО «Псковэлек-тромаш», ОАО «Завод им А М Тарасова», СПКТБ "Псковэлектромаш" г Псков, ОАО «Островской завод электрических машин», г Остров

Публикации По теме диссертационной работы опубликована 21 печатная работа, в том числе получено 6 авторских свидетельств

Структура и объем работы Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, изложенных на 205 стр основного текста, списка использованных источников из 119 наименований, приложений, иллюстраций, 4 таблицы

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, определена ее цель сформулированы задачи исследований и описаны основные результаты, полученные при их решении

В первой 1лзве проведен анализ проблемы, связанной с исследованиями коммутационной устойчивости коллекторных МПТ

Приведены сведения о моделировании процесса коммутации различными исследователями Рассмотренные работы можно разлепить на три группы К первой группе относятся работы, в той или иной мере использующие

понятие средней реактивной ЭДС Результаты данных работ до настоящего времени используются при проектировании МПТ Следующим шагом в уточнении результатов моделирования являются попытки решения дифференциальных уравнений коммутации для щеточного перекрытия равного единице Наиболее перспективными следует признать работы, в которых коммутационные циклы моделируется решением системы дифференциальных уравнений СДУ При таком подходе удается получить наиболее полное представление о процессе коммутации Однако адекватность получаемых результатов существенным образом зависит от исходных допущений В частности, основным недостатком рассматриваемых работ является то, что при решении СДУ коммутации электрофизические свойства скользящего контакта учитываются статическими вольтамперными характеристиками Поэтому дальнейшие исследования проводятся в основном с целью уточнения параметров коммутируемого контура, включая моделирование электрофизических свойств скользящего контакта

В главе большое внимание удетено вопросам оценки коммутационной напряженности МПТ Рассматриваются как дифференциальные, так и интегральные критерии Дифференциальные критерии в основном позвопяют оценить величину искрения МПТ При этом получаемые оценки коммутационной напряженности в большинстве своем не полные Интегральные критерии, в первую очередь, это зоны безыскровой работы и и-образные характеристики позволяют получить наибочее полную информацию о коммутационной напряженности Однако часто они носят субъективный характер, поэтому имеют место большие расхождения между результатами, полученными теоретически и экспериментально различными исследователями

Рассматриваются вопросы улучшения коммутации на стадии производства и эксплуатации В частности приводится описание способа настройки дополнительных полюсов, предложенного с участием автора /16 / Для реализации способа используются измерения добавочного тока коммутации при двух значениях тока, протекающего через обмотку добавочных полюсов После чего рассчитывается оптимальный зазор

где 8,ёор1 - имеющийся и оптимальный зазор дополнительного

полюса, их,и2 - напряжения, пропорциональные добавочному току коммутации, (постоянные составляющие) без, и с изменением намагничивающей силы дополнительных полюсов I . - ток отпитки дополнительных

(1)

3.

5

Ор!

О 0 + 1

полюсов, 1ап - ток якоря К - коэффициент ускорения коммутации, обеспечивающий усиление дополнительных полюсов для настройки на оптимальную коммутацию 0- отношение намагничивающей силы дополнительных полюсов к разности намагничивающих сил компенсационной обмотки и реакции якоря

При эксплуатации коллекторных МПГ повышение коммутационной устойчивости можно осуществлять подбором оптимальной контактной пары или использованием различных устройств улучшения коммутации Причем последний способ экономически целесообразен для машин большой мощности

Большое внимание в главе уделяется исследованиям электрофизических свойств скользящего контакта и их учету при моделировании процесса коммутации Рассматриваются различные методики экспериментального определения ВАХ контакта, которые используются при моделировании процесса коммутации Различают два вида ВАХ статические и динамические Если при опреде тении первых удается добиться удовлетворительной повторяемости резутьтатов эксперимента, то при определении динамических ВАХ результаты у разных исследователей отличаются Одним из способов определения динамических ВАХ является их исследование на препарированных образцах МПГ Для моделирования процесса коммутации такие характеристики были бы идеальными, однако, не только для каждой машины, но и каждой ламели такие характеристики уникальны Поэтому без адекватной модели контактного слоя использование таких характеристик невозможно

Приводится описание работ по математическому и физическому моделированию процессов контактного слоя Рассматриваются различные механизмы токопрохождения в скользящем контакте По данным различных исследователей протекание тока в контакте может осуществляться

через места непосредственного соприкосновения неровностей щетки и коллектора,

через материалы износа щетки, посредством свободных электронов, через полупроводниковую пленку Различными исследователями делается упор на тот или иной механизм токо-прохождения Общим для всех рассмотренных моделей является то, что они не учитывают эффект скольжения контакта

На основании проведенного анализа работ установлено, что при проектировании современных МП! использование инженерной методики расчета не позволяет в полной мере учитывать все многообразие явлений коммутационных циклов.

наиболее потной математической моделью которая позволяет учесть процесс коммутации МПТ является система дифференциальных уравне-

ний (СДУ) при решении которой важнейшее значение имеет правильный учет электрофизических свойств контактного слоя, для анализа коммутационного состояния МПТ необходимо определение токов коммутируемых секций, зон безыскровой работы и U-образных характеристик Однако, использование зон безыскровой работы в качестве критериев коммутационной напряженности при необходимости получения количественных оценок наталкивается на серьезные трудности, имеющиеся модели физических явлений контактного слоя не полные и не описывают всего многообразия его процессов Поэтому они не позволяют на основании данных о физических свойствах контактных материалов определить электрические свойства контакта в течение всего времени контактирования между ламелью и щеткой,

основными путями повышения коммутационной устойчивости МПТ являются правильный выбор контактной пары для машин малой и средней мощности и использование устройств управления потоком дополнительных полюсов для крупных широкорегулируемых машин На основании изложенного делается вывод о необходимости проведения дальнейших исследований по разработке физических и математических моделей процессов скользящего контакта, численного исследования модели процесса коммутации с целью выявления влияния физико-механических параметров скользящего контакта на коммутационную напряженность кол чек-торных МПТ

Вторая 1лава посвящена краткому описанию математического аппарата теории протекания, используемого при моделировании процессов контактного слоя Рассматриваются физические модели скользящего контакта Приводятся математические модели, описывающие процессы контактного слоя Приводится схема замещения скользящего контакта

Рассмотренные в первой главе механизмы токопрохождения обладают двумя важнейшими общими свойствами, позволяющими описать их одной математической моделью Во- первых, форма и длина пути тока в контакте не зависимо от его природы носит случайный характер, что связано со случайностью расположения микронеровностей как коллектора, гак и щетки Во- вторых, сечение участков тока для проводимости по местам непосредственного соприкосновения и материалам износа достаточно мало, что приводит к большим плотностям тока через них -106 А/мм2 и постоянному их разрушению Сказанное позволяет сделать вывод о том, что все рассмотренные механизмы обладают свойством критичности, заключающемся в возможности существования того или иного типа проводимости в зависимости от условий работы скользящего контакта и расположения той его макрообласти, электрические свойства которой моделируются Если представить механизмы токопрохождения в виде отдельных проводящих фаз, то скользящий контакт можно описать многофаз-

ной системой, обладающей двумя важнейшими свойствами стохастичностью и критичностью Системы с указанными свойствами описываются математическим аппаратом теории протекания (перколяции), который позволяет определить проводимость системы в зависимости от процентного содержания проводящей фазы в ней Одним из фундаментальных параметров системы является порог протекания хс Это величина относительного содержания проводящих участков, которая является критическим условием токопрохождения через решетку При использовании аппарата теории протекания для моделирования процессов контактного слоя рассматриваются два варианта все элементарные участки имеют одинаковую проводимость, и имеются существенные различия в проводимости отдельных участков в зависимости от их местоположения В первом случае моделирующие фазы системы можно назвать локально однородными, что следует понимать как постоянство удельного сопротивления достаточно больших частиц в моделируемой системе Электропроводность в этом случае

а = а0(х-хс)' , (2)

где сг0 - локальная проводимость однородной проводящей

фазы, X - ее относительное содержание, I - критический индекс теории протекания, /=17

Во втором случае эти фазы называются сильно неоднородными, и их электропроводность

<т = ^о1Л;1ехр(#с), О)

где /?с " радиус корреляции бесконечного кластера, £с - неоднородность, соответствующая порогу протекания, рп - удельное сопротивление элементарного участка при неоднородности ^=0, А - коэффициент близкий к единице Показано, что механизмы токопрохождения по местам непосредственного соприкосновения и по материалам износа щетки можно моделировать локально однородными фазами, а токопрохождение за счет электронов и через полупроводниковую пленку сильно неоднородными фазами

Предложена модель механического контактирования, предполагающая случайное местоположение мостиков, воспринимающих нагрузку, а также динамическое их уничтожение и восстановление в процессе движения контактирующих поверхностей При этом мостики, воспринимающие нагрузку, могут быть представлены в виде бесконечного кластера, представляющего собой сильно разреженную решетку, не являющуюся строго периодичной, однако обладающую характерным линейным размером ячейки Я, называемым радиусом корреляции бесконечного кластера С учетом математического аппа-

рата теории протекания получены расчетные зависимости для определения удельного нажатия в контактном слое в функции его толщины контактирование только по материалам износа

}/{И + 0 5А) ' ( }

контактирование по материалам износа и неровностям контактной пары

-к

Л157

Л

(5)

/в<у 063(^-05А + (А-^/(2Д))_х 7

(Й + 0 5Д) 7

где Л - минимальная толщина пленки, А - максимальная толщина

гпт

пленки, И - расстояние между поверхностью щетки и максимальным выступом неровностей поверхности коллектора, А - максимальная высота неровностей коллектора, а - твердость наиболее мягкой из контактирующих поверхностей

Проводимости через материалы износа и места непосредственного соприкосновения шероховатостей моделируются неоднородными системами с локально однородными фазами Для их определения используются выражения, аналогичные (2) Величины X - относительного содержания проводящей фазы в контактном слое рассчитываются с использованием данных моделирования механического контактирования На основании предложенных зависимостей рассчитана проводимость контактного слоя за счет локально однородных фаз для различных удельных нажатий в зависимости от взаимного расположения щетки и ламели коллектора рис 1, рис 2

Проводимость за счет электронов описывается системами с локально неоднородными фазами и может быть описана выражением, аналогичным (3), в котором величина р^ определяется на основании данных моделирования

авгоэлектронной эмиссии Окончательное выражение для проводимости за счет электронов на единицу площади контактного слоя имеет вид

- ----)) . (6)

где 5 - площадь эмиссии,^ и А - постоянные для конкретного материала, Кх - коэффициент увечичения напряженности поля, - средний радиус частиц износа, и - напряжение в контакте

положение ламели относительно щетки (см)

Рис 1 Проводимость локальнооднородных фаз (материалы износа покрывают неровности коллектора)

положение ламели относительно щетки (см) Рис 2 Проводимость локальнооднородных фаз (материалы износа не покрывают неровности коллектора)

Пленка эаьлси меди

Рис 3 Модель механизмов токопрохождения скользящего контакта

Н-ь

<ЗГП1 I

бас ¿

{>н

I/о

б"/,/.

<0,

НО

-спь-

<оЦ10-1)

<?т1 (1-1)

----Г~7~1--

Рис 4 Схема замещения скользящего контакта

Проводимость через пленку описывается системами с локально неоднородными фазами и может быгь представлена выражением, аналогичным (3)

где б - толщина пленки с и - границы изменения неоднород-

ностей, рг - удельное сопротивление пленки при очень высокой температуре

В главе приводится физическая модель механизмов токопрохождения скользящего контакта рис 3 и его схема замещения рис 4

Окончательное выражение для полной проводимости контактного слоя имеет вид

+ сгтл +агаи + \У-ь)-;-;-;-

сгпг,+сг»/ +сгИ1+0"а1

С_=1(ап1 +°т1,+оа1), (8)

где Ь - соотношение площадей контактного слоя покрытых и непокрытых

пленкой, сг - проводимости контактного слоя за счет различных механизмов

токопрохождения

В третьей главе прелеп авлены результаты экспериментального исследования электрических свойств скользящего контакта

При постановке экспериментов было принято компромиссное решение определение статических вольтамперных характеристик осуществлять на моделирующей установке, а динамических - на реальных машинах Для исследования были выбраны две наиболее распространенные в рассматриваемом классе машин марки электрографитированных щеток ЭГ14 и ЭГ74 Эти щетки скользили по медному коллектору латунному и стальному кольцу Удельное нажатие во всех случаях варьировалось Измерения проводились при нажатиях 15, 25 и 30 кПа Определение статических вольтамперных характеристик показало, что предложенная во 2 главе физическая модель контактного слоя дает правильное качественное описание скользящего контакта

Экспериментально полученные характеристики функциональной зависимостью вида

1де а1 - коэффициенты аппроксимирующего полинома

Результаты эксперимента использовались для определения параметров математической модели, предложенной во второй главе Для определения Ь0 -

отношения площади не покрытых частей к полной площади контактного слоя и ап ю ' проводимости через полупроводниковую пленку закиси меди при

напряжении контакта, стремящегося к нулю, использовалось два уравнения вида

* (10 * апло) - О_стпло = С. * (С_ - , (Ю)

при различных значениях и , полученных при разных удельных нажатиях В качестве следующего этапа определялись параметры, влияющие на проводимость полупроводниковой пленки 8 - средняя толщина полупроводниковой пленки и рх - ее сопротивление при бесконечно большой темпе-рагуре По данным Хольма рх к 1 ом* см Учитывая это, толщина птенки ^916740^ (П)

о

Для определения Vр - объема материалов износа коллекторной пленки в упакованном виде, приходящегося на единицу площади контакта и Иср -средней толщины контактного слоя, использовались выражения

/ = <*с\Ур 'Кр ~хс) ,(ти=-7-. (12)

ср

на основании которых определялась величина относительного содержания материалов износа в контактном слое X для каждой кривой Величина X необходима при определении остальных параметров контактного слоя

Так как остальные параметры контактного слоя влияют на проводимости, зависящие от напряжения, приложенного к контакту, то их определение производилось с использованием данных ВАХ во всем диапазоне изменений контактного напряжения К указанным параметрам относятся К -коэффициент, учитывающий уменьшение площади контакта, покрытого пленкой, при увеличении приложенного напряжения, тт- показатель степени в выражении для определения площади контакта, покрытого пленкой, ¥1 и К2-комплексные параметры, характеризующие механизм токопрохождения за счет электронов являющиеся функциями площади автоэлектронной эмиссии минимального расстояния на котором она возможна, размеру частиц износа

Дчя указанных параметров на основании математической модели контактного слоя можно записать систему уравнений

G,=L(au+aam)

аат = 69 7004x0 - 0 16)07(11 2д:- 0 16)^ exp(¿a,(0 53 * 109 *Г2/t/)'),

ехр(-4 64-4 176/^^)

<т„, =-

/(U2 + 06)' (13)

5

Полученная система уравнений нелинейная и избыточная Для ее решения использовался метод минимизации функционала квадратов отклонений решения

п н

1=0 1=0

где у,,х,- табличные данные, определяемые из эксперимента, ^{х^а^,^, ат)- математическая модель, параметры которой подлежат

определению,а0,а], ат- параметры математической модели С учетом (13) и (14) функционал для определения параметров математической модели скользящего контакта имеет вид

Для минимизации полученного функционала с цетью решения системы (13) использовался метод Хука-Дживса

В четвертой главе представлены результаты экспериментального и численного моделирования процесса коммутации МПТ

Все эксперименты проводились на препарированных образцах МПТ серий 2П и 4П Для определения токов секций и ЭДС, наводимых магнитными полями, в пазы машин были уложены бифилярные витки Данные эксперимента по исследованию ЭДС, наводимых магнитными полями, индуктивно-стей и взаимоиндуктивностей секций использовались при численном моделировании процесса коммутации Экспериментальные данные по исследованию токов коммутируемых секций и зон безыскровой работы использовались для проверки адекватности предлагаемых моделей

Моделирование процесса коммутации осуществлялось с использованием системы дифференциальных уравнений Рассматриваемая система имеет сложную структуру которая меняется при изменении величины щеточного

перекрытия в одной МПТ, и конечно при использовании МПТ с другими обмоточными данными Для автоматизации построения математической модели процесса коммутации разработан алгоритм, позволяющий сформировать СДУ для конкретной МПТ

Для формирования модели расположение секций в пазах представляется в виде двух последовательностей п , где 1 = 12» количество элементов

] ! -> '

которых совпадает с количеством секций N обмотки якоря Первая последовательность (у := содержит номера пазов, в которых лежит верхняя сторона

I -ой секции, вторая ^ — 2)~ номера пазов, в которых лежи г нижняя сторона

I -ой секции Определение первой последовательности может быть осуществлено в виде

/ п

где и - число сеций в пазу,

тг - операция выделения целой части Вычисление второй постедовательности чисел осуществляется использованием а1 с учетом того, что нижние стороны секций обмотки сдвинуты вправо

на величину первого частичного шага у со своим знаком относительно верхних сторон Поэтому элементы последовательности получаются циклическим сдвигом влево на ^ позиций элементов

Подключение нижних сторон секций к ламелям представляется в виде третьей последовательности чисел а , где номер числа совпадает с номером секции,

а само число является номером ламели, к которой подключена нижняя сторона данной секции Выражения для определения последовательности 0

31

имеют вид аг>1 = I + ук Для 1<Ы-ук>

аЪ1 —г+ук —М Для остальных I, (17)

где у - полный шаг обмотки по коллектору

Следующим этапом алгоритма является определение номеров одновременно коммутирующих секций Для этого можно использовать последовательность а3(, определяемую по (17), а также номера ламелей которые находятся под

щетками При определении номеров коммутирующих секций проверяется нахождение обеих ламе чей, к которым подсоединена секция, под щетками Просмотр всех секций машины при этом необязателен, достаточно просмотреть секции, номера которых совпадают с номерами ламелей. лежащих под щетка-

ми В результате определения номеров коммутируемых секций составляется таблица г , где I - номер уравнения, / - номер расчетного периода

Таблица коммутируемых секций и последовательности а( , а расположения сторон секций в пазах используются при определении матриц | М] взаи-

моиндуктивностей При этом учитывается, что каждый элемент матрицы [ М] представляет взаимоиндуктивность между секциями, номера которых

определяются из таблицы коммутируемых секций с , а индексу I пооче-

' у)

редно присваиваются номера столбца и строки определяемого элемента Определение матриц ^М^ осуществляется в два этапа на первом осуществляется определение типов взаимоиндуктивностей, на втором - непосредственное определение элементов матриц ^д^

Информация, полученная на предыдущих этапах алгоритма, полностью определяет систему дифференциальных уравнений коммутации в течение периода, когда коммутируют одни и те же секции Для определения параметров СДУ доя следующего расчетного периода осуществляется сдвиг коллектора на некоторую величину, что соответствует изменению основной координаты Величина сдвига определяется исходя из следующих соображений Набор коммутируемых секций изменяется, если какой-либо набегающий край щетки коснется следующей ламели или какая-либо ламель перестанет контактировать со сбегающим краем щетки В соответствии со сказанным, расстояния между набегающими краями щеток и следующих ламелей для всех бракетов

Ахт =]~Х, + тЦх(), (18)

где х ■ координата набегающего края I - ой щетки

Аналогично, расстояния между сбе! ающими краями щетки и последней ламели

Ах1С = 1 - Ха + I П1(хс7), (19)

где ха " координата сбегающего края I - ой щетки Общий сдвиг определяется нахождением минимального расстояния

Ах = т1п(Дхш, Ах1С) (20)

/=1

После нахождения общего сдвига Дх его значение прибавляется к основной координате х1 и определение параметров СДУ начинается сначала

Для проведения численных экспериментов была разработана программа моделирования процессов коммутации В процессе численных экспериментов определялись токи коммутируемых секций и зоны безыскровой работы для различных наборов параметров коммутирующего контура

Помимо зон безыскровой работы коммутационная напряженность МПТ оценивалась по введенному интегральному критерию При анализе кривых тока рассчитывались их среднеквадратичные уклонения от кривой тока при слегка ускоренной коммутации в зависимости от величины коммутирующего поля Определены отношения приращений среднеквадратичных уклонений к малым приращениям величины коммутирующего поля Выяснено, что величина отношения приращений среднеквадратичных уклонений к малым приращениям величины коммутирующего поля практически не зависит от величины магнитного поля дополнительных полюсов при режиме работы МПТ в области безыскровой коммутации В то же время МПТ с более широкими зонами безыскровой коммутации соответствуют меньшие значения введенного критерия

Заключение

В диссертационной работе достигнута поставленная цель и полностью решены поставленные задачи Разработанные математические модели процесса коммутации, учитывающие электрофизические свойства контактных пар, могут быть использованы как при проектировании МПТ с целью уточнения расчетов коммутации, так и при численных исследованиях процесса коммутации новых МПТ

Основные результаты и выводы

Основные научные и практические результаты диссертационной работы заключаются в следующем

1 Разработаны физическая и математическая модели процессов контактного слоя, отражающие многообразие его электрофизических свойств и позволяющие рассчитать вольтамперные характеристики скользящего контакта с учетом его квазидинамических свойств,

2 На основании экспериментальных исследований на моделирующих установках и реальных МПТ определены параметры математической модели электрофизических процессов контактного слоя и подтверждена ее адекватность

3 Разработана система моделирования процесса коммутации на основе численного решения дифференциальных уравнений, позволяющая формировать и исследовать коммутационные процессы конкретной МПТ в автоматическом режиме с учетом геометрических параметров магнитной системы, коллекторно-щеточного узла, обмоточных данных и этектрофи-зических свойств применяемых контактных пар

4 Предложен интегральный критерий, использующий чувствительность решения системы дифференциальных уравнений СДУ коммутации к малым приращениям величины коммутирующего поля, позволяющий сравнивать коммутационную напряженность различных МПТ без их настройки на оптимальную коммутацию дополнительными полюсами и осуществлять для конкретной МПТ обоснованный выбор контактных с наилучшими условиями коммутации

5 Предложены новые технические решения обеспечивающие повышение коммутационной устойчивости МПТ

В приложении приведены акт внедрения работы на предприятии, а

также дополнительные материалы, не вошедшие в основной текст диссертации

Основное содержание работы отражено в следующих публикациях

1 Скоросисшкин А И Механизм контактирования пары ко'[лектор щетка [Текст]/ А И Скороспешкин, Г И Цопов, В Р Тарановский //Тезисы докладов Республиканской н-т конференции, Харьков 1984

2 Воронин С М Обоснование величины контрольного допуска на биение коллектора в динамике для авиационных машин постоянного тока [ 1екст]/ С М Воронин, А Б Немнонов В Р Тарановский, Деп №113-эт85,-М Информэлектро,-1985-с9

3 Скороспешкин А И Скользящии контакт как стохастическая неоднородная многофазная система [Текст]// А И Скороспешкин, В Р Тарановский, Н В Генералов //Тезисы докладов Всесоюзн н-т совещания, Ленинград, 1986

4 Скороспешкин А И Новое представление механизма токопрохождения в скользящем контакте [Текст] / А И Скороспешкин, В Р Тарановский, Г И Цопов, Э Т Га чяи //Разработка и исследование специальных электрических машин Меж вуз сб науч тр Куйбышев - КптИ - 1987 -с 4-10

5 Скороспешкин А И Физическая модель скользящего контакта на основе экспериментальных динамических характеристик [Текст] / А И Скороспешкин, В Р Тарановский, В П Кочетков // Скользящие электрические контакты Сб науч труд Ч 1 -М - Изд Радио и связь - 1988 - с 28-30

6 Тарановскии В Р Термодинамические процессы при взаимодействии контактной пары медный коллектор угольная щетка [Текст]/ В Р Тарановский, А Б Немнонов М ГМифтахов // Скользящие электрические контакты Сб науч труд Ч 1 - М - Изд Радио и связь - 1988 - с 43-46

7 Скороспешкин А И Исследование влияния электрофизических свойств скользящего контакта на коммутационные процессы машин постоянного тока [Текст]/ А И Скороспешкин, В Р Тарановский// Специальные электрические машины Сб науч тр Куйбышев - 1989 - с 32-40

8 Скороспешкин А И Характеристики контактных пар с этектрорафитиро-ванными щетками в машинах постоянного тока серии 2П [Текст]/ А И Скороспешкин, В Р Тарановский, В П Кочетков //Тезисы докладов Областной н-т конф - КптИ - Куйбышев - 1990

9 Тарановский В Р Применение дифференциальных преобразований для моделирования процесса коммутации на ЭВМ [Текст]/ В Р Тарановский// Деп в Информэлектро - №140-эт90,-М ,-1990 -16 с-Библиогр ВИНИТИ, 1991 - №5 - с 94

10 Скороспешкин А И Аналитическое исследование локальнооднородных проводимостеи скользящего контакта коллекторных электрических машин [Текст]/ А И Скороспешкин, В Р Тарановский, Г И Цопов // Электрические машины специального назначения Меж вуз сб науч тр - Самара - СПИ -1991 - с 4-14

11 Скороспешкин А И Новые положения теории коммутации коллекторных машин малой и средней мощности [Текст]/ А И Скороспешкин, В Р Тарановский, Ю Д Харизман // Тезисы докладов н-т конференции, «Современные тенденции в развитии и конструировании коллекторных машин постоянного тока» - Омск -1993

12 Скороспешкин А И Новые положения теории коммутации коллекторных электрических машин [Текст]/ А И Скороспешкин, В Р Тарановский// Вестник УГТУ, Ч 2 Электромеханика и электротехнологии - Екатеринбург-1995

13 Скороспешкин А И Геометрические особенности обмоток машин постоянного тока и автоматизация процесса построения математической модели на ЭВМ [Текст]/ А И Скороспешкин, В Р Тарановский, В А Игнатьев // Вестник УГТУ УПИ - Екатеринбург - 2000

14 Анисимов В М Автомобильный стартер-генератор - лучший инновационный проект поволжского региона [Текст]/ В М Анисимов, П Ю Грачев, Е В Ежова, В Р Тарановский // Материалы международного симпозиума «Электроника и электрооборудование транспорта» по теме «Электронные системы управления транспортными средствами Новые решения в области светотехники» - Суздаль -21-23 июня 2005 - с 21-23

15 Анисимов В М Использование микроконтроллеров в системе управления стартер-генераторов автомобилей [Текст]/ В М Анисимов, П Ю Грачев, Е В Ежова. В Р Тарановский // Материалы международного симпозиума «Электроника и электрооборудование транспорта» по теме «Электронные системы управления транспортными средствами Новые решения в области светотехники» - Суздаль-21-23 июня 2005 - с 24-26

16 АС 1418851 СССР, МКИ H 02 К 23/24 Способ настройки дополнительных полюсов коллекторных машин постоянного тока и устройство для его осуществления [Текст]/ А И Скороспешкин, А Б Немнонов, В Р Тарановский, П M Калужский (СССР)- № 4224151/24-07, за-явл 16 02 87, Опубл 23.08 88 Бюл № 31 - с 252

17 АС 1262629 СССР, МКИ H 02 К 1/10 Индуктор электрической машины постоянного тока [Текст]/ А И Скороспешкин, В В Трошин, А Б Немнонов, В Р Тарановский, П M Калужский (СССР) - № 3733826/24-07, заявл 24 07 84, Опубл 07 10 86 Бюл №37-с 237

18 АС 1688350 СССР, МКИ H 02 К 1/10 Статор электрической машины постоянною тока [Текст]/ А Б Немнонов, В Р Тарановский, Э Т Галян и С В Макаров (СССР) - № 4616569/07,заявл 07 12 88, Опубл 30 10 91 Бюл №40-с 215

19 АС 1239790 СССР, МКИ H 02 К 13/14 Устройство для улучшения коммутации коллекторных машин постоянного тока [Текст]/ А Б Немнонов, В В Трошин, В Р Тарановский и IIM Калужский (СССР) -№ 3780369/24-07, заявл 2606 84,Опубл 23 06 86 Бюл №23-с 212

20 АС 1275659 СССР, МКИ H 02 К 13/14, 23/22 Коллекторная электрическая машина с устройством улучшения коммутации [Текст]/ А И Скороспешкин, В В Трошин, А Б Немнонов, В Р Тарановский и ВПКочетков (СССР)- № 3884084/24-07, заявл 15 04 85, Опубл 07 12 86 Бюл № 45 - с 228

21 АС 1297147 СССР, МКИ HOIR 39/40 Щегочно-коллекторный узел электрической машины [Текст]/ А Б Немнонов, В В Трошин, В Р Тарановский, П M Калужский (СССР)- № 3933646/24-07, заявл 26 07 85, Опубл 15 03 87 Бюл № 10-с 247

Личный вклад автора Основные научные результаты, включенные в диссертацию, опубликованы в работах [9] написана автором лично В работах [1-8,10,12,13] автору принадлежат постановка задачи и разработка математических моделей, в работах [14,16,17,19-21] технические решения и обобщения, в работах [11] расчетная часть, в работах [15,18] новые технические решения и направления

Разрешено к печати диссертационным советом Д 212 21704 Протокол № 3 от 17 04 2007 г Заказ№ 321 Тираж 100 экз Отпечатано на ризографе Государственное образоватечьное учреждение высшего профессионального образования «Самарский государственный технический университет» Типография СамГТУ 443100, г Самара, ул Молодогвардейская, 244 Главный корпус

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. КРИТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ИССЛЕДОВАНИЙ КОММУТАЦИИ И СКОЛЬЗЯЩИХ КОНТАКТОВ КОЛЛЕКТОРНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

1.1. Теоретические и экспериментальные исследования коммутации машин постоянного тока и способы ее улучшения.

1.2. Исследования электрофизических свойств скользящего контакта на установках и реальных машинах.

1.3. Математические и физические модели коллекторно-щеточного узла.

1.4. Выводы.

Глава 2. НОВАЯ МОДЕЛЬ МЕХАНИЗМОВ ТОКОПРОХОЖДЕНИЯ В

КОНТАКТНОМ СЛОЕ КОЛЛЕКТОРНЫХ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ОСНОВЕ ТЕОРИИ ПРОТЕКАНИЯ

2.1. Краткое описание основных положений теории протекания.

2.2. Модель механического контактирования щетка-коллектор.

2.3. Механизмы токопрохождения локально однородных фаз контактного слоя.

2.4. Механизмы токопрохождения сильно неоднородных фаз контактного слоя.

2.5. Общая модель и схема замещения скользящего контакта коллекторных электрических машин.

2.6. Выводы.

Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СКОЛЬЗЯЩЕГО КОНТАКТА

3.1. Установки и методы исследования скользящего контакта.

3.2. Статические вольтамперные характеристики.

3.3. Исследования динамических свойств скользящего контакта.

3.4. Выводы.

Глава 4. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА КОММУТАЦИИ КОЛЛЕКТОРНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

4.1. Математическая модель процесса коммутации машин постоянного тока.

4.2. Геометрические особенности обмоток машин постоянного тока и автоматизация процесса построения математической модели коммутации на ЭВМ.

4.3. Математическое моделирование процесса коммутации коллекторных электрических машин и выработка рекомендаций по повышению их коммутационной устойчивости.

4.4. Выводы.

В настоящее время в нашей стране большое внимание уделяется повышению уровня качества и надежности электромеханических систем, производимых промышленностью. Наряду с необходимостью повышения эффективности производства остро стоит проблема обеспечения требуемых эксплуатационных свойств производимых изделий уже на стадии их проектирования.

Одним из направлений современного электромашиностроения является разработка и производство машин постоянного тока (МПТ). Несмотря на присущие им недостатки, коллекторные МПТ обладают хорошими регулировочными свойствами как по якорю, так и по возбуждению и поэтому широко используются современной промышленностью. Можно утверждать, что в тех областях применения, где требуется регулирование частоты вращения и большая перегрузочная способность, трудно найти замену МПТ.

Главной проблемой, с которой приходится сталкиваться как разработчикам, так и производителям МПТ, является проблема обеспечения коммутационной устойчивости во всех режимах работы. С увеличением электромагнитных нагрузок, диапазона регулирования угловой скорости вращения решение проблемы коммутационной устойчивости МПТ становится все более затруднительным. Это связано прежде всего с тем, что процесс коммутации характеризуется большим числом взаимосвязанных факторов, многие из которых трудно поддаются математическому описанию. Поэтому до настоящего времени разработка МПТ с заданными коммутационными свойствами требует последующего экспериментального уточнения и настройки коммутационных параметров.

В настоящее время при разработке и проектировании МПТ расчеты коммутации осуществляются по инженерным методикам, учитывающим среднюю реактивную ЭДС. Материалы контактной пары выбираются на основании субъективной информации о коммутирущей способности щеток. В условиях ужесточения требований к повышению коммутационной устойчивости МПТ такой подход не приемлем. Необходимо искать другие пути решения указанной проблемы. Так уже при разработке МПТ требуется полное моделирование процесса коммутации с учетом как можно большего количества факторов, включая процессы контактного слоя. Для этого необходимы модели коммутационных процессов МПТ, которые включают в себя как можно более полное описание явлений скользящего контакта.

До настоящего времени как в нашей стране, так и за рубежом проводятся исследования коммутации. Основополагающими в этой области являются труды: В.Д.Авилова, М.Ф.Карасева, В.В.Прусс-Жуковского, А.И.Скороспешкина, В.П.Толкунова, В.В.Фетисова и др.

Одной из важнейших составляющих общей задачи проблемы исследования и моделирования коммутации является описание всего многообразия электрофизических свойств скользящего контакта. В этой области автором использовались работы Р.Ф.Бекишева, П.С.Лившица, М.Ф.Карасева, А.И. Скороспешкина.

Однако многие вопросы в области повышения коммутационной устойчивости коллекторных машин постоянного тока остались нерешенными. В частности, большое количество разработанных критериев, как коммутационной напряженности МПТ, так и искрообразования подчас противоречат друг другу. При моделировании процесса коммутации используются вольтампер-ные характеристики скользящего контакта не в полной мере отражающие его электрофизические свойства. Именно этим объясняются трудности применения теоретических результатов исследования коммутации при производстве МПТ.

В этой связи очевидна необходимость проведения дальнейших исследований процесса коммутации. В частности разработка математических моделей процесса коммутации, уточняющих описание коммутационных циклов МПТ за счет учета электрофизических свойств скользящего контакта, позволит осуществлять правильный выбор контактной пары и режимов ее работы уже на стадии проектирования.

Таким образом, задача повышения коммутационной устойчивости МПТ за счет использования при проектировании уточненных моделей коммутации актуальна и является основной задачей диссертационной работы.

Основные результаты работы получены и использованы в ходе выполнения в 1984 -2004 г.г. плановых НИР и договоров о творческом сотрудничестве между СамГТУ и ОАО «Псковэлектромаш», ОАО «Завод им. А.М.Тарасова», проводившихся при непосредственном участии автора.

Цель работы и задачи исследования

Целью работы является повышение коммутационной устойчивости коллекторных машин постоянного тока на базе разработки математических моделей процесса коммутации, учитывающих электрофизические свойства скользящего контакта, позволяющих уже на стадии проектирования МПТ осуществлять правильный выбор параметров коммутирующего контура с учетом электрофизических процессов контактного слоя.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:

1. Разработать физическую и математическую модели процессов контактного слоя, отражающие все многообразие его электрофизических свойств и позволяющие рассчитать вольтамперные характеристики скользящего контакта, с учетом его квазидинамических свойств;

2. Провести экспериментальные исследования скользящих контактов на установках и в реальных машинах постоянного тока с целью определения параметров математических моделей и проверки их адекватности;

3. Разработать алгоритмы формирования структуры математической модели процесса коммутации для различных типов машин на основе систем дифференциальных уравнений, учитывающих реальные электрофизические процессы контактного слоя;

4. Провести экспериментальные и аналитические исследования адекватности предлагаемой модели процесса коммутации;

5. Провести численные исследования модели процесса коммутации с целью выявления влияния конструкционных параметров скользящего контакта на коммутационную напряженность коллекторных электрических машин.

Методы исследования

Поставленные задачи решались с использованием основных положений теории электрических машин, методов компьютерного моделирования и экспериментальных методов исследования на макетных и опытных образцах.

При разработке математических моделей для анализа статических и динамических процессов скользящего контакта использована теория перко-ляции, а для моделирования процесса коммутации применен математический аппарат дифференциального исчисления.

Адекватность разработанных моделей осуществлялась экспериментальной проверкой с привлечением методов идентификации и сопоставительного анализа.

Научная новизна

Научная новизна работы представлена теоретическими и экспериментальными исследованиями, основное содержание которых отражено в следующих рассмотренных и решенных задачах:

1. Разработаны физическая и математическая модели скользящего контакта, позволяющие на основе электрофизических свойств контактных материалов определить электрические свойства конкретной скользящей контактной пары.

2. Разработана методика экспериментального определения параметров модели скользящего контакта для конкретных пар.

3. Разработаны алгоритмы формирования структуры математической модели процесса коммутации для различных типов МПТ на основе системы дифференциальных уравнений, учитывающей электрофизические процессы контактного слоя.

4. Разработан интегральный критерий, базирующийся на функции чувствительности решения системы дифференциальных уравнений СДУ коммутации к малым приращениям величины коммутирующего поля, позволяющий сравнивать коммутационную напряженность различных МПТ и осуществлять обоснованный выбор контактных пар, обеспечивающих наилучшие условия коммутации для конкретной МПТ.

Практическая ценность

1. Использование разработанных физической и математической моделей скользящего контакта позволяет обеспечить определение электрофизических свойств конкретных контактных пар на стадии проектирования МПТ за счет учета основных механизмов токопрохождения. Разработанная численная модель позволяет учесть как свойства материалов контакта, так и условия его работы при определении статических и динамических вольтамперных характеристик. На основе проведенных исследований получены параметры контактных пар, широко используемых при производстве МПТ средней мощности.

2. Использование модели механизма токопрохождения контактного слоя, учитывающей условия дугообразования в скользящем контакте, позволяет определить момент возникновения искрения при расчетах зон безыскровой работы.

3. Разработанная система моделирования позволяет формировать и исследовать коммутационные процессы конкретной МПТ с учетом геометрических параметров магнитной системы, коллекторно-щеточного узла, обмоточных данных и электрофизических свойств применяемых контактных пар.

4. На основе теоретических и экспериментальных исследований электрофизических свойств скользящего контакта и процесса коммутации разработаны рекомендации по выбору контактных пар с повышенными коммутационными свойствами для конкретных МПТ.

Результаты исследований используются на предприятии ОАО «Пско-вэлектромаш», ОАО «Завод им. А.М.Тарасова» в процессе производства коллекторных МПТ, а также в учебном процессе в СамГТУ при курсовом и дипломном проектировании.

Реализация работы

Работа выполнена в Государственном учреждении высшего профессионального образования «Самарский государственный технический университет» на кафедре «Электромеханика и нетрадиционная энергетика».

Основные результаты исследований, выводы и рекомендации, содержащиеся в диссертационной работе, используются при разработках МПТ на предприятии ОАО «Псковэлектромаш», г. Псков, ОАО «Завод им. А.М.Тарасова», г. Самара, а также в учебном процессе в СамГТУ при курсовом и дипломном проектировании.

Апробация работы

Основные положения работы доложены и обсуждены на:

- республиканской научно-технической конференции, Харьков, 1984г.,

- всесоюзном научно-техническом совещании, Ленинград, 1986г.,

- научно-технической конференции «Современные тенденции в развитии и конструировании коллекторных машин постоянного тока», Омск,1993г.,

- международной научно-технической конференции "Надежность и качество в промышленности, энергетике и на транспорте", Самара, 1999г.,

- научных семинарах кафедры "Электромеханика и нетрадиционная энергетика", СамГТУ, 1987-2006г.

Основные положения, выводы и рекомендации работы нашли применение при производстве коллекторных МПТ на предприятиях: ОАО «Псковэлек-тромаш», ОАО «Завод им. А.М.Тарасова», СПКТБ «Псковэлектромаш», г.ГТсков, ОАО «Островский завод электрических машин», г.Остров.

Публикации

Основные результаты работы отражены в 21 печатной работе /56, 57, 58,63, 64, 65, 89, 90,91,106,107, 108,109,110, 111, 112,113,114,115, 116,117/, в том числе получено 6 авторских свидетельств.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Совокупность математических моделей процесса коммутации, включая механизмы токопрохождения в контактном слое, позволяющая осуществлять прогнозирование коммутационных свойств МПТ на стадии проектирования.

2. Программный комплекс, позволяющий осуществлять моделирование процесса коммутации при рациональном проектировании МПТ с повышенными коммутационными свойствами.

3. Результаты экспериментальных исследований скользящего контакта и коммутационной напряженности коллекторных МПТ, подтверждающие правильность теоретических выводов и позволяющие рекомендовать разработанные компьютерные программы при моделировании процесса коммутации.

4. Новые технические решения, предложенные автором и защищенные авторскими свидетельствами в области исследования и повышения коммутационной устойчивости коллекторных МПТ.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и приложения. Основная часть работы изложена на 205 страницах машинописного текста, иллюстрирована рисунками и 4 таблицами. Библиографический список содержит 119 наименований.

Основные результаты и выводы

Основные научные и практические результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Разработаны физическая и математическая модели процессов контактного слоя, отражающие многообразие его электрофизических свойств и позволяющие рассчитать вольтамперные характеристики скользящего контакта с учетом его квазидинамических свойств;

2. На основании экспериментальных исследований на моделирующих установках и реальных МПТ определены параметры математической модели электрофизических процессов контактного слоя и подтверждена ее адекватность.

3. Разработана система моделирования процесса коммутации на основе численного решения дифференциальных уравнений, позволяющая формировать и исследовать коммутационные процессы конкретной МПТ в автоматическом режиме с учетом геометрических параметров магнитной системы, коллекторно-щеточного узла, обмоточных данных и электрофизических свойств, применяемых контактных пар.

4. Предложен интегральный критерий, использующий чувствительность решения системы дифференциальных уравнений СДУ коммутации к малым приращениям величины коммутирующего поля, позволяющий сравнивать коммутационную напряженность различных МПТ без их настройки на оптимальную коммутацию дополнительными полюсами и осуществлять для конкретной МПТ обоснованный выбор контактных пар с наилучшими условиями коммутации.

5. Предложены новые технические решения, обеспечивающие повышение коммутационной устойчивости МПТ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе достигнута поставленная цель и полностью решены поставленные задачи. Разработанные математические модели процесса коммутации, учитывающие электрофизические свойства контактных пар, могут быть использованы как при проектировании МПТ с целью уточнения расчетов коммутации, так и при численных исследованиях процесса коммутации новых МПТ.

1. Арнольд Е. Машины постоянного тока. Теория и исследование Текст./ Е.Арнольд, И. JTa-Kyp М.: Гостехиздат, 1931,496 с.

2. Arnold Е. Uber den Kurzschluss der Spullen und die Kommutation des Stromes eines Gleichstromankers Текст./ E Arnold, C. Mie. "ETZ", 1899, p. 97, 136,150.

3. Mauduit A. Experiment Theorieuntersuchung über Stromwendung. ParisTeKCT./ A. Mauduit "Dunot", 1912.

4. Рихтер Р. Электрические машины. Текст./ Р. Рихтер Т. 1. - М.: ОНТИ, 1935,597 с.

5. Рихтер Р. Обмотки якорей машин постоянного и переменного тока. Текст./ Р.Рихтер М.: ОНТИ, 1933, 126 с.

6. Шенфер К.И., Динамомашины и двигатели постоянного тока, Текст./ К.И. Шенфер Госэнергоиздат, 1937.

7. Dreifus L. Die Stromwendung grosser Gleichstrommaschinen. Teorie der Kommutierungen. Текст./ L. Dreifus Acta Polytechnica, Stokholm, 1954, 176 s.

8. Треттин К. Ток и напряжение в коротко-замкнутых виткахпри перекрытии щетками нескольких коллекторных пластин Текст./К.Третин Berlin, M 117а, Zeitschrift fur Elektrotechnik, 1948, H. 3-5.

9. Касьянов В.Т. Регулирование дополнительных полюсов машин постоянного тока Текст./ В.Т. Касьянов// Электричество.- 1934.- № 20.-с. 1-8.

10. Костенко М.П. Экспериментально-практический анализ коммутации машин постоянного тока.- За единые серии Текст./ М.: ОНТИ, 1936, вып. 2, с. 30-41.

11. Tielers G. A new aspect of commutation. Текст./ G.Tielers ASEA Journal Vasteraus, 1946,49 р.

12. Вегнер О.Г. Теория и практика коммутации машин постоянного токаТекст./ О.Г.Вегнер М.: Госэнергоиздат, 1961, 272 с.

13. Курбасов A.C. Основы энергетической теории коммутациимашин постоянного тока. Текст./ А.С.Курбасов// Электричество. 1962, № 7, с. 24-27.

14. Курбасов A.C. Об энергетической теории коммутации Текст./ А.С.Курбасов// Изв. вузов. Электромеханика. 1962, № 9, с. 1076-1083.

15. Карасев М.Ф., Новый метод исследования коммутации машин постоянного тока Текст./М.Ф.Карасев// Труды ТЭМИИТ, т. 9,1941, Томск.

16. Карасев М.Ф., Суворов В.П. Оценка искрения и контролькачества коллекторов электрических машин Текст./ М.Ф.Карасев// Электромеханика. 1962, № 7.

17. Карасев М.Ф. Оценка степени искрения щеток тягловых двигателей. . Текст./ М.Ф.Карасев, А.М.Трушков, В.Н.Козлов, В.А.Серегин// Электромеханика. 1965, № 6.

18. Карасев М.Ф. Индикатор искрения щеток коллекторных машин. . Текст./ М.Ф.Карасев, В.Я.Майстровой // Труды ТЭМИИТ. 1957, т. 24, с. 319.

19. Карасев М.Ф. Оптимальная коммутация в машинах постоянного тока. Текст./ М.Ф.Карасев, В.Н.Козлов // Электромеханика. 1965, № 6.

20. Карасев М.Ф. Оптимальная коммутация машин постоянного тока, Текст./ М.Ф.Карасев, В.М.Беляев, В.Н.Козлов, А.М.Трушков, В.Д.Авилов, С.В.Елисеев, В.А.Серегин, В.И.Сечин, В.Г.Черномашен-цев, В.В.Турнин М.: Транспорт, 1967.

21. Alger I.R. An analysis of D.-C. machinen commutation. . Текст./ I.R. Alger, D.T. Bueley // Trans. AIEE, 1957, № 37, pt. 3, p. 399.

22. Тарканьи M. Применение электронных вычислительных машин для анализа коммутации Текст./ М.Тарканьи, Т.Вард, А.Тустин// Экспресс информация. Электрические машины и аппараты,. 1963, № 5, с. 1-47.

23. Ототаке К. Теория коммутации и методы подсчета безискровой зоны больших машин постоянного тока Текст./ К.Ототаке // Перевод с япон. Ленинградское отделение торговой палаты. 1962, № 290, с. 47.

24. Wada S. Digital calculation of nospark zones of läge d.c. machines. . Текст./ S. Wada, K.Ototake// Trans. AIEE. Power Apparatus and Systems, 1963, vol. 65.

25. Севрюгин И.К. Аналитическое исследование безыскровой области коммутации машин постоянного тока. Текст./ И.К.Севрюгин// Сборник работ по вопросам электромеханики АН СССР, 1963, № 8, с. 259-269.

26. Дончев Д.С. Теоретические и экспериментальные исследования коммутационных параметров петлевых и лягушачьих обмоток якоря машин постоянного тока Текст./ Д.С.Дончев// Автореф. дис. на соиск. ученой степени канд. техн. Наук Харьков, 1966, (ХПИ).

27. Скороспешкин А.И. Расчет магнитного поля в зоне коммутации машин постоянного тока. Текст./ А.И.Скороспешкин, Э.Г.Чеботков, В.В.Трошин // Изв. вузов СССР. Электромеханика.- 1985, № 9, -с. 26-35.

28. Элкинс В.Я. Коммутация машин постоянного тока с учетом магнитной несимметрии Текст./ В.Я.Элкинс, Н.П.Волчуков // Изв. вузов СССР. Электромеханика. 1984, № 1, с. 78-82.

29. Синельников Е.М. Применение счетных машин непрерывного действия для исследования коммутации машин постоянного тока Текст./ Е.М. Синельников, А.Г. Назикян, В.В. Клейменов, В.Н. Чернявский. // Изв. вузов СССР, Электромеханика. 1960, № 10, с. 58-77.

30. Фетисов В.В. и др. Определение параметров схем замещения поперечной цепи машины постоянного тока Текст./ В.В. Фетисов,

31. Б.В. Сидельников, H.A. Малышевич //Изв. вузов СССР. Электромеханика. -1973, №5, с. 524-531.

32. Рогачевская Г.С. Учет коммутационных свойств машин постоянного тока в переходных режимах на этапе проектирования Текст./ Г.С.Рогачевская Г.С., Б.В.Сидельников // Изв. вузов СССР,Электромеханика.-1980, №8, с. 11-14.

33. Битюцкий И.Б. Актуальные проблемы коммутации машин постоянного тока большой и предельной мощности Текст./ И.Б.Битюцкий //Изв. вузов СССР. Электромеханика. 1985, № 9, с. 26-35.

34. Stiebler М. Ein Verfahrenzur Berechnung der Kommutierungsstrome und Burstenspannungen von Gleichstrommaschirmen Текст./M. Stiebler // Archivfiir Elektrotechnik. -1983. 66. № 5-6. c. 309-316.

35. Трушков A.M. Теоретические и экспериментальные исследования коммутации машин постоянного тока при множественном щеточном перекрытии Текст./А.М.Трушков// Труды ОМИИТ, т. 102, 1969.

36. Толкунов В.П. К вопросу расчета оптимальных коммутационных параметров машин постоянного тока с помощью ЭВМ Текст./ В.П.Толкунов, Ф.Т. Карпенко, В.И.Белошенко, З.М. Осетрова //Изв. вузов СССР, Электромеханика. 1974, № 1, с. 102-108.

37. Толкунов В.П. Энергетический критерий коммутации машин постоянного тока Текст./ В.П.Толкунов, Ф.Т. Карпенко, В.И.Белошенко, З.М. Осетрова //Изв. вузов СССР, Электромеханика. 1974, № 7, с. 720-723.

38. Толкунов В.П. Теория и практика коммутации машин постоянного тока Текст./ В.П.Толкунов М.: Энергия, 1979, - 224 с.

39. Прусс Жуковский В.В. О приближенном описании безыскровых зон машины постоянного тока Текст./ В.В. Прусс-Жуковский// Электричество. -1972, №10, с.35-38.

40. Антипов В.Н., Прусс Жуковский В.В. Расчет ширины зоны безыскровой коммутации машин постоянного тока Текст./В.Н.Антипов, В.В. Прусс-Жуковский// - Электротехника. - 1973, № 8, с. 19-23.

41. Иоффе А.Б. Тягловые электрические машины Текст./ А.Б. Иоффе М.: Энергия, 1965,232 с.

42. Хвостов B.C. Качество коммутации и выбор плотности тока под щетками Текст./ В.С.Хвостов// Электротехника. 1965, № 10, с. 51-54.

43. Хвостов B.C. Об учете свойств щеток при расчете качества коммутации Текст./ В.С.Хвостов // Изв. вузов СССР, Электромеханика. 1965, № 10, с. 1114-1122.

44. Авилов В.Д. Мощность в контакте на завершающей стадии коммутационного процесса Текст./ В.Д.Авилов, А.А.Рябцун // Научн. тр. Омского ин-та инж. ж.-д. транспорта. Омск, 1985, с. 36-40.

45. Linville Т. Commutation of large d. с. machines Текст./ T.Linville, G. Rosenberry // Trans. A1EE, 1952, vol. 71, pt 3, p. 326-334.

46. Zorn M. Vorausberechnung der Stromwendung und des Wendepolluftspaltes von Gleichstrommaschinen. . Текст./ M. Zorn Technischer Bericht, s. 4.

47. Zorn M. Verbesserung der Stromwendung von Gleichstrommaschinen durch Verbreiterung der Burstenauflage und Unterteilung des Wendepolluftspaltes. Текст./M. Zorn Technischer Bericht, M354, 1947, Bd VI, s. 4.

48. Kesawan H. Computers application in commutation calculationTeKCT./ H.Kesawan , H.Koenig Trans. A1EE, Februaiy, 1961, pt. 3.

49. Herzig В. Charakteristische Kenwerte der Endphase des Kommutierungsvargangs Текст./ B.Herzig // Elektrie. 1973, №12,s.662-665.

50. Swinnerton B.R.G. Arsing at Cupper Graphite Interface. . Текст./ B.R.G Swinnerton, M.J.B. Turner, J.E Thompson Conf. Commut. Rotat. Mach. London, 1964.

51. Дамм Э.К. Исследование коммутационной устойчивости машин постоянного тока малой мощности Текст./ Э.К.Дамм.: Дис. на соиск. ученой степени канд. техн. наук / Куйбышевский политехи, ин-т им. В.В.Куйбышева Куйбышев, 1971, 176 с.

52. Лившиц П.С., Скользящий контакт электрических машин Текст./ П.С.Лившиц М.: Энергия, 1974 - 272 с.

53. A.C. 1418851 СССР, МКИН 02 К 23/24. Способ настройки дополнительных полюсов коллекторных машин постоянного тока и устройство для его осуществления Текст./А.И.Скороспешкин,

54. А.Б.Немнонов, В.Р.Тарановский, П.М.Калужский (СССР). № 4224151/24-07; заявл. 16.02.87; Опубл. 23.08.88. Бюл. № 31.- с.252.

55. A.C. 1262629 СССР, МКИ Н 02 К 1/10. Индуктор электрической машины постоянного тока Текст./ А.И.Скороспешкин, В.В.Трошин, А.Б.Немнонов, В.Р.Тарановский, П.М.Калужский (СССР). № 3733826/24-07; заявл. 24.07.84; Опубл. 07.10.86. Бюл. № 37. -с.237.

56. A.C. 1688350 СССР, МКИ Н 02 К 1/10. Статор электрической машины постоянного тока Текст./ А.Б.Немнонов, В.Р.Тарановский, Э.Т.Галян и С.В.Макаров (СССР). № 4616569/07;заявл. 07.12.88; Опубл. 30.10.91. Бюл. №40.- с.215.

57. A.C. 458926 СССР, МКИ Н 02 К 13/14. Устройство для улучшения коммутации коллекторных электрических машин Текст./ В.В.Магидсон, Н.Г.Поляков, А.А.Колб (СССР). № 1961362/27-7; заявл. 25.09.73; Опубл. 30.01.75. Бюл. N4.

58. A.C. 462253 СССР, МКИ Н 02 К 13/14. Способ коммутации коллекторных электрических машин Текст./ В.В.Магидсон, Н.Г.Поляков,

59. A.А.Колб (СССР).-№ 1973453/27-7; заявл. 04.12.73; Опубл. 28.02.75. Бюл. N 8.

60. Чеботков Э.Г. и др. Применение коллекторных машин постоянного тока, регулируемых по каналу возбуждения, в системах управления технологическими процессами Текст./ Э.Г.Чеботков, Н.А.Елшанский,

61. B.Е.Антропов // Тез. докл. Всесоюзной научн. техн. конф."Динамические режимы работы электрических машин и электроприводов". Грозный, 1982.-с.116-117.

62. A.C. 1239790 СССР, МКИ Н 02 К 13/14. Устройство для улучшения коммутации коллекторных машин постоянного тока. Текст./ А.Б.Немнонов, В.В.Трошин, В.Р.Тарановский и П.М.Калужский (СССР). № 3780369/24-07; заявл. 26.06.84; Опубл. 23.06.86. Бюл. N 23.

63. A.C. 1275659 СССР, МКИ Н 02 К 13/14, 23/22. Коллекторная электрическая машина с устройством улучшения коммутации. Текст./

64. A.И.Скороспешкин, В.В.Трошин, А.Б.Немнонов, В.Р.Тарановский и

65. B.П.Кочетков (СССР). № 3884084/24-07; заявл. 15.04.85; Опубл. 07.12.86. Бюл. N 45.

66. Shobert Е. Electrical Resistance of Carbon Brushes on Copper Rings, . Текст./E.Shobert// AJEE, Transactions, pt,3-A,1954.

67. Holm E Contribution to the Theory of the Contact between a Carbon Brush and a Copper Collector Ring Текст./ E.Holm // Journal of Applied Physics, vol. 28,1957, №10.

68. Schultze Hans A., Beitrag zum dinamischen Verhalten von Schlifkontakten, . Текст./ A. Schultze ETZ-A,8,1964.

69. Soper P.F., Carbon-Brush Contact Phenomena in Electrical Machinery Текст./P.F. Soper// Proc. Inst. El. Engineers, v.96,pt 2,№52,1949.

70. Хольм P. Электрические контакты Текст./ Р.Хольм И.Л., 1961-464 с.

71. Мерл В. Электрический контакт. Теория и применение на практике Текст./ В.Мерл ГЭИ, 1962,79 с.

72. Шоберт Е. 1,11 Уголь, графит и контакт Текст./ Е.Шоберт// IEEE Trans, Parts, Hybrids and Packag, 1976,12, №1, c.62-74.

73. Shaelchlin W. Contact Resistance of Electric switching Apparatus Текст./ W. Shaelchlin The Electrical Journal, 1928, №8,386 p.

74. Wollenek A. Stromfaden Kontaktmodell Elektrotechnik und Maschinenbau Текст./A. Wollenek Jahgang, 88, Wien, Dezember, 1971, neft. 12, s. 523-527.

75. Ere A., Westhoff Текст./ A.Erc// ETZ-A, 1964, №8, s.231.

76. Gruber E. Механический и электрический контакт между шероховатыми поверхностями Текст./ Е. Gruber Е. // ETZ, №21,А,1959.

77. Холмицкий О.В. О площади соприкосновения загрязненных поверхностей контактов Текст./ О.В. Холмицкий // Изв. Вузов. -Электромеханика, 1973, №7.

78. Mayeur R., О падении напряжения в месте соприкосновения у скользящих угольных контактов Текст./ R. Mayeur // Revue Gen.de L'El-te,mars,1958,t.67(161-179).

79. Mayeur R., Mecanisme du frottement des contact glissants en charbon, Revue Gen Текст./ R. Mayeur// de L'El-te, octobre,1961,t.70(483-502).

80. Mayeur R., La chute de tension au contact, le frottement et l'usure des contacts glissants en charbon Текст./ R. Mayeur. Revue Gen.de L'El-te, mai,1964,t.73(257-269).

81. Шротер Ф. Переходное сопротивление скользящего контакта Текст./ Ф.Шротер. ETZ-A, 1955,76, с.498-503.

82. Шротер Ф. К теории проводимости скользящего контакта Текст./ Ф.Шротер. ETZ - А, 1958,79 с.

83. Куцоги Е. Полупроводниковая теория переходного контакта электрических машин Текст./ Е.Куцоги// Jngenier Digest, 1965, № 4, с. 65-70.

84. Бекишев Р. Ф. Исследование поверхностных пленок коллекторов электрических машин Текст./ Р.Ф.Бекишев, Б.И.Костылев,

85. A.И.Скороспешкин. Изв. ТПИ, Томск, 1971, т. 212, с.397-405.

86. Vollkmann W., Halbleitroffekte beim Kohlebürsten- Gleitkontakt Текст./ W. Vollkmann. ETZ-A, Bd.89(1968), h.17.

87. Эфрос A.JI., Физика и геометрия беспорядка Текст./ А.Л.Эфрос. М.: Наука. 1982,176с.

88. Шкловский Б.И. Электронные свойства легированных полупроводников. Текст./ Б.И. Шкловский, А.Л. Эфрос. М.:Наука,1979. 416 с.

89. Скороспешкин А.И. Скользящий контакт как стохастическая неоднородная многофазная система Текст./ А.И. Скороспешкин,

90. B.Р.Тарановский, Н.В. Генералов. Тезисы докладов Всесоюзн. н-т совещания, Ленинград, 1986.

91. Моро У. Микролитография Текст./ У.Моро. В 2-х ч. Ч. 1: Пер. с англ.- М.: Мир, 1990.-605 с ил.

92. Gook L.D. The meaning of commutator film. Текст./ L.D. Gook // Iron and Steel Engineer, 1953, VI,vol.30,№ 6, p.74-83.

93. Бекишев Р.Ф. Исследование физических свойств скользящего контакта коллекторных электрических машин Текст./ Р.Ф.Бекишев. Дис.на соиск.учен.степени канд.техн.наук (Томский политехн.ин-т).- Томск, 1969197 с.

94. Лившиц П.С. Щетки электрических машин Текст./ П.С.Лившиц. -М.: Энергоатомиздат, 1989.-80 С. ил.

95. Козлов A.A. Исследование механики скользящего контакта коллекторных электрических машин Текст./ А.А.Козлов. Дис.на соиск.учен.степени канд.техн.наук. Куйбышев, 1973-220 с.

96. Козлов A.A. Расчет и исследование механико-геометрических характеристик скользящего контакта электрических машин. Текст./ A.A. Козлов, С.М. Белохвостиков. В сб. науч. труд.: Скользящие электрические контакты. -М.:Радио и связь., 1988., с. 42-43.

97. Турчак Л.И. Основы численных методов. Текст./Л.И.Турчак // Учеб. пособие.-М.:Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987,- 320 с.

98. ФренкельЯ.И. Теория электрических контактов между металлами. Текст./ Я.И.Френкель// Журнал экспериментальной и теоретической физики. 1964, т. 16. вып.4, с.316-325.

99. Гальперин Б.С. К вопросу о проводимости электрического контакта. Текст./ Б.С.Гальперин// Журнал технической физики. 1952, т.22. вып.9, с.1513-1517.

100. Good R. Field Emission, in. Текст./ R., Good, Jr., E. W. Muller : Handbuch der Physik (S. Flügge,Ed.) Vol.21, Springer-Verlag, Berlin, pp. 176-231, 1956.

101. Бермант А.Ф. Краткий курс математического анализа для втузов. Текст./ А.Ф. Бермант, И.Г. Араманович. M., 1967 г., 736 е., илл.

102. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. Текст./ Ю.П.Райзер : Учеб. руководство. М.: Наука. Гл. ред. физ. мат. лит., 1987.-592 е., ил.

103. Binder К. Beitrag zuz Dynamik des Kontaktes Kohlenbürste Lamell. Текст./ К. Binder// ETZ-A, 1961, № 2.

104. Hellmund R.E. Sparking Under Brushes of Commutator Machines. Текст./ R.E Hellmund, L.R.Ludwig, // El. Engng, 1935.

105. A.C. 1297147 СССР, МКИ HOIR 39/40. Щеточно-коллекторный узел электрической машины. Текст./ А.Б.Немнонов, В.В.Трошин, В.Р.Тарановский, П.М.Калужский (СССР).- №3933646/24-07; заявл. 26.07.85; Опубл. 15.03.87. Бюл. №10. с. 247

106. Скороспешкин А.И. Механизм контактирования пары коллектор щетка Текст./ А.И.Скороспешкин, Г.И.Цопов, В.Р.Тарановский //Тезисы докладов Республиканской н-т. конференции, Харьков, 1984.

107. Воронин С.М. Обоснование величины контрольного допуска на биение коллектора в динамике для авиационных машин постоянного тока Текст./ С.М.Воронин, А.Б.Немнонов, В.Р.Тарановский; Деп.№113-эт85,-М.:Информэлектро,-1985.-с9.

108. Скороспешкин А.И. Характеристики контактных пар с электрорафитированными щетками в машинах постоянного тока серии 2П Текст./ А.И.Скороспешкин, В.Р.Тарановский, В.П.Кочетков //Тезисы докладов Областной н-т. конф.- КптИ.- Куйбышев.- 1990.

109. Тарановский В.Р. Применение дифференциальных преобразований для моделирования процесса коммутации на ЭВМ Текст./ В.Р. Тарановский//

110. Деп. в Информэлектро.- №140-эт90,-М.,-1990. -16 с.-Библиогр. ВИНИТИ, 1991.-№5.- с. 94.

111. Скороспешкин А.И. Новые положения теории коммутации коллекторных электрических машин Текст./ А.И.Скороспешкин, В.Р. Тарановский// Вестник УГТУ, 4.2: Электромеханика и электротехнологии.-Екатеринбург.- 1995.

112. Скороспешкин А.И. Геометрические особенности обмоток машин постоянного тока и автоматизация процесса построения математической модели на ЭВМ Текст./ А.И.Скороспешкин, В.Р.Тарановский, В.А.Игнатьев // Вестник УГТУ УПИ.- Екатеринбург,- 2000.

113. Хоровиц П. Искусство схемотехники Текст./ П.Хоровиц, У.Хилл Пер. с англ. - М.:Мир,2003.-704 с.

114. Карасев М.Ф. Коммутация коллекторных машин постоянного тока Текст./ М.Ф. Карасев -М.- Госэнергоиздат, 1961.- 224 с.