автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.01, диссертация на тему:Научно-методологические основы расчета и проектирования систем токосъема электрических машин

На правах рукописи

ЗАБОИН Валерий Николаевич

НАУЧНО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАСЧЕТА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ ТОКОСЪЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Специальность 05.09.01 - электромеханика и электрические аппараты

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт - Петербург 2003 г.

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»

Официальные оппоненты: - доктор технических наук, профессор

Коськин Юрий Павлович, доктор технических наук, профессор Филиппов Юрий Александрович, доктор технических наук, профессор Рябинин Игорь Алексеевич.

Ведущая организация: - ОАО «Электросила», Санкт-Петербург

Защита диссертации состоится 17 октября 2003 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.229.11 при государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет» по адресу: 195251, С.-Петербург, Политехническая ул. 29, гл. зд., ауд. ?_£/

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет».

Автореферат разослан 10 сентября 2003 г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета к.т.н., доцент

Попков Е.Н.

гоо 5-М

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

/ Актуальность темы. Твердощеточные системы токосъема с контактными кольцами (ТСТ) являются одним из важнейших элементов конструкции мощных электрических машин различного назначения, включая турбо- и гидрогенераторы, а также сверхпроводниковые и ферромагнитные униполярные электрические машины. От надежности работы этих систем во многом зависит эксплуатационная надежность машин в целом. Достаточно отметить, что на долю щеточно-контактного аппарата турбогенераторов от 200 до 800 МВт приходится до 20% отказов и до 30% часов простоя генераторов на ремонт. Применение бесщеточных систем возбуждения не позволяет снять остроту проблемы, поскольку частота отказов бесщеточной системы равна частоте отказов ТСТ, а соответствующее время простоя на ремонт даже больше. Кроме того, использование двойного «горячего» или «холодного» резервирования статического тири-сторного преобразователя, а также применение приборов мониторинга и диагностики позволяют существенно повысить эксплуатационную надежность ТСТ по сравнению с бесщеточными системами. Особо важно подчеркнуть, что создание многих машин нового поколения, в частности униполярных, просто невозможно без разработки для них ТСТ на токи до 100-120 кА и скорости скольжения контактных пар до 100-150м/с. Поэтому поиск путей повышения эффективности и надежности как существующих, так и вновь создаваемых сильноточных и многощеточных систем токосъема является актуальным и представляет собой сложную научно-техническую проблему, требующую комплексного рассмотрения целого ряда расчетно-теоретических, исследовательских и проектно-конструкторских задач. Значительный вклад в решение этих задач внесли зарубежные и отечественные исследователи Mayeur R, Neukirchen J., Holm R., McNab I.R., Johnson J.L, Bryant M.D., Everett J.E., Castevens J.M, Lee P.K,, Reichner P, Аврух В.Ю., Бекишев Р.Ф., Белый B.A., Брауде Л.И., Бо-розинец Б.В., Брон О.Б., Глускин А.Я., Григорьев A.B., Давидович Я.Г., Дридзо М.Л., Дружинин Г.В., Зайчиков В.Г., Зиннер Л.Я., Калашников В.К., Козлов A.A., Кончиц В.В., Копылов И.П., Косыгин Ю.П., Круглин В.А., Кузнецов Н.Л., Лирин В.Н., Лифшиц П.С., Маслов В.В., Мешков В.В., Мышкин Н.К., Нэллин

В.И., Новицкий В.Г., Платов B.C., Плохов И.В., Понамарева A.A., Родионов Ю.А., Ростик Г.В., Рубинраут A.M., Рябинин И. А., Савкин В.Г., Скороспешкин

A.И., Токарев Б.Ф., Туктаев И.И., Фиалков A.C., Филиппов Ю.А., Харитонов

B.В., Хлыстов М.Ф., Хуторецкий Г.М., Цветков В.А., Шабаев Р.К., Юков Э.М. и др.

Однако, несмотря на большое число опубликованных в печати работ, до настоящего времени отсутствуют научно обоснованные подходы к расчету и оптимизации параметров систем токосъема, прогнозированию их технического состояния и надежности. Не решены задачи оценки тепловой напряженности элементов неоднородного и несимметричного скользящего электрического контакта, расчета электродинамических усилий, действующих на эти элементы при наличии сильного магнитного поля в зоне токосъема. Практически не ведутся работы по математическому моделированию электрических, тепловых, физико-химических и триботехнических процессов в скользящем контакте (CK). Нуждаются в уточнении и даже пересмотре некоторые положения современной теории CK.

Решение указанных задач позволит значительно улучшить качество проектирования систем токосъема для электрических машин различного назначения и, в конечном итоге, повысить их эксплуатационную надежность и снизить соответствующие затраты на обслуживание и ремонт. Поэтому тема настоящей диссертационной работы является актуальной. В ней обобщены результаты многолетней деятельности группы сотрудников кафедры «Электрические машины» под руководством и при непосредственном участии автора, проводимой по целевой комплексной программе «Электрооборудование» (п.01.05 и п. 02.03) и программе 0.14.02 «Создать новые виды электротехнического оборудования с использованием явления сверхпроводимости» (приказ Минэлектротехпрома СССР и Минвуза РСФСР №726/671 от 17.11.83), направлению 8.2 научно-технической программы «Повышение надёжности, экономичности и экологич-ности электроэнергетической системы России» (1993-1995), грантам Минобразования РФ в области энергетики и электротехники (1993-2003), заказами научно-исследовательских и промышленных предприятий (1980-1997).

Цель работы и задачи исследования. Основной целью диссертационной работы является разработка научно-методологических основ расчета и проектирования многощеточных и сильноточных систем токосъема электрических машин различного назначения на базе использования многофакторных мультипликативных математических моделей падения напряжения в системах и скорости износа их элементов.

Для достижения поставленной цели были решены следующие логически связанные и частично самостоятельные научно-технические задачи, которые и определяют укрупненную структуру работы:

1. Выполнен анализ режимов и условий работы ТСТ в электроэнергетических и в униполярных сверхпроводниковых и ферромагнитных электрических машинах.

2. Решены теоретические задачи определения сопротивления стягивания тока в электрическом контакте, расчета электродинамических сил, действующих на его элементы в сильном магнитном поле, оценки тепловой напряженности элементов неоднородного и несимметричного скользящего контакта.

3. Проведено расчетно-теоретическое исследование электрических, тепловых, физико-химических и триботехнических процессов в СК.

4. Разработаны и изготовлены физические модели, лабораторные стенды и установки для комплексных исследований характеристик СК и ТСТ в различных режимах и условиях их эксплуатации.

5. Проведены экспериментальные исследования электрических, тепловых и механических характеристик СК и ТСТ в экстремальных режимах их работы по току и скорости скольжения контактных пар.

6. Выполнен анализ статистической значимости влияния влажности, температуры и химического состава различных газовых сред на характеристики СК и ТСТ.

7. Исследовано влияние вида профилирования («нарезки») рабочей поверхности контактных колец на соответствующие коэффициенты теплоотдачи, токораспределение по щеткам, падение напряжения и скорость износа элементов турбогенераторных контактных пар.

8. Разработана методология многофакторного мультипликативного математического моделирования падения напряжения в системе токосъема А и и скорости износа ее элементов А И.

9. Определены мультипликативные математические модели вида Д£/(Лй)= С • 1щ • ^ • для различных контактных пар, применяемых в сильноточных и многощеточных системах токосъема электрических машин.

10. Предложена методология расчета и оптимизации параметров ТСТ по минимуму суммарных потерь в системе и (или) требуемому ресурсу ее эксплуатации.

11. Разработана методология оценки технического состояния и прогнозирования надежности систем токосъема электрических машин с учетом принципиальной множественности сменяющих друг друга режимов их эксплуатации.

Методы исследований. При решении указанных задач использовались аналитические и численные методы расчета взаимосвязанных трех- и двухмерных стационарных электрических и тепловых полей, методы математической статистики, теории планирования эксперимента и математического моделирования его результатов, векторной оптимизации параметров и количественной оценки надежности работы невосстанавливаемых элементов систем с постепенными отказами.

Научная новизна. Научной новизной обладают:

1. Общее аналитическое выражение для определения сопротивления стягивания тока в электрическом контакте с учетом реальной геометрии его элементов и размеров, формы и вероятностного характера положения сс-пятна проводимости на расчетной поверхности контактирования.

2. Расчетно-теоретический анализ и экспериментальные исследования электродинамических сил, действующих на элементы скользящего контакта в магнитном поле, и выражения для определения максимальных значений составляющих этих сил.

3. Обобщающие выражения для оценки тепловой напряженности элементов неоднородного по электрическим и теплофизическим параметрам электрическо-

го контакта, позволяющие рассчитать максимальную температуру внутри элемента с меньшей теплопроводностью и температуру его контактной поверхности с учетом соотношения суммарных электрических и механических потерь в контакте.

4. Тепловые схемы замещения неоднородного СК для оценки на стадии проектирования систем токосъема тепловой напряженности элементов контактной пары при любом характере распределения в них тепловых источников и различных условиях теплообмена на поверхностях охлаждения.

5. Методология трехфакторного мультипликативного математического моделирования падения напряжения в системе токосъема и интенсивности износа ее элементов на основе применения разработанных ортогонально-ротатабельных нормированных несимметричных матриц планирования эксперимента по точкам на сферической поверхности факторного пространства независимых переменных.

6. Методология векторной оптимизации числа щеток Лг„, и усилия нажатия на них в системе токосъема по минимуму суммарных потерь в ней и (или) требуемому ресурсу ее эксплуатации на базе использования полученных в работе мультипликативных математических моделей Д£/(Ай)= С • ■ ^ • УЦ.

7. Методология оценки технического состояния и прогнозирования надежности работы системы токосъема и ее элементов с учетом принципиальной множественности режимов их эксплуатации, основанная на статистической линеаризации высоты щетки А линейной веерной функцией времени и использовании принципа практической достоверности случайного события.

Практическая ценность. Практическую ценность представляют:

1. Разработанные научно-методологические основы расчета и проектирования многощеточных и сильноточных систем токосъема электрических машин различного назначения, компьютерная реализация которых позволяет эффективно и с наименьшими затратами времени оптимизировать параметры и прогнозировать эксплуатационную надежность любых систем на стадии их проектирования.

2. Экспериментально определенные мультипликативные математические модели Ai/(Ah)= С ■ ■ -УЦ для турбогенераторных контактных пар с учетом вида профилирования рабочей поверхности контактных колец, а также для ряда принципиально новых контактных пар, перспективных для применения в сильноточных и многощеточных системах токосъема электрических машин нового поколения.

3. Разработанные и защищенные авторскими свидетельствами элементы конструкции сильноточных систем токосъема, а также устройства, обеспечивающие стабильную и надежную их работу.

4. Практические рекомендации по повышению эффективности и надежности работы вновь создаваемых и модернизируемых систем токосъема различных электрических машин, позволяющие, в конечном итоге, повысить эксплуатационную надежность машин в целом и сократить затраты на их обслуживание и ремонт.

Материалы диссертационной работы были использованы рядом научно-исследовательских, проектно-конструкторских и промышленных предприятий' (ВНИИ Электромашиностроения, «Электросила», «Ленэнергоремонт» и др.) при модернизации существующих и проектировании новых систем токосъема электрических машин различного назначения.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на International Scientific Conference Power and electrical engineering (Riga, 2002), Российской научно-практической конференции «Проблемы создания и эксплуатации электрических машин, электрофизической аппаратуры и высоковольтной техники» (С.-Петербург, 2001), Международном Бизнес-Форуме IBT-XXI (С.-Петербург, 1999), Fourth Internatioal Conference on Unconventional Electromechanical and Electrical Systems (St. Petersburg, 1999), I Всероссийской научно-технической конференции «Фундаментальные исследования в технических университетах» (С.-Петербург, 1997), Российской научно-технической конференции «Инновационные наукоёмкие технологии для России» (С. Петербург, 1995).

Публикации. По материалам диссертации получено 4 авторских свидетельства и опубликовано 27 печатных работ (из них 6 без соавторов) и 26 отчетов о НИР и грантах Минобразования РФ.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 316 страницах текста и содержит 5 разделов, заключение, 54 рисунка, 23 таблицы, список использованной литературы из 300 наименований и 2 приложения (акты об использовании результатов работы).

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ В первом разделе обоснована актуальность работы, рассмотрены режимы и условия эксплуатации систем токосъема в различных электрических машинах, а также требования, предъявляемые к этим системам, выполнен анализ публикаций по теме диссертации, дана общая характеристика научно-технической проблемы, определены цель и основные задачи работы.

Во втором разделе диссертации решаются спорные или ранее не рассматриваемые задачи общей теории скользящего электрического контакта. Представлены результаты расчетно-теоретических исследований электрических, тепловых, физико-химических и триботехнических процессов в СК.

Так, на основе решения трехмерного стационарного электрического поля растекания тока в проводящем параллелепипеде с геометрическими размерами дх/хй получено выражение для определения его полного сопротивления в виде: _ рй р/ » (-1)" ( л Л .( я еЛ ( 71

/?„= — + £ • Щ п-И ■ ЯИ П—-Г ■ С1

Ш е,71 а«=1 п2 V / 2)

ра £(-1Г ,( 71Л . ( яеП ( 71 + 2, —т~'Щ т~" т— \-соя т—-е,ГГ„и тп \ а ) \ а 2) \ а

(-1Г" .th

3 il2 22

Ex£-¡n m=in=imny¡n a +m t

njj +í m— | h

x sin, w—— I • cosí n—x.. ■ siri m—— . cos\ m—yr L (1)

К t 2) { t V { a 2) I, az)

где сумма всех слагаемых в правой части, кроме первого, представляет собой наиболее общее аналитическое выражение для расчета сопротивления стягивания электрического контакта Rc - добавочного сопротивления, обусловленного

искривлением (стягиванием) линий тока в элементах контактной пары к прямоугольному a-пятну проводимости с размерами EiX£2 и координатами его центра х£и yzна расчетной («кажущейся») поверхности контактирования Аа. В инженерной практике для расчета Rc широко используется выражение Р.Хольма Rcx~ р/4а для определения сопротивления длинной области стягивания в одном из двух симметричных, полубесконечных контактных элементов при наличии круглого a-пятна проводимости радиуса а на контактной поверхности, то есть полученное без учета геометрии контактных элементов и расположения ос-пятна проводимости на поверхности Аа. Для оценки возможной при этом погрешности достаточно из (1) найти выражение для Rcl единичного куба (а = t = h =1 м, р = 1 Омм), у которого квадратное пятно проводимости (£)= е2= е) расположено в центре нижней (рабочей) грани (xe=j>s=0.5). Это выражение в относительных единицах имеет вид:

2 sin пле 2 i sin тле ■ sin пле

Z—-Г, , (2)

ел л=1 n е л т=1л=1 тп\п +т Расчетно-теоретический анализ (1) и (2) с использованием современных

компьютерных технологий показал, что в случае действительно длинного стягивания при е_< 0.01 Rci= V-JnS , а расхождение между RcX и Дс1 стремится к пределу, равному 4/я. Кроме того, при перемещении пятна проводимости по контактной поверхности Rcl может возрасти еще почти на 80%. Поэтому, вводя в рассмотрение координатный коэффициент увеличения Rc - kh-Rcl/Rclmm и учитывая его вероятностный характер, можно вместо формулы Р.Хольма рекомендовать использовать выражение

«■-"••■TÍS^fs- <3)

где среднее значение ккср принято равным его верхней доверительной границе 1.23 при уровне значимости 0.05 (Рд =95%), a S - площадь пятна проводимости произвольной формы.

Выражение (3) было использовано в работе для оценки средних контактных давлений р, числа п и размеров еп пятен проводимости на поверхности Аа

по опытным значениям сопротивления стягивания щеточного контакта lie up, и усилия нажатия на щетку FUI для различных контактных пар. Эта оценка показала, что р растет пропорционально и, деформация эквивалентного микровыступа на Аа является упругой, а реальных - упруго-пластической. Максимальное значение п у турбогенераторных контактных пар не превосходит 6-8, их эквивалентный геометрический размер е„ составляет 100 - 150 мкм, а суммарная площадь контактирования Sb=n-S„ в несколько тысяч раз меньше площади «зеркала» щетки Sa = сШ и не зависит от нее. Сделанная оценка является приближенной, так как Sh и соответствующая величина сопротивления стя-

гивания Яс т зависят не только от Рщ, но и от других, аналитически трудно учитываемых факторов - тока через щетку 1Щ, скорости скольжения контактных пар Км механических возмущений различной природы, влажности ф0, температуры Т0, давления ра и химического состава окружающей газовой среды.

К небольшому числу аналитически решаемых задач относится расчет электродинамические взаимодействия между элементами конструкции скользящего электрического контакта. Пренебрегая силами Двайта и пинч-эффекта и используя концепцию бесконечно тонкой токовой нити, в работе было получено, что условием утраты радиальной степени свободы щетки является неравенство

а максимально значение силы трения может быть рассчитано по выражению -

где р и Ц) - коэффициенты трения щетки по поверхностям контактного кольца и обоймы щеткодержателя, ъ.Вх и Вц- составляющие магнитной индукции.

В разделе также получены выражения для оценки тепловой напряженности элементов неоднородного и несимметричного СК, необходимость которой обусловлена возможностью превышения температуры контактной поверхности Эа и температуры внутри щетки Зтвт значения температуры размягчения щеточного материала. При этом электрические и механические характеристики контак-

(4)

t

(5)

та, как известно, могут кардинально измениться.

В неоднородном симметричном скользящем электрическом контакте изотермическая поверхность с находится внутри элемента с меньшей теплопроводностью, и для определения характера распределения температуры в области стягивания тока необходимо, как показано в работе, интегрировать дифференциальное уравнение теплового баланса для локальных объемов ¥„, ограниченных двумя, отстоящими друг от друга на ¿/и, изотермическими поверхностями. При определении же только можно, полагая, что изотермическая поверхность 50 с Это, делит объем области стягивания тока в щетке на два объ-

ема с тепловыми сопротивлениями = с • }¥сщ и IVац = (1 - с)- №сщ, проинтегрировать граничное условие К.Неймана лишь на поверхности Бп-

где АЯ = АIV' -о X - электрическое сопротивление рассматриваемого

сщ сщ Щ

объема. В результате можно получить следующие выражения:

где к} =ХК /Хщ и кр=рк/рщ - соответственно коэффициенты тепловой и

теплонеоднородности контактной пары.

Выражения (7) и (8) представляют собой обобщенные уравнения для оценки тепловой напряженности элементов любого неоднородного по электрическим и теплофизическим параметрам электрического контакта В работе выполнен расчетно-теоретический анализ (7) и (8) для различных видов контакта при варьировании кх и кр с использованием профессиональной версии пакета прикладных программ решения задач матфизики ЕЬСиТ 4.2. Одновременно показано, что и уравнение Кольрауша - Хольма для определения $,„„, в одно-

1

'Щмех 5

(6)

электрической неоднородности, а кХр = (1 + кр )/(1 + кк ) - коэффициент электро

родном неподвижном электрическом контакте, и уравнение Егера для расчета Эщог на поверхности источника тепла, движущегося по полубесконечной поверхности, являются частными случаями (7).

Если вместо тепловых сопротивлений ввести соответствующие электрические сопротивления и учесть, что Кс=и2/Qэч, то можно (7) и (8) представить в виде:

9 =

К-U1

f

1 + к

Ар

8-ЬщРщ ' {l+kpf +2-ХщРщ{1 + кр)' 1 + кх '' 9 ^ К -U2 1+2-кд ° 2-ХщРщ {1 + кр)-(\ + кхУ

(9)

(10)

где кд = <2мех/Оз.-, - коэффициент соотношения потерь в контакте, а К (значение^ ) по Р. Хольму) может быть принят, как показали расчетные и экспериментальные исследования автора, равным для металлографитных и элекгро-

Таблииа 1 графитированных щеток

ЭГ2АФ стальные КК ЭГ2АФ медные КК мгсо стальные КК МГСО медные КК

Вт 150 150 26 26

Qjuex Вт 120 120 120 120

ft Вт 270 270 " 146 146

^лгах °C 462 189 226 57

9« °C 513 122 300 72

Qu, % 70 55 69 54

Qn % 40 10 40 10

йщ-L % 57 35 45 18

Q,; Вт 150 150 26 26

Qwex Вт - - - -

ft Вт 150 150 26 26

°С 269 164 40 24

9« °с 220 52 33 8

Q„ Вт - - - -

Qvtex Вт 120 120 120 120

ft Вт 120 120 120 120

Qfnax °с - - -

9a °с 315 75 270 65

.колец - 0.5+0.7. Наглядное представление о рас-

пределении температур и потерь по элементам различных контактных пар . дают представленные в -табл. 1 результаты расче-"тов по (9) и (10), полученные с использованием реальных значений ,=150 .Вт и £>„„-120 Вт в кон--тактной паре системы то' косъема турбогенератора ТВВ-320-2. Как видно из табл. 1, наиболее напря-. женными в тепловом от-

ношении являются турбогенераторные контактные пары, что обусловлено низкой теплопроводностью стальных контактных колец Лк = 50+70 Вт/м К, соизмеримой с теплопроводность щеток (ЭГ2АФ и 61 ЮМ) = 30+50 Вт/м-К. Доля отводимых при этом с боковой поверхности щетки потерь составляет (см. табл. 1) 57% от суммарных потерь в контакте, включая 70% электрических и 40% механических потерь. Уменьшить тепловую напряженность турбогенераторных контактных пар можно, как показано в работе, нанесением на стальную поверхность контактных колец тонкого слоя меди.

При выводе и анализе выражений (7)-(10) для расчета Ва и 9тах полагалось, что температура за областью стягивания тока Э„ и сопротивления теплоотдачи с поверхностей охлаждения щетки 1Уащ и контактного кольца равны нулю. Чтобы оценить допускаемую при этом погрешность, были выполнены расчет-но-теоретические и экспериментальные исследования коэффициентов теплоотдачи <Хщ и ак с указанных поверхностей при варьировании условий их охлаждения и отводимой мощности. Получены эмпирические зависимости ащ и ак от скорости скольжения контактных пар V,. и формулы для определения превышения температуры поверхностей охлаждения щетки 9т и КК Эак над температурой окружающей среды 90 -

А8« -1-Qэ"+QйTл-• (12>

110 • (1 + 0.09 • УК ]• пОк ■ Ък

Используя (9) - (12), было рассчитано распределение температур по элементам отрицательной группы из 48 щеток ЭГ2АФ системы токосъема турбогенератора ТВВ-320-2 при изменении Ук, представленное на рис.1. Видно, что температура наружных поверхностей элементов системы не отражает их внутреннюю тепловую напряженность, то есть ни 9ащ> ни 9Ш не имеют диагностического значения для оценки и Эн. Вместе с тем, 9ии, и 9а1 соизмеримы с Эт(„ и Эа, а поэтому пренебрегать и при определении 9та„ и 9а нельзя. Наиболее просто учесть и Шак при расчете и Эа можно по тепловой схеме замеще-

501 401 30< 201

9, Д 9 ; 1 6

4- ***

—1 j

1 I

1

/

i —ц- к

ния СК. В работе предложены тепловые схемы замещения (рис.2,а) и (рис.2,б) контактного элемента с «плавающим узлом» 0Шах и несимметричным охлаждением, а также тепловая схема замещения (рис.2,в) скользящей контактной пары для расчета температур поверхностей

охлаждения ее элементов Эа, 9о1 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 м/с Рис 1 Распределение температур по элементам и Определив 9а и ЭаЬ

системы токосъема при К (Qu») = var и

QM=conrt (1-9ач, 2 - Soj. , 3- А8тах , 4 - ДЭ„ , можно затем рассчитать &тах

J " » О ~ «а)

Действительно, из схемы рис.2,в следует, что тепловой поток, рассеиваемый с

© 9 9

а)

©

ctT,

Э./2) в)

S, К, W»n

(1-с)^' 2WSj

WJ 2

поверхности щетки,

Л , 6Э1+2-6„

Угца _ — +

в'./2

Рис 2 Тепловые схемы замещения СК

2 Wz 2

а температура поверхности контактирования

»V.

IVr '

9« = а

0-щэл

Сща

(13)

(14)

' +вща 'Я'ащ

где - суммарное (продольное) тепловое сопротивление контакта. Температуры поверхностей охлаждения щетки и контактного кольца будут соответственно равны: Зач = дща - Шащ + £„ = &а ■ IVак + 32,где дт = & - £>„,„ - потери, отводимые с поверхности контактного кольца. Зная температуры поверхностей каждого из контактных элементов, нетрудно из схемы рис.2,а определить максимальную температуру внутри щетки ©тг„ —

1. ст =

1 э,-э2=1 ^р-(»1-а2)

2 2 и2

Выполненные расчеты показали, что учет ¡УШ1, и вызывает увеличение температуры поверхности контактирования Э„ приблизительно на 5-5-10%. Причем максимально возможная температура в теле щетки &тах практически не отличается от Эа, но на 25-^-40% превосходит максимальную температуру рассчитанную по (7) или (9). Поэтому для сопоставительного анализа вариантов систем токосъема на стадии их проектирования достаточно просто использовать выражения (9) и (10) для оценки и 9а, принимая в качестве &тах большую из них. При необходимости значение &тш следует уточнить по (15), полагая &) (Защ) = Э0, а. Э2 = Э„. Соответствующая величина как показали расчеты реальных контактных пар, всего лишь на 10-12% ниже величины &тах, определенной с учетом сопротивлений теплоотдачи \¥ощ и И^. Достоверность полученных данных подтверждена результатами численного расчета взаимосвязанных электрических и тепловых полей с использованием программного пакета ЕЬСиТ 4.2 и результатами непосредственного измерения ®тах в теле щетки.

Температура Эа, величина и полярность 1Щ оказывают существенное влияние на направленность и интенсивность протекания физико-химических процессов на контактных поверхностях. На основе подробного анализа этих процессов в диссертации предложены структурная физическая модель переходных слоев на поверхности медного КК и полупроводниковая пленочная структура медной контактной пары. Они отличаются от известных моделей и схем замещения СК Кончица В.В. и Савкина В.Г. учетом слоя адсорбированного газа и воды (гетерогенного кислородно-водяного слоя) и слоя окиси меди, а также другим типом полупроводниковой проводимости контакта - вместо проводимости р-п типа проводимостью п-р-п типа. В работе также показано, что из многообразия гипотез И. Нейкирхена, Р. Хольма, Р. Мейера, Нэллина В.И., Кончица В.В., Савкина В.Г., Скороспешкина А.И., Плохова И.А. и других исследователей о видах проводимости СК наиболее достоверной представляется гипотеза И.Нейкирхена, лежащая в основе последующих работ Кончица В.В. и

Савкина В.Г. В настоящей диссертации экспериментально доказано, что основными и объективно существующими видами проводимости СК являются проводимость через а-пятна непосредственного механического контакта, образованные в результате фритгинга, теплового пробоя и механического разрушения (истирания) оксидных (окисных) пленок на контактных поверхностях (80% от суммарной проводимости СК), и проводимость через пылевидные продукты износа щетки (ПЩМ), заполняющие микровпадины на поверхности КК, не покрытые окисными пленками (18-20%). Гипотеза о возможности проводимости через полупроводниковые пленочные структуры имеет лишь качественное, но 1 не количественное экспериментальное подтверждение. Это, в частности, спра-

ведливо и для предложенной в работе гипотезы, объясняющей неравенство ДС/. и Д{/+ состоянием (профилем) поверхности дорожек скольжения. И, наконец, объективно существующие проводимость через воздушные промежутки посредством газового разряда и ионную проводимость в результате электролиза водяных пленок следует относить к факторам второго порядка значимости, так как они практически не влияют на суммарную проводимость СК - не превышают, как показал специально организованный эксперимент, 1-2% от нее. Однако нужно иметь в виду, что электролиз водяных пленок, являясь важнейшим фактором формирования поверхности контактных колец, может оказывать опо-1 средованное и весьма существенное влияние на А1/. и ДСЛ.

Из выполненного в работе анализа триботехнических процессов в СК сле-» дует, что между а-пятнами непосредственного механического контакта суще-

ствуют лишь упруго-пластические и молекулярные фрикционные связи, вследствие чего коэффициент трения ц должен зависит и от усилия нажатия на щетку /г„(, и от скорости скольжения ¥к. При возрастании Рщ ¡л может только уменьшаться. Кроме того, величина и полярность тока в щетке 1Щ влияют лишь на размеры и шероховатость единичных фактических поверхностей касания, изменяя тем самым характер и соотношение чисто механических, в основном, молекулярных взаимодействий между ними.

Важнейшим интегральным показателем фрикционных качеств СК является интенсивность (скорость) линейного износа щетки ДА, которая непосредственно определяет ресурс и надежность работы не только щетки, но и всей системы токосъема в целом. Интенсивность износа щетки ДА. так же, как и Д(/, нелинейно зависит не только от Км /•"„, и 1Щ, но и от температуры, давления, влажности и химического состава окружающей газовой среды и т.п. Аналитический учет совместного и даже раздельного влияния всех этих факторов просто не возможен, а поэтому необходимо многофакторное математическое моделирования Д(У и ДА - поиск различного вида уравнений регрессии (математических моделей), линейно связывающих с требуемой точностью и адекватностью значения функций отклика А11 и ДА с «-мерным факторным пространством независимых переменных /„,, /•",„, Г,.,. Г0, ф0, ра и др. Для выбора основных факторов воздействия и вида уравнения регрессии необходимо проведение «классических» однофакторных экспериментальных исследований, а для определения его коэффициентов - специально организованных (спланированных) многофакторных экспериментов. Изложению результатов этих исследований и разработке' методологии многофакторного мультипликативного математического моделирования Д(/ и ДА посвящены 3 и 4 разделы диссертации.

В третьем разделе приведены нетривиальные результаты однофакторных экспериментальных исследований электрических и механических характеристик СК и систем токосъема в экстремальных режимах их эксплуатации по току и скорости скольжения в условиях регулируемых влажности, температуры и химического состава окружающей газовой среды. Выполнен анализ статистической значимости влияния различных факторов воздействия на Д(У и ДА.

Для решения экспериментальных задач диссертации были разработаны и с помощью «Электросилы», ВНИИ Электромашиностроения и «Ленэнергоре-монта» изготовлены специальные лабораторные стенды и установки, фотографии которых представлены на рис. 3-6.

Целью однофакторных исследований характеристик СК являлся выбор основных факторов воздействия на АН и ДА в результате определения их функ-

циональных зависимостей от регулируемых факторов воздействия и статистической оценки значимости влияния на А11 и ДА нерегулируемых факторов.

Рис 3 Общий вид автоматизированного Рис 4 Полномасштабная физическая модель электротехнического комплекса (АЭК) для узла контактных колец системы токосъема исследования характеристик систем токо- турбогенератора мощностью 500 МВт съема турбогенераторов большой мощности в различных газовых средах

Рис 5 Лабораторная установка для исследо- Рис 6 Лабораторная установка для исследования характеристик принципиально новых вания электродинамических сил, действую-сильноточных и низковольтных контактных №х^элеМпежыкот-актш.и пары в сильном пар

В результате исследования вольтамперных характеристик ДU,,, =/(/,„) была доказана возможность длительной и стабильной работы без искрения различных контактных пар при расчетной плотности тока в них от 100 до 500 А/см2 (см. рис. 7-8), что в десятки раз превышает допустимое, рекомендуемое ГОСТ

1 1

J

М-

J 1 i

Lji -1-1 . и 1 I*

деляется непосредственно вели-

0 20 40 60 во юо 120 140 160 180 200 220 д значение. Причем ДИщ опре-Рис 7 Вольтамперные характеристики металло-графитных щеток МГСО (Я,,, = 2 88 см2) при /•;„ = 6 Н и К = 20 2 м/с

чиной тока в щетке и практически не зависит от ее сечения (см. рис. 9). В равной степени это относится

мВ

150 -

100 50 0

ли, 1

л_ ?

1щ

и к усилию нажатия на щетку Fm. Следовательно, ни расчетная величина плотности тока в щетке ju„ ни расчетное значение давления на нее рщ не

о 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 А отРажают и> тем более, не

Рис. 8 Вольтамперные характеристики металло- определяют сущность и ха-графитных щеток МГСО (.S^^O^cm2), работающих на одной дорожке при 1^=20 2м/с и F„,=6H. рактер протекающих в контакте физических процессов и явлений. Поэтому общепринятая практика расчета систем токосъема электрических машин по допустимым (рекомендуемым) значениям]щ[доп} и рщ[ооп] является необоснованной.

Третьим по значимости

250 200 150 100 50 0

Шщ i 2ШЩ

— 1 '

Шщ-

; 5щ

04

2% СМ

фактором воздействия на ДС/, после 1Щ и является скорость скольжения контактных пар Ук. Характер соответствующей зависимости (см. рис.10) определяется соотношением электрических и механических потерь в контакте.

Общей закономерностью для различных типов щеток является уменьшение ЛЦ,, в диапазоне изменения влаж-

0 2 4 6 , ,0 ,2 .4 ,6 „ м/с Н0СТИ Ф° 0Т 30 Д0 60 - 80%

Рис 10. Скоростные электрические характеристики возиастания главным

&ищ- = /(КЦ металлографитных щеток МГСО сечени- из 33 возрастания, главным

--- "I ЛЛ /1 Е- —¿и .. 7 —СПА 1 С —С\I ..

Рис 9 Зависимости Шщ =У(5ч) для меднографит-ной щетки МГСО при /„, К = 20 2 м/с

200 150 100 50 0

Шщ —

i

Г- 1

-- —1 К

ем 2 44 см (1 - Рщ =6Н и /„,=50А, 2 -F.„ =6Н и 7„,=200А) и 0,4 см2 (3 -Fm =6Н и /,«, =50А, 4 - F„,=12H и 1Щ -50А)

образом, проводимости через

смоченные водой продукты износа щетки. Наиболее резко (до 25-30%) эта зависимость выражена у «черных» щеток и отчасти у металлографитных щеток с большим содержанием графита.

При возрастании 1Щ проводимость через а-пятна непосредственного механического контакта становится превалирующей, и уменьшение Д{/,„ сказывается в меньшей степени - не превосходит в среднем 5-10%. Влияние влажности ф0 на Аищ контактных пар с содержанием меди > 75-80% является статистически незначимым с а = 0.05 (Рд =95%).

Замена воздушной среды средой азота или углекислого газа не оказывает статистически значимого (при Рд ~ 95%) влияния на ди системы токосъема из «черных щеток», а незначительное, но все же статистически значимое уменьшение на 5-4-8% А и у «цветных» щеток в среде азота свидетельствует о недостаточной эффективности его применения для улучшения электрических характеристик металлографитных щеток с большим содержанием меди.

Важнейшими факторами воздействия на интенсивность износа щетки (невосстанав-ливаемого элемента системы

токосъема) являются Ук и 1Щ. Соответствующие зависимости (см. рис.11-12) имеют нелинейный характер, обусловленный совместным влиянием нестабильности контактирования щетки и температуры контактной поверхности. При характерных для сильноточных систем токосъема 1тр =300 - 1000 А увеличение тока неизменно вызывает возрастание в той или иной степени скорости износа щеток. Обусловлено это

0.4 0? 02

0.1

0.0

Д/и

3

г .

1,

V*

0

8 10 12 14 16 м/с

Рис 11. Зависимости интенсивности износа анодной щетки МГСО Дй+ от скорости скольжения У„ (1 - = 6 Н, /„, = 0,2 - = 6 Н, /„ = 50А.З -= 6 Н,/ч = 100 А, 4 - = 12 Н,/„ = 100 А)

мм/50

0.04

0 02

0 00

дл !

У

/ 1

~ 1 рщ

0

10

15

20

Я

Рис 12 Зависимость интенсивности механического износа турбогенераторных щеток 61 ЮМ (кривая 1) и ЭГ2АФ (кривая 2) при К = 25 м/с и 1Щ =0

влияние, в основном, тепловым воздействием тока, приводящим к размягчению щеточного материала, и, как следствие, к увеличению молекулярной и абразивных составляющих износа.

Общей закономерностью для различных щеток является уменьшение ДА в диапазоне изменения влажности ср от 30 до 80 - 90%. Однако, как показал дисперсионный анализ опытных данных, даже самое существенное уменьшения ДАц, не является статистически значимым в системе параллельно работающих щеток, так как дисперсия воспроизводимости ДА весьма велика (оЛ<,~ 0.3). В равной степени этот вывод справедлив и в отношении влияния химического состава газовой среды.

Важнейшим обобщающим результатом однофакторных исследований электрических и механических характеристик СК и систем токосъема является экспериментально доказанная необходимость использования при математическом моделировании Д и и ДА в качестве основных факторов воздействия 1Щ, Ущ и К- Именно эти факторы полностью характеризуют режим работы системы токосъема и определяют, в конечном итоге, уровень электрических и механиче-' ских потерь в ней, ее ресурс и эксплуатационную надежность. Все остальные возможные факторы, характеризующие условия работы системы токосъема, либо статистически незначимы, либо коррелированы с основными. Поэтому важнейшей научно-практической задачей общей теории СК является трехфак-торное математического моделирование его интегральных характеристик Д(/(ДА) =Л!Щ, Рщ, Ук). Разработке методологии такого моделирования и посвящен 4 раздел диссертации.

В четвертом разделе диссертации изложена методология трехфакгорного мультипликативного моделирования падения напряжения в системе токосъема и скорости износа ее элементов на основе использования разработанных орто-гонально-ротатабельных нормированных несимметричных матриц планирования эксперимента по точкам на сферической поверхности факторного пространства независимых переменных. Экспериментально определены мультип-

ликативные математические модели вида Д^(Дй)=С-7™ -УЦ для различных контактных пар, применяемых в сильноточных ТСТ электрических машин.

Нахождение стохастических связей между ДII (ДА) и факторами воздействия является, конечно, эвристической задачей, имеющей бесконечное число решений, а поэтому выбор вида математической модели (уравнения линейной регрессии) зависит от глубины анализа априорной информации и результатов однофакторных («классических») экспериментов. Очевидно, что модель должна быть простой, наглядной и не содержать элементов взаимодействия независимых факторов, что существенно затрудняет интерпретацию получаемых расчетных результатов и, главное, неизбежно ухудшает статистические свойства модели. Такой моделью может быть только полиномиальная аддитивная модель первого порядка. Именно поэтому в диссертации и разработана методология трехфакторного мультипликативного моделирования ДС/ и ДА.

При матричной форме записи исходной системы линейных уравнений в виде Х-В = У задача моделирования сводится к нахождению вектора-столбца В коэффициентов (параметров) модели по формуле В=(ХТ X)-1 ХТ У, совпадающей с линейной оценкой В методом наименьших квадратов, позволяющим минимизировать дисперсии определения В и точек поверхности отклика У по сравнению с другими возможными методами. Ковариационная матрица (матрица ошибок) С=(ХТ-Х)-1 является основой анализа плана эксперимента (матрицы планирования) X, так как позволяет однозначно судить о качестве и точности линейных оценок коэффициентов (параметров) Ь, разрабатываемой математической модели.

Х2-

-1 1 О

-1 0 1

-1 -1 -1

0 1 1 0 0-1 0-10

1 1 -1 1 о о

1 -1 I)

0 1 0) 0 0 1 10 0 0-10 1 о о 0 0-1

0 1 -О -1 -1 о

1 О -1 -1 О 1

1 I о

0 -I 1

-1 1 о

1 О 1 О -1 -1

0 1 1

-1 0 -I

1 -1 о;

'0.125 0 0 0

0 0125 0 0

0 0 0125 0 С2 =

0 0 0 0.125

сз=

Го. 167 О О

О 05 О О

О 0 05 О

О О 0 05

ГО 111 О О О

Го 083 О О

0 0 0 '

0167 0 0

0 0.167 0

0 0 0167,

0 0 0 4

0 125 0 0

0 0.125 0

Для нахождения трехфакторных математических моделей наиболее часто используют полнофакторные двухуровневые планы XI типа 23 (число опытов ЛН5), основанные на использовании квадратной (8x8) матрицы Адамара, или дробнофакторные планы Х2 (реплики) типа З3"1 (N=9) первого порядка, являющиеся, как правило, симметричными равномерными регулярными планами главных эффектов - ортогональными таблицами мощности (I = 2 (9, 3, 3, 2). Иногда в исследовательской практике применяют матрицы планирования по

вершинам октаэдра ХЗ

с1= ; ; о о 167 о о (^=6) и кубоктаэдра Х4

(N=12).

Из рассмотрения соответствующих ковариа-С4= I 7" _ I ционных матриц (матриц 0 о 0 125; ошибок) С1-С4 следует, что только матрица XI оптимальна по £>-, А- Е- и С-критериям, то есть она является ортогональной, ротатабельной и нормированной. Матрицы Х2-Х4 не-нормированы и не ротатабельны. Недостатком всех матриц XI-Х4 является наличие в них точек однофакторного эксперимента. Всех этих недостатков можно избежать, если вести планирование по соответствующим образом выбранным точкам на сферической поверхности факторного пространства (см. рис. х_ 13). В результате искомую матрицу планирования трехфакторного эксперимента можно получить в виде матрицы X, которая является многоуровневой ортогональ-

с=

но - ротатабельной нормированной и несимметричной.

По всем критериям оптимальности она превосходит применяемые на практике матрицы планирования Х1-Х4 (см. табл.2). Рассматривая значения матрицы X как значения логарифмов факторов воздействия по

0 866 0 866 1 225"!

-1 183 0317 1 225

0317 -1 183 1 225

0 151 1 725 О -1 570 -0 732 0

1419 -С1993 0

-0702 1 003 -1225

-0518 -1.110 -1 225

1 220 О 107 -1 225;

0111 0 0 О

0 0111 0 0 0 0 0111 0

0 0 О 0111,

Рис 13 Размещение точек плана эксперимента на сферической поверхности факторного пространства

требуемому основанию а, можно составить рабочий план эксперимента, реа-

_Таблица 2.

Сопоставление планов эксперимента по критериям оптимальности

план полнофакторный Х2 XI хз Х4 X

Число опытов № 27 9 8 6 12 9

£>-критерий 6 351 10^ 5 144 10^ 2 441 10"4 0 021 1 628-Ю"4 1 518-Ю"4

А-критерий 0 204 0611 0 500 1.667 0 458 0444

Е- критерий 0 056 0.167 0 125 0.500 0 125 0 111

лизация которого позволит определить искомую модель. Используя значение дисперсии воспроизводимости опытных данных можно по / - распределению Стьюдента оценить статистическую значимость коэффициентов модели Ь„ по Р- критерию Фишера - ее адекватность, а по и- и %2 - распределениям - ее точность. Изложенная методика была применена для определения представленных в табл. 3 мультипликативных моделей Д£/(Д/г)= С Р^- V} различных

Таблица 3.

Математические модели механических и электрических характеристик _ различных контактных пар._

№ Контактная пара Вид нарезки рабочей поверхности КК Мультипликативная математическая модель

1 ЭГ2АФ -нерж. сталь встречно -винтовая Д/,_ = 4.17 • 1%31 • 71 • у°62 ■ [мм/1000ч] ДМ_=1.95-Д25-^1-К°34-[Вт]

2 Э1"2АФ -нерж сталь коллекторно-винтовая Дй_ =4.62[мм/1000ч] Д«_=1.84-/°23^36-^26.[Вт]

3 61ЮМ-нерж. сталь коллекторно-винтовая ДА+ = 4.34 • 1%16 • рЦ> ■ VI78 [мм/1000ч] Ди+=1.55-/°46-^27-К°36.[ВТ]

4 МГСО-Си + Mg +Сг + Ъх нет ДЛ_ = 0.52 • ■ • У2К1 [мм/Юч]

5 МГСО-Си+ Mg+Cr нет Дй+ = 1.25 • 1%12 ■ р%5 • У°к%■ [мм/Юч] Дм+ = 0.06 • 1щ96 ■ Рщ 7 • К°04 ■ [Вт]

6 мгсо- Си+ Mg+Cr нет ДА_ - 0.67 ■ 11щ29 ■ р°щ12 -VI65-[мм/Юч] ди^олг-/»5^014-^'-^]

систем токосъема. Модели табл. 3 справедливы в диапазоне изменения факто-

ров воздействия 1Щ = 50 - 500 А, = 2 - 20 Н и Ук = 25 - 100 м/с, которые нужно выражать в относительных единицах, принимая за базисные /,,,о = 100 А, /"„^ = 10 Н и Ущо = 50 м/с. Соответствующий дисперсионный анализ показал, что все модели адекватны результатам опыта и имеют высокую инженерную точность - погрешность расчета среднего значения А/гср системы (ошибка регрессии) не превосходит ± 2 %, а доверительный интервал для генерального среднего ДА составляет ± 10-12 % при уровне значимости а = 0,05 (Рд = 95%). Поэтому полученные в работе модели могут быть использованы для решения практических задач расчета и проектирования систем токосъема электрических машин. Рассмотрению этих возможностей и посвящен последний раздел диссертации.

В пятом разделе диссертации изложены методологические основы практического использования мультипликативных математических моделей падения напряжения в системе токосъема и скорости износа ее элементов. Разработаны методы расчета и оптимизации параметров многощеточных и сильноточных систем токосъема, прогнозирования их технического состояния и надежности с учетом принципиальной множественности сменяющих друг друга режимов эксплуатации системы.

Важнейшей задачей проектирования сильноточных и многощеточных ТСТ является определение числа Ыщ и геометрических размеров щеток а х г, а также усилий нажатия на них из условий обеспечения задаваемого минимума разности допустимых и расчетных значений суммарных потерь в системе р£ и ресурса ее работы Тр (Д А). Так как ах/ зависят от М,ч, диаметра Ок и ширины Ьк КК, то на стадии проектирования ТСТ следует решать двухкритериальную задачу оптимизации и для двух целевых функций гр = | рцьоп] ~Рх\ и ел = | ДА ¡¿0П] -Д И\. Причем область изменения оптимизируемых параметров 0=1^x^,1 ограничена /А и Ьк КК, температурой внутри объема щетки и условиями стабильного (без искрения) ее функционирования. Очевидно, что алгоритм однокритериальной (скалярной) оптимизации всего двух параметров Ыгц и должен предусматривать простой пассивный поиск множества локальных

минимумов гр и £/, путем сканирования по узлам матриц Бр и 1>ь заполненным расчетными значениями ър и Е/, (или р£ и Д А), а алгоритм многокритериальной (векторной) оптимизации необходимо разрабатывать на основе обмена между Бр и методом последовательных уступок в задаваемых значениях рцдоп] и ДА /доп)■ Соответствующий алгоритм представлен на рис. 14. Практический опыт проектирования многощеточных систем токосъема с ¡е = Ю, 23, 37, 87 и 110 кА для электроэнергетических машин различного назначения показал, что компьютерная реализации разработанного алгоритма векторной оптимизации Л^, и /•'„, позволяет эффективно и с минимальными затратами времени находить матрицу рациональных значений энергетических, габаритных и ресурсных параметров ТСТ.

Общим, наиболее существенным недостатком всех традиционных подходов к оценке вероятности безотказной работы (ВБР) щетки является то, что они не отражают ее работу как невосстанавливаемого элемента системы с постепенными отказами, то есть не отражают результат физического процесса изнашивания щетки - уменьшение ее высоты /г. Именно поэтому они не позволяют корректно и просто учесть принципиальную множественность режимов работы щетки. Однако эта задача легко решается, если вероятность отказа щетки в любой момент времени г, определять путем непосредственного интегрирования реальной кривой плотности распределения А,. При аппроксимации ее нормаль-

Рис 14. Алгоритм векторной оптимизации параметров систем токосъема электрических машин

ным законом распределения (значения асимметрии Ае и эксцесса как правило, существенно меньше критических) вероятность того, что высота щетки И, будет меньше ее допустимого значения /г/а™; (вероятность отказа щетки при х = 1,) может быть определена как

( ) "[йотН

1

7г= 1

И[оо„\

¡ехр

00

-КГ

2-ст,

(17)

Входящие в (17) переменные математическое ожидание и среднеквадратичное отклонение можно рассчитать, как показано в работах Дружинина Г.В. и Рябинина И.А., если применить статистическую линеаризацию случайной величины А в виде линейной веерной функцией времени с полюсом Н0.

В диссертации получены выражения для расчета переменных математических ожиданий и соответствующих дисперсий в любых последовательно сменяющих друг друга режимах работы щетки -

*=и-1 к=и-1

ткш = Н0 - I - УНп-(1, - £ Д&),

*=1 *=1

к=п-1 2 к=п-\ 2

¿ы = Т ¿т-(Мк) + - X Л'*-) , к=1 к=1

(18)

(19)

где с1укп - дисперсия скорости износа щетки У1т в я-ом режиме, А1к = 4- гкл -

длительность к - го (и-1) режима работы, а /, - текущее время в и-ом режиме.

Используя выраже-

2-10* А1 1 8 ' (КО - 09

1 6 0 8

14 07

12 06

1 0 05

08 04

06 ■ 03

04 ■ 02

02- 0 1

00-1

М \

ч \

V

\ \3 ч

\ ч 1

1 %

/ 1 ''1 / X

1 / Чн

/ / Л.

! 1

ния (18) и (19) совместно с (17) можно рассчитать и построить, как показано на рис. 15, плотность распределения вероятности отказа <?(/) и соответственно ВБР щетки Ри(г).

гни 1э. .зависимости д(1) и ri.ii щсши, раишающеи в г> ( \

2-х последовательных режимах ее эксплуатации 1 и оная ¡щ (?), можно оце-Г - с/(0, 2 и 2' - Р(1) до и после изменения параметров 1-го режима нить ВБР всей системы

токосъема в целом. Для этого ее обычно рассматривают как некую резервиро-

2 5 5 0 7 5 10 12 5 15 Г 5 20 22 5 гяО'ч

Рис 15. Зависимости #(/) и Р(1) щетаи, работающей в

ванную систему с дробной кратностью (дробным коэффициентом резервирования) кр = N,1,1(Мщ-к), где к - допустимое число отказов щеток, не приводящее к отказу системы, и определяют ее ВБР по формуле Бернулли

(20)

к ' к

В работе показано, что, варьирую к, можно получить сколь угодно высокую ВБР системы Р^ткм ((,) при низкой ВБР самой щетки Рщ^,)- Конечно,

РТСТк м (/,) не является ВБР системы, а есть лишь вероятность достижения задаваемым числом щеток к «предельного» состояния по износу. Неопределенность самого понятия «предельного» состояния по износу и порождает указанные парадоксальные оценки РГСТк д, (/,). В работе предложено предельным

(аварийным) состоянием по износу считать износ щетки до места заделки токоподводящего жгута. Кроме того, исходя из принципа практической достоверности, предлага-<2 «5 «7 70 72 75 77 80 К*, етСЯ СЧИТаТЬ ВеРОЯТНОСТЬ тстк N (О нерезервированной аварийного отказа щетки системы токосъема и ВБР се элемента ^[допКО и Ящтах = 0-05 критерием Рч возможности рассмотре-

ния нерезервированной системы в качестве резервированной сиспемы с любой кратностью меньшей двух (соответствующая область на рис. 16 затенена), все частные оценки вероятности которой РТСТк N (/,), обычно принимаемые за вероятность безотказной работы системы токосъема, не будут противоречить физическому смыслу.

чО 42 45 47 50 52 55 57

Рис 16. Частные оценки Р,

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации на новой методологической основе решен комплекс задач общей теории скользящего электрического контакта, включая глубокие экспериментальные исследования характеристик СК и ТСТ в экстремальных режимах и условиях их эксплуатации, методики расчета и оптимизации параметров, оценки технического состояния и прогнозирования надежности работы многощеточных и сильноточных систем токосъема различных электрических машин. Основные результаты работы заключаются в следующем:

1. Получены общие аналитические выражения для расчета сопротивления стягивания тока в электрическом контакте, электродинамических сил, дейст- « вующих на его элементы в магнитном поле и температур внутри и на поверхностях элементов контактной пары, наиболее полно учитывающие их структуру и геометрию. Эти выражения могут быть положены в основу вычислительных

блоков и блоков температурного контроля алгоритма векторной оптимизации параметров различных систем токосъема электрических машин.

2. Теоретически обосновано и экспериментально доказано, что при неизменных значениях 1Щ, Рщ и За падение напряжения is.il в контакте и скорость линейного износа его элементов ДА не зависят от сечения щетки, а, следовательно, ни расчетная величина плотности тока в щетке ]щ, ни расчетное значение давления на нее рщ не определяют сущность и характер протекающих в ' контакте физических процессов и явлений. Поэтому общепринятая практика расчета систем токосъема электрических машин по допустимым (рекомендуе-

(

мым) значениям)щ\ооп\ и рщ\доп\ является не обоснованной.

3. Установлено, что основными факторами воздействия на Д£У и ДА системы токосъема являются /„„ ¥щ и К, которые полностью характеризуют режим работы системы токосъема и определяют, в конечном итоге, уровень электрических и механических потерь в ней, ее ресурс и эксплуатационную надежность. Все остальные физические факторы, характеризующие условия работы системы токосъема, либо статистически незначимы, либо коррелированы с основными.

4. Предложена и реализована методология трехфакторного мультипликативного математического моделирования ДС/ и ДА системы токосъема на основе

использования разработанных в диссертации ортогонально-ротатабельных нормированных несимметричных матриц планирования эксперимента, позволяющая минимизировать дисперсии определения коэффициентов модели и значений функции отклика.

5. Разработана и реализована методология векторной оптимизации числа щеток NUI и усилия нажатия на них F„, в системе токосъема по минимуму суммарных потерь в ней и (или) требуемому ресурсу ее эксплуатации на базе применения полученных в работе мультипликативных математических моделей AU(Ah) = C -1щ • F^ -УЦ, позволяющая эффективно и с наименьшими затратами времени определять матрицу рациональных значений энергетических и ресурсных показателей системы с учетом геометрии и тепловой напряженности ее элементов.

6. Предложена методология и разработаны методы оценки технического состояния и прогнозирования надежности систем токосъема и их элементов, основанные на статистической линеаризации случайной величины высоты щетки h линейной веерной функцией времени и использовании принципа практической достоверности, позволяющие рассчитать ВБР системы Prciih) по величине ВБР ее элемента P,H(t,) с учетом принципиальной множественности режимов ее эксплуатации и принимаемой структурной схемы надежности системы.

В целом выполненная диссертация является законченной научной работой, в которой решена крупная научно-техническая проблема системных исследований, оптимальности проектирования и обеспечения высокой эксплуатационной надежности ТСТ, имеющая важное практическое значение для расчета и проектирования многощеточных и сильноточных систем токосъема электрических машин различного назначения.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Забоин В.Н. Определение сопротивления стягивания неоднородного скользящего электрического контакта. // Scientific proceedings of Riga technical university. Power and electrical engineering. - 2002. - C. 77-82.

2. Забоин В.Н. Методология оптимизации параметров систем токосъема электрических машин. // Электричество. - 1999. — №1. - С.28-32.

3. Забоин В.Н. Математическое моделирование электрических и механических характеристик систем токосъема электроэнергетических машин. // Энергетика. Изв. РАН. -1999. -№ 3. - С. 90-96.

4. Горюнов Ю.Е., Забоин В.Н. Алгоритм многокритериальной оптимизации параметров многощеточных систем токосъема электроэнергетических машин. // Fourth Internatioal Conference on Unconventional Electromechanical and Electrical Systems. - St. Petersburg. - June 21-24. - 1999. - Vol. 2. - p.375-380.

5. Демкин П.С., Забоин В.Н. Прогнозирование технического состояния и надежности систем токосъема электроэнергетических машин. // Научно-технические ведомости СПбГТУ. - 1997. - № 4. - С.38-41.

6. Забоин В.Н., Попов В.В., Федосов М.И. Научно-технические основы проектирования и создания сверхпроводниковых униполярных электрических машин для систем электродвижения судов. // Научно-технические ведомости СПбГТУ. - 1996. - № 2. - С. 64-69.

7. Забоин В.Н., Иванов С.Н., Кулаков В.А., Романов В.В. Электродинамические характеристики ТСТ для сверхпроводящих униполярных электрических машин // Электромеханика. - 1984. - № 3. - С. 43-51.

8. Забоин В.Н., Иванов С.Н., Кулаков В.А., Романов В.В. Электродинамические характеристики твердощеточных систем токосъема. // Сб. Сверхпроводниковые электрические машины. JI.: ВНИИЭлектромаш. - 1983. -Юс.

9. Забоин В.Н., Иванов С.Н., Кулаков В.А. Анализ работы твердощеточных систем токосъема в экстремальных условиях / СПб., Деп. в Информэ-лектро, - 1982. - № 1. -,9с.

10. Забоин В.Н. Иванов С.Н. Кулаков В.А. Новые виды конструкции перспективных твердощеточных систем токосъема для униполярных электрических машин /СПб., Деп. в Информэлектро, 1982. -№ 1. -12с.

11. Забоин В.Н. Квач И.Е. Родионов Ю.А. Исследование влияния нарезки на теплоотдачу с рабочей поверхности контактных колец турбогенераторов / JL, Деп. в Информэлектро, 1990. - № 96-ЭТ 90. -5 с.

12. Забоин В.Н. Квач И.Е. Родионов Ю.А. Исследование токорасгтределе-ния по параллельно включенным щеткам, работающим на контактных кольцах турбогенераторов с различными видами нарезки. / Ден. в Информэлектро, 1990. - № 97-ЭТ 90. -5 с.

13. Исследование законов распределения интенсивности износа электрощеток при малых объемах выборки / Демкин П.С., Забоин В.Н., Забоина Л.Н., С.-Петерб. гос. техн. ун-т. - СПб, 1998. - 9 с. - Деп. в ВИНИТИ 30.01.98, №256-В98.

14. A.C. № 1064826 Щеточный узел для электрической машины / Забоин В.Н., Иванов С.Н., Кулаков В.А., Прусс-Жуковский В.В. - № 3383492, Заявлено 18.01.82, Опубл. 1.09.83.-5с.

15. A.c. №1367078 Электромагнитный щеткодержатель / Забоин В.Н., Ширкин М.Л. №4048830, Заявлено 8.04.1986, Опубл. 18.09.1987. -2с.

16. A.c. № 1399840 Устройство для контроля искрения в скользящем контакте электрической машины / Забоин В.Н. Ширкин М.Л. -№4097620, Заявлено 8.08.1986, Опубл. 1.02.1988. -4с.

17. A.c. № 1485340 Способ выравнивания токораспределения по параллельно включенным щеткам и устройство для его осуществления / Забоин В.Н., Ширкин М.Л. -№4293432, Заявлено 3.08.1987, Опубл. 8.02.1989,- 4с.

18. Забоин В.Н., Иванов С.Н., Кулаков В.А. Система автоматического сбора и обработки информации о работе ТСТ // ЛенЦНТИ, 1987. - № 954-8. —4 с.

19. Забоин В.Н., Квач И.Е., Родионов Ю.А. Автоматизированный электротехнический комплекс для исследований контактных колец с различными видами нарезок// ЛенЦНТИ, 1990. -№ 90-221. - 2 с.

20. Забоин В.Н. Исследование основных характеристик металлографит-ных контактных пар для униполярных электрических машин /Реф.сб. Итоги научно-исследовательских работ. СПбГТУ, 1995.

21. Забоин В.Н, Федосов М.И. Разработка методик расчёта и оценки надежности систем токосъема сверхпроводниковых электрических машин / Реф.сб. Итоги научно-исследовательских работ. — СПбГТУ. - 1996.

22. Забоин В.Н. Исследование основных видов проводимости скользящего электрического контакта // Труды Российской науч. тех. конф. "Инновационные наукоёмкие технологии для России". - СПб. - 1995.

23. Забоин В.Н. Новый метод расчета твердощегочных систем токосъёма энергетических электрических машин // Труды Российской науч. тех. конф. "Инновационные наукоёмкие технологии для России". - СПб. - 1995.

24. Забоин В.Н. Родионов Ю.А. Федосов М.И. Разработка и исследование способов профилирования поверхности контактных колец турбогенераторов // Материалы Российской научно-технической конференции «Инновационные наукоёмкие технологии для России», С.-Петербург, 1995.

25. Демкин П.С., Забоин В.Н. Расчет надежности работы твердощегочных систем токосъема электроэнергетических машин // Труды I Всероссийской научно-технической конференции «Фундаментальные исследования в технических университетах». - С.-Петербург. - 1997.

26. Горюнов Ю.Е., Демкин П.С., Забоин В.Н. Оптимизация параметров и прогнозирование надежности твердощегочных систем токосъема электроэнергетических машин // Сб. тез. докл. Международного Бизнес-Форума 1ВТ-ХХ1. - Санкт-Петербург. -22-27 ноября. -1999.

27. Демкин П.С., Забоин В.Н. Оптимизация параметров и прогнозирование надежности работы систем токосъема электрических машин. // Сб. докл. Российской НПК «Проблемы создания и эксплуатации электрических машин, электрофизической аппаратуры и высоковольтной техники». С.Петербург. -2001. - С.7- 13.

Лицензия ЛР №020593 от 07.08.97

Подписано в печать 09, объем в п.л. ¿, О

Тираж 100 Заказ № ¿21

Отпечатано с готового оригинал макета,

предоставленного автором,

в типографии «СПбГПУ»

195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29

'¿c^g -Д

тСу

№138 6 7,

щ 1 ВВЕДЕНИЕ.

1.1 Условия и режимы работы твердощеточных систем токосъема электрических машин различного назначения.

1.2 Основные требования, предъявляемые к твердощеточным системам токосъема электрических машин.

1.3 Краткий обзор и анализ опубликованных в печати работ, посвященных расчетно-теоретическим и экспериментальным исследованиям электрических, тепловых и механических характеристик сильноточного скользящего электрического контакта.

1.4 Цель и основные задачи диссертационной работы.

2 ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ЯВЛЕНИЯ В ЭЛЕМЕНТАХ СИЛЬНОТОЧНОГО СКОЛЬЗЯЩЕГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КОНТАКТА ТСТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН.

2.1 Общие замечания и положения.

2.2 Электрические процессы и электродинамические взаимодействия скользящем электрическом контакте.

2.2.1 Анализ трехмерного стационарного электрического поля в щетке и зависимости ее сопротивления стягивания от размера, формы и расположения пятна проводимости.

2.2.2 Оценка контактных давлений, числа и размеров пятен проводимости на расчетной поверхности контактирования щетки Аа.

2.2.3 Электродинамические взаимодействия между элементами конструкции скользящего электрического контакта.

2.3 Тепловые процессы и явления в элементах скользящего электрического контакта.

2.3.1 Анализ распределения и количественная оценка максимального значения температуры внутри объема щетки.

2.3.2 Определение максимальной температуры &тах и температуры контактной поверхности в различных электрических контактах.

2.3.3 Определение превышений температур поверхностей охлаждения щетки Д&ащ и контактного кольца Л$ак над температурой окружающей среды 0о.

2.3.4 Тепловые схемы замещения скользящего электрического кон* такта для определения максимальной температуры внутри объема щетки ©тах и температуры поверхности контактирования

2.4 Физико-химические и триботехнические процессы в скользящем электрическом контакте.

2.4.1 Химические процессы на рабочих поверхностях элементов контактной пары.

2.4.2 Виды проводимости скользящего электрического контакта.

2.4.3 Триботехнические и динамические процессы в скользящем электрическом контакте.

2.5 Выводы.

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ, ТЕПЛОВЫХ И МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕ-♦ РИСТИК СИСТЕМ ТОКОСЪЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

МАШИН.

3.1 Общие замечания и положения.

3.2 Цели и задачи экспериментальных исследований.

3.3 Описание физических моделей, лабораторных установок и устройств для комплексных исследований характеристик скользящего электрического контакта и систем токосъема электрических машин.

3.4 Методики проведения исследований и способы измерений. 3.4.1 Методика определения электрических характеристик скользящего контакта и систем токосъема.

3.4.2 Способы измерения интенсивности износа и коэффициента трения элементов скользящего электрического контакта.

3.5 Исследование падения напряжения в скользящем электрическом контакте и в системах параллельно работающих щеток.

3.5.1 Вольтамперные характеристики электрографитированных, металлографитных и металлических щеток в обычной воздушной среде.

3.5.2 Однофакторные зависимости AUm от Fm и VK при 1Щ =const.

3.5.3 Исследование влияния химического состава, температуры и влажности окружающей газовой среды на электрические характеристики скользящего контакта.

3.5.4 Оценка влияния числа параллельно работающих щеток на л токораспределение и величину падения напряжения в системе токосъема.

3.6 Исследования интенсивности износа элементов сильноточного скользящего контакта.

3.6.1 Исследование влияния факторов воздействия на коэффициент трения ц различных контактных пар.

3.6.2 Исследования влияния различных факторов воздействия на интенсивности износа элементов скользящего электрического контакта.

3.7 Выводы.

4 МЕТОДОЛОГИЯ ТРЕХФАКТОРНОГО МУЛЬТИПЛИКАТИВНОГО МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

СИСТЕМ ТОКОСЪЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН.

4.1 Общие замечания и положения.

4.2 Планирование трехфакторного физического эксперимента.

4.2.1 Выбор вида математической модели и анализ критериев оптимальности планов эксперимента для ее определения.

4.2.2 Анализ традиционных трехфакторных планов эксперимента первого порядка.

4.2.3 Разработка нормированных многоуровневых ортогонально-ротатабельных планов эксперимента.

4.2.4 Методика и результаты реализации многоуровневых ортогонально-ротатабельных несимметричных планов эксперимента. 235 Щ 4.3 Особенности определения и оценки адекватности и точности мультипликативных математических моделей Ли и Л/г.

4.3.1 Определение коэффициентов и статистический анализ уравнения линейной регрессии.

4.3.2 Статистическая оценка точности мультипликативного математического моделирования.

4.4 Выводы.

5 МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРАКТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПАДЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ В СИСТЕМЕ ТОКОСЪЕМА И СКОРОСТИ ИЗНОСА ЕЕ ЭЛЕМЕНТОВ.

5.1 Общие замечания и положения.

5.2 Методология расчета и оптимизации параметров систем токосъема электрических машин.

5.3 Методология оценки технического состояния и прогнозирования надежности работы систем токосъема электрических машин в различных режимах их эксплуатации

5.3.1 Общие замечания и положения.

5.3.2 Анализ существующих методов расчета и прогнозирования надежности элементов систем токосъема электрических машин.

5.3.3 Новый метод оценки вероятности безотказной работы щетки, учитывающий принципиальную множественность режимов ее эксплуатации в системе токосъема.

5.3.4 Количественная оценка вероятности безотказной работы системы токосъема по известным показателям надежности ее элементов.

5.4 Выводы.

1.1 Условия и режимы работы твердощеточных систем токосъема электрических машин различного назначения.

Настоящая диссертационная работа обобщает результаты многолетней деятельности группы сотрудников кафедры «Электрические машины» СПбГПУ (ЛПИ им. М.И.Калинина) под руководством и непосредственном участии автора в области исследования, расчета и проектирования сильноточных многощеточных систем токосъема с контактными кольцами для электрических машин различного назначения, включая турбо- и гидрогенераторы, а также ферромагнитные и сверхпроводниковые униполярные генераторы и двигатели для питания электрофизической и технологической аппаратуры, систем электродвижения судов и других транспортных средств.

Необходимость в проведении соответствующего цикла работ была предусмотрена целевой комплексной программой «Электрооборудование» (п.01.05 и п. 02.03) и программой 0.14.02 «Создать новые виды электротехнического оборудования с использованием явления сверхпроводимости» (приказ Минэлек-тротехпрома СССР и Минвуза РСФСР №726/671 от 17.11.83) [113, 127, 129, 130], направлением 8.2 научно-технической программы «Повышение надёжности, экономичности и экологичности электроэнергетической системы России» (1993-1995) [91, 117], грантами Минобразования РФ (1995-2001) [118-121], заказами научно-исследовательских и промышленных предприятий (1980 -1997) - ВНИИ Электромашиностроения, АО «Электросила», «Ленэнергоремонт» и др.[113, 115,122-136].

Основной целью всех отмеченных работ цикла был поиск путей повышения эффективности и надежности как существующих, так и вновь разрабатываемых твердощеточных систем токосъема (ТСТ). Актуальность и практическая значимость такого поиска обусловлены, прежде всего, тем, что ТСТ, являясь одним из важнейших элементов конструкции электрических машин, определяют не только их эксплуатационную надежность в целом, но даже и возможность создания некоторых из них, например, униполярных. В частности, по данным ВНИИ Электромашиностроения на долю щеточно-контактного аппарата (ЩКА) более 250 турбогенераторов мощностью от 200 до 800 МВт в 19841985 гг. приходилось, в среднем, до 20 % от общего числа отказов турбогенераторов и до 20% времени их простоя на ремонт. Несмотря на некоторое снижение этих показателей за последние годы [32, 294], проблема обеспечения высокой эффективности и надежности работы систем токосъема в электроэнергетических машинах по-прежнему остается весьма актуальной и важной. Сложность ее решения вызвана чрезвычайно жесткими и напряженными условиями и режимами эксплуатации ТСТ в мощных турбогенераторах (ТГ) и, особенно, в сверхпроводниковых униполярных электрических машинах (СПУЭМ) [279, 159, 139].

В сильноточных и многощеточных ТСТ электрических машин на контактных кольцах диаметром от 300 до 1000 мм, изготовленных, как правило, из турбогенераторной нержавеющей стали или из меди со специальными легирующими добавками редкоземельных металлов [131], параллельно работают от нескольких десятков в ТГ до несколько сотен в СПУЭМ электрографитирован-ных или металлографитных электрощеток при суммарном токе в системе от 3-8 кА в ТГ до 100 и более кА в СПУЭМ при скорости перемещения контактных пар Ук до 90-150 м/с. Соответствующая расчетная плотность тока в сколь

У О зящем контакте (СК) составляет 8-10 (15-30) А/см в ТГ и 100-300 А/см в СПУЭМ. Большие токовые и тепловые нагрузки, работа в различных квазиу-становившихся и переходных режимах по и Ук в условиях значительной влажности и высокой температуры окружающей среды, неравномерного токо-распределения по щеткам и наличия вибраций и биений контактных колец, угольной и медной пыли, сильных магнитных полей способствуют возникновению отказов в ТСТ электрических машин [95, 96, 113, 122- 124, 128, 130, 131,

133]. Наиболее характерными из них являются отказы щеток, токоподводящих жгутов, пружин щеткодержателей и контактных колец [144, 145].

Основной причиной отказа многощеточной ТСТ как системы с постепенными отказами является, конечно, линейный износ щеток, непосредственно обусловленный усилием нажатия на них скоростью скольжения контактных пар, неравномерностью токораспределения по щеткам и нестабильностью их контактирования.

Существенное влияние на равномерность токораспределения по щеткам оказывает конструктивное исполнение щеточного узла. В частности, когда траверса служит одновременно и токоподводом, и местом крепления щеткодержателей [3], то это приводит при больших токовых нагрузках к значительному падению напряжения на траверсе и, как следствие, неравномерному токораспре-делению по щеткам параллельных дорожек. Именно поэтому все современные конструкции щеточного аппарата выполняется с изолированными щеткодержателями [144-146]. В качестве последних в многощеточных системах токосъема турбогенераторов применяются, как правило, щеткодержатели типа ДБ, позволяющие осуществить дискретное регулирование усилия нажатия на щетку и, тем самым, реализовать требования отраслевых инструкций [144-146] и опубликованные в литературе рекомендации [3, 32, 42, 195, 294, 300].

Эффективность регулирования нажатий на щетки с целью улучшения токораспределения по ним зависит от вида профилирования рабочей поверхности контактных колец (КК). При гладкой рабочей поверхности КК, несмотря даже на регулирование возможно «стягивание» тока в некоторые щетки и практическое отсутствие его в ряде других щеток - коэффициент вариации тока по щеткам (относительная величина его среднеквадратичного отклонения) при этом нередко превышает 80-100% [114, 132, 144, 145]. Поэтому на рабочей поверхности КК электроэнергетических машин широко применяется не только винтовая, но и ромбическая нарезка (канавка прямоугольного сечения) [144, 145], предназначенная не только для устранения «воздушного клина» под щетками, но и для принудительного переключения тока по щеткам. В результате коэффициент вариации тока по щеткам, как показано в работах автора [105, 108, 114, 132], снижается, особенно при наличии коллекторно-винтовой (комбинированной) нарезки, до 10-20%

Интенсивность износа щеток зависит, как уже отмечалось выше, и от величины и характера динамических возмущений, обусловленных консольным расположением узла контактных колец на валу ТГ. В частности, по данным предприятия «Ленэнергоремонт» [144, 145], при амплитуде вибрации вала ТГ порядка 200-300 мкм двойная амплитуда вибрации КК достигает 1000 мкм. Возникающая при этом нестабильность контактирования щеток приводит к существенному искрению под щетками и возрастанию их износа вследствие интенсификации электрофизических и электрохимических процессов в контактной зоне. Причем характер протекания и направленность этих процессов зависят не только от величины и полярности тока в щетках, но и от влажности, температуры и химического состава окружающей газовой среды, особенно в ТСТ СПУЭМ для систем электродвижения судов [107].

Режимы работы систем токосъема ТГ и СПУЭМ по ^ и Ук являются, по существу, квазиустановившимися, так как, например, в турбогенераторе ТВВ-320-2, установленном на ТЭЦ-22 «Ленэнерго», текущий ток в системе характеризуется циклическим изменением в течение 1-2 мин. на ± 400-450 А по отношению к номинальному току в 2400 А при частоте циклов до 25-30 в час. Возможен также и другой циклический режим работы медленно нарастающего и спадающего в течение 5 мин. тока общей длительностью 15-20 мин. и с частотой от 20 до 1 цикла за сутки [144]. Каждый из указанных режимов сопровождался непропорциональным перераспределением тока по щеткам и интенсивным искрением под некоторыми из них. В СПУЭМ при переходе от форсированного режима работы к крейсерскому изменяется не только суммарный ток в системе, но и скорость скольжения контактных пар [107]. Кроме того, каждый из возможных режимов работы ТСТ СПУЭМ характеризуется чрезвычайно высоким уровнем суммарных электрических и механических потерь в системе (от 40 до 100 и более кВт), неизбежно предопределяющим необходимость водяного охлаждения щеткодержателей [107]. Высокая тепловая напряженность элементов контактной пары, воздействие на них существенных электродинамических усилий (от 10 до 100 и более Н на щетку) при наличии магнитного поля в зоне токосъема могут вызывать «залипание» или (и) дополнительную тангенциальную вибрацию щеток, размягчение их материала и, как следствие, увеличение износа щеток и искрения под ними [100, 102].

Принципиальной важной особенностью условий работы щеток в системах токосъема является различие в шероховатости рабочей поверхности контактных колец противоположной полярности, что предопределяет применение в полярных группах не только различных марок, но и типов электрических щеток для получения соизмеримых, а лучше одинаковых скоростей их износа. Именно поэтому в системах токосъема ТГ мощностью свыше 150 МВт для КК отрицательной полярности используют специально разработанные электрографитиро-ванные щетки ЭГ2АФ, а для КК положительной полярности - металлографит-ные щетки 61 ЮМ [144,145]. Благодаря легирующим добавкам и различным связующим эти турбогенераторные щетки имеют практически одинаковые антифрикционные свойства (ц « 0.25) и интенсивность износа (порядка 4 мм/1000 ч) при скорости скольжения 90 (!) м/с [193]. К сожалению, эти щетки нельзя использовать в системах токосъема униполярных электрических машин из-за соответствующего большого падения напряжения в контактной паре порядка 2 В. Поэтому в таких системах могут применяться исключительно щетки метал-лографитного класса с большим содержанием меди и, как следствие, низким падением напряжения (< 0.2-0.3 В). Из щеток, изготавливаемых в нашей стране, этим качеством обладают только щетки марки МГСО и, отчасти, МГ. Однако меднографитные щетки с Си > 75% при работе на контактных кольцах из нержавеющей стали имеют очень большой износ, и соответствующая контактная пара считается несовместной [130, 131]. Вместе с тем, жесткое требование высоких скоростей скольжения контактных пар (> 100 м/с) в ТСТ униполярных машин предопределяет использование в них именно стальных КК. Поэтому совершенствование традиционных и поиск принципиально новых контактных пар, в полной мере удовлетворяющих современным техническим и эксплуатационным требованиям к многощеточным и сильноточным системам токосъема различных электрических машин, является весьма важной научно-практической задачей. Анализ опубликованных в литературе данных [16, 139, 253, 279, 290] и результаты собственных расчетных и экспериментальных исследований автора [95, 96, 107, 115] позволили сформулировать указанные требования, которые в обобщенном виде представлены в следующем подразделе введения.

5.4 ВЫВОДЫ.

Из рассмотрения и анализа представленных в данном разделе материалов можно сделать следующие основные выводы:

1. Разработана и реализована методология векторной оптимизации числа щеток Nщ и усилия нажатия на них ¥щ в системе токосъема по минимуму суммарных потерь в ней и (или) требуемому ресурсу ее эксплуатации на базе применения полученных в работе мультипликативных математических моделей

Аи(АИ) = С • 1щ • ^ • VI, позволяющая эффективно и с наименьшими затратами времени определять матрицу рациональных значений энергетических и ресурсных показателей системы с учетом геометрии и тепловой напряженности ее элементов.

2. Общим принципиальным недостатком традиционных подходов к оценке вероятности безотказной работы щетки Рщ{г) является то, что они не отражают ее работу как невосстанавливаемого элемента системы с постепенными отказами, то есть не отражают результат физического процесса изнашивания щетки - уменьшение ее высоты к. Именно поэтому они не позволяют корректно и просто учесть принципиальную множественность режимов работы щетки - решить одну из важнейших задач расчета ВБР системы токосъема в целом.

3. Разработан принципиально новый метод расчета ВБР щетки РЩ(Ь) в любых последовательно сменяющих друг друга режимах ее эксплуатации, основанный на определении текущих значений математического ожидания ты высоты щетки к и соответственно в результате статистической линеаризации случайной величины к в виде линейной веерной функции времени.

4. Предложен новый подход к оценке вероятности безотказной работы системы токосъема Ртст^д п0 величине ВБР ее элемента на основе использования принципа практической достоверности и принимаемого значения вероятности аварийного отказа щетки 0.05-(0.02 или 0.01), позволяющий рассматривать нерезервированную систему в качестве резервированной системы с любой кратностью, все частичные оценки Ртстк дг (/,) которой, обычно принимаемые за ее ВБР, не будут противоречить физическому смыслу.

5. Любую систему токосъема, в том числе и нерезервированную, предлагается рассматривать как резервированную систему с дробной кратностью кр < 2 при < для систем с постоянной расчетной токовой нагрузкой и при г, > ¡та* -с перераспределяемой нагрузкой, полагая под гтах время, для которого вероятность полного физического износа щетки (2Щ тах(^) становится больше принятого уровня значимости а.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации на новой методологической основе решен комплекс задач общей теории скользящего электрического контакта, включая глубокие экспериментальные исследования характеристик СК и ТСТ в экстремальных режимах и условиях их эксплуатации, методики расчета и оптимизации параметров, оценки технического состояния и прогнозирования надежности работы многощеточных и сильноточных систем токосъема различных электрических машин. Основные результаты работы заключаются в следующем:

1. Получены общие аналитические выражения для расчета сопротивления стягивания тока в электрическом контакте, электродинамических сил, действующих на его элементы в магнитном поле и температур внутри и на поверхностях элементов контактной пары, наиболее полно учитывающие их структуру и геометрию. Эти выражения могут быть положены в основу вычислительных блоков и блоков температурного контроля алгоритма векторной оптимизации параметров различных систем токосъема электрических машин.

2. Теоретически обосновано и экспериментально доказано, что при неизменных значениях 1Щ, и Эа падение напряжения А£/ в контакте и скорость линейного износа его элементов АЬ не зависят от сечения щетки, а, следовательно, ни расчетная величина плотности тока в щетке ни расчетное значение давления на нее рщ не определяют сущность и характер протекающих в контакте физических процессов и явлений. Поэтому общепринятая практика расчета систем токосъема электрических машин по допустимым (рекомендуемым) значениям7Щ[доп] и рЩ[доп] является не обоснованной.

3. Установлено, что основными факторами воздействия на А и и А/г системы токосъема являются 1Щ, и Ук, которые полностью характеризуют режим работы системы токосъема и определяют, в конечном итоге, уровень электрических и механических потерь в ней, ее ресурс и эксплуатационную надежность. Все остальные физические факторы, характеризующие условия работы системы токосъема, либо статистически незначимы, либо коррелированы с основными.

4. Предложена и реализована методология трехфакторного мультипликативного математического моделирования АЦ и А/г системы токосъема на основе использования разработанных в диссертации ортогонально-ротатабельных нормированных несимметричных матриц планирования эксперимента, позволяющая минимизировать дисперсии определения коэффициентов модели и значений функции отклика.

5. Разработана и реализована методология векторной оптимизации числа щеток Атщ и усилия нажатия на них Рщ в системе токосъема по минимуму суммарных потерь в ней и (или) требуемому ресурсу ее эксплуатации на базе применения полученных в работе мультипликативных математических моделей

А1/(Ак) = С ■ -У^, позволяющая эффективно и с наименьшими затратами времени определять матрицу рациональных значений энергетических и ресурсных показателей системы с учетом геометрии и тепловой напряженности ее элементов.

6. Предложена методология и разработаны методы оценки технического состояния и прогнозирования надежности систем токосъема и их элементов, основанные на статистической линеаризации случайной величины высоты щетки к линейной веерной функцией времени и использовании принципа практической достоверности, позволяющие рассчитать ВБР системы Ртст^д по величине ВБР ее элемента РЩ{Ь) с учетом принципиальной множественности режимов ее эксплуатации и принимаемой структурной схемы надежности системы.

В целом выполненная диссертация является законченной научной работой, в которой решена крупная научно-техническая проблема системных исследований, оптимальности проектирования и обеспечения высокой эксплуатационной надежности ТСТ, имеющая важное практическое значение для расчета и проектирования многощеточных и сильноточных систем токосъема электрических машин различного назначения.

1. Anderson J.T. Convection from an isolated heated horizontal cylinder votating about its axis // Pr. of the Royal Society. - 1953. - series A. - v.217.

2. Arnold E. Der kontakwiderstand von Kohlen und Kupferbürstent und die Temperaturerhöhung eines Kollektors // Electrotechnische Zeitschrift. 1899. -№1.

3. Аврух В.Ю., Зайчиков В.Г., Шелепов В.А. Устройство и эксплуатация щеточных узлов современных турбогенераторов. М.: Энергия, 1974. -136 с.

4. Аврух В.Ю., Глускин А .Я., Зайчиков В.Г., Крылов Ю.С. Влияние материала, формы и обработки поверхности скольжения контактных колец на работу щеток турбогенераторов // Электрические станции. 1971. - № 7. -С.48-52.

5. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. -.М.: Наука, 1976. -280 с.

6. Айвазян С.А., Енюков И.С., Мешалкин Л.Д. Основы моделирования и первичная обработка данных. М.: Финансы и статистика, 1983. - 472 с.

7. Амбарцумов Т.Г., Коварский Е.М., Гершкович Г.И. О возможности повышения допустимой плотности тока под щетками // Вестник электропромышленности. 1958. - (10). - С.17-19.

8. Андрусич A.B., Плохов И.В., Савраев И.Е. Прибор для постоянной диагностики состояния щеточно-контактного аппарата "Сигнал" // Труды Псковского политехнического института. СПб: СПбГТУ- 1997. - №1. -С.49-51.

9. Инструкция по эксплуатации: Аппарат щеточно—контактный турбогенераторов типов ТВВ и ТВФ. ОБС.460.468 ИЭ. / АО "Электросила". СПб., 1978.-26 с.

10. Астахов С.В., Ватипко Б.А., Холявко Л.П. Оценка надежности судовых механизмов при проектировании и эксплуатации. —JL: Судостроение, 1979. -200 с.

11. Becker J. A. /Ann. N. York Acad. Set. 1957. -58.

12. Bockerstaff A.E. Contact resistance of carbon brushes //Soc. Chem. Ind. Conference on industrial carbon and grafite, London. -1970. p.555.

13. Bowden F.P., Ridler К. E. /Proc. Roy. Soc. 1936. -154A.

14. Boyer L., Chabreric J., Saint-Michel J. Low wear metallic fibre brushes // Wear. 1982. - v.78, №12. - p.59-68.

15. Brayant M.D. Aparticle ejection mechanism for brash wear // Elec. Contacts. -1990. Proc. 36th IEEE Holm Conf. Elec. Contacts and 15th Int. Conf. Elec. Contacts. Montreal: - 1990. - Aug. 20-24. - New York (N.Y.): - 1990. -p.285-291.

16. Brennan M., Eliezer Z., Weldon W.F. The testing of sliding electrical contacts for homopolar generators /IEEE Trans. CHMT. 1979, -v.2, № 1. -p.l 11-115.

17. Bretz. Факторы, влияющие на надежность работы щеточных аппаратов мощных турбогенераторов // Power. -1989. № 9. -р. 133.

18. Bryant Michael D. Теория износа щеток, основанная на концепции выброса частиц /А particle ejection mechanism for brash wear / IEEE Trans. CHMT.-1991.-14, № l.-p. 71.

19. Базарнов Б.А., Полов H.H., Шопен Д.П. Высоконагруженные подвижные контакты электрических машин // Контакт, взаимодействие твердых тел. Тверской политехнический институт. -1991. -С.85-91.

20. Барзилович Е.Ю., Беляев Ю.К., Каштанов В.А. / Под ред. Гнеденко Б.В. Вопросы математической теории надёжности М.: Радио и связь. -1983.-376 с.

21. Бекишев Р.ф. Перспективы использования углеродных материалов в электромашиностроении // Труды. Респуб. науч.—тех. конф. "Электромеханические преобразователи и машинно-вентильные системы" / Томский политехи, ин-т. Томск. - 1991. - С.43.

22. Белый В.А., Кончиц В.В. Влияние материала электрощеток на свойства коллекторных пленок // Электротехника. -1977. -№12. — С.43—46.

23. Бережанский В.Б., Пикульский В.А., Преснов Ю.Л. и др Разработка и внедрение новых средств оценки технического состояния турбогенераторов в "Ленэнерго" //ВНИИЭлектромаш ВНИИЭ-АО "Ленэнерго" / Электростанции. - 1994. - (3). - С.47-52.

24. Бодров И.Н., Давидович Я.Г. Особенности вольтамперных характеристик щёток многофазных коллекторных машин // Электротехническая промышленность, Сер. Электротехнические материалы. 1981. -6(131). - С.5— 7.

25. Бодров И.Н., Давидович Я.Г. Скользящий контакт многофазных коллекторных машин. М.: Энергия, 1980. - 97 с.

26. Борисенко А.И., Данько В.Г., Яковлев А.И. Аэродинамика и теплоотдача в электрических машинах. М.: Энергия, 1974. -559 с.

27. Боровков A.A. Математическая статистика. Оценка параметров. Проверка гипотез. -М.: Наука, 1984.- С. 472.

28. Боуден Ф.П., Тейбор Д. Трение и смазка твердых тел: Пер. с англ. / Под ред. Крагельского И.В. М.: Машиностроение, 1968. -543 с.

29. Брандт 3. Статистические методы анализа наблюдений. М.: Мир, 1975.-С. 312.

30. Брауде Л.И., Борозинец Б.В., Маслов В.В. Оперативный контроль исправности щеточно—контактных аппаратов турбогенераторов // Электрические станции. 1998. -№ 1.

31. Брон О.Б. Проблемы контактов в сильноточном аппаратостроении // Электрические контакты. Пути повышения качества и надежности. Киев. - 1985.-С.З-7.

32. Брон О.Б. Электрические контакты с водяным охлаждением. — Л.: Энергия, 1967.-264 с.

33. Брон О.Б., Евсеев М.Е. Законы роста поверхностных пленок на меди в различных средах // Изв. вузов. Электромеханика 1977. -№8. - С.936—939.

34. Вайвод A.C., Хлыстов М.Ф., Полуэктова А.Ф. Определение допустимых плотностей тока в щёточном контакте электрических машин малой мощности в пусковом режиме // Электромеханика. 1987. - №5. - C.42--45.

35. Васьков П.А., Герке В.Ю., Кожевникова Т.Н. Повышение надежности работы щеточно-контактного аппарата турбогенераторов // Электрические станции. 1992. -№ 5.

36. Веников Г.В. Надёжность и проектирование. М.: Знание, 1974. -96 с.

37. Волошин Н.В., Бару Ю.А. Влияние условий работы на неравномерность токораспределения между параллельно работающими электрическими щётками // Электротехническая промышленность. Электрические машины. М., Информэлектро, 1969. -вып.ЗЗЗ. - С. 10-11.

38. Gabrielli G., Schweitzer G. Влияние тепловой деформации на скользящую поверхность КК, связанной с вибрацией щеток // Thermaelastic effects on slipring surface leading to brash vibrations, IEEE Trans. Energy Convers. -1991.-6, № 1. -p.522-528.

39. Гаскаров Д.В., Шаповалов В.И. Малая выборка.- М.: Статистика, 1978.- 248 с.

40. Глускин А.Я., Зайчиков В.Г., Крылов Ю.С. Некоторые вопросы работы щёток на контактном кольце турбогенераторов // Электрические станции. 1968. - №2. - С.45-51.

41. Глускин А.Я., Сысоева Л.П., Степанов В.П. и др. Повышение надёжности работы скользящего контакта введением в щётки фторопласта // Электротехника. 1971. - №9. - С.59-61.

42. Гнеденко Б.В., Беляев Ю.К., Соловьев А.Д. Математические методы в теории надёжности. -М.: Наука, 1965. — 524 с.

43. Голубович А.И. О выборе критериев работоспособности и критериев отказа коллекторно-щеточного узла// Труды МЭИ. 1977. - вып. 314. -С.54-56.

44. Гольдберг О.Д. Надёжность электрических машин общепромышленного и бытового назначения. М.: Знание, 1976. С. 57.

45. Гольдберг О.Д., Кузнецов Н.Л., Голубович А.Н. Определение коэффициентов ускорения при испытаниях электрических машин на надёжность методами планирования эксперимента// Электротехника. 1974. - №1. -С.48-51.

46. Горский В.Г., Адлер Ю.П., Талалай А.М. Планирование промышленных экспериментов. М.: Металлургия, 1978. - 112 с.

47. Горюнов Ю.Е., Демкин П.С., Забоин В.Н. Оптимизация параметров и прогнозирование надежности твердощеточных систем токосъема электроэнергетических машин // Сб. тез. докл. Международного Бизнес-Форума IBT-XXI. Санкт-Петербург. -22-27 ноября. -1999.

48. ГОСТ 27.002-89. Надёжность в технике. Основные понятия. Термины и определения. -Введ. 15.11.89. -М.: Издательство стандартов, 1989. -20 с.

49. ГОСТ 20911-89 Техническая диагностика. Термины и определения. -Введ. 26.12.89. -М.: Издательство стандартов, 1990. -13 с.

50. ГОСТ 27518-87. Диагностирование изделий. Общие требования -М.: Издательство стандартов, 1986. —6 с.

51. ГОСТ 2999 75. Металлы и сплавы. Метод измерения твердости по Виккерсу. - Введ. 1.07.76. -М.: Издательство стандартов, 1977. -29 с.

52. ГОСТ 9450 76. Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников. - Введ. 1.01.77. - М.: Издательство стандартов, 1982. -32 с.

53. Григорьев А.В. Особенности ремонта контактных колец, посаженных через бронзовые распределительные кольца непосредственно на вал ротора турбогенератора // Электрические станции. 1989. - №5. - С.83-85.

54. Григорьев А.В., Константинов А.Г., Осотов В.Г. и др. Совершенствование системы диагностики турбогенераторов в СвердловЭнерго // Электротехника. -1997. -С.56-63.

55. Григорьев А.В., Филиппов А.П. Повышение надёжности щеточно-контактных аппаратов ТГ типа ТВВ-320-2 // Электрические станции. -1986. №11. -С.40-43.

56. Гринберг Г.А. Избранные вопросы математической теории электрических и магнитных явлений. М.: Изд. АН СССР, 1948. 727 с.

57. Губанов А.И. Теория выпрямляющего действия полупроводников -М., ГИТТИ, 1956. -348 с.

58. Гуревич Э.И. Тепловые испытания и исследования электрических машин. Л.: Энергия, 1977. - 294 с.

59. Гуревич Э.И., Рыбин Ю.Л. Переходные тепловые процессы в электрических машинах. Л.: Энергоатомиздат, 1983. - 216 с.

60. Гурин Я.С., Кузнецов Б.И. Проектирование серий электрических машин. М.: Энергия, 1978. 179 с.

61. Davies W. The sliding contact of grafite and copper // The proceedings of the Institution of Electrical Engineers. 1958. - Part.C. - v.105, № 7. -p.201.

62. Diesselhorst H. Problem eines elektrisch erwarmten Leiters // Ann.Phys. Lpz. -1900. 1. - p.312—325.

63. Dohi Tatsuya. Исследование характеристик щеточного контакта при изменении электрического тока // Nippon Ins. Technol. 1988. - 18, № 1. -р.139-142.

64. Dropkin D. Natural convection heat transfer from a horizontal cylinder votating in air // Trans. ASME. 1957. - v.79, № 4.

65. Johnson J.L., McKinney J.L. Electrical-power brushes for dry inert-gas atmospheres // IEEE Trans. Parts. Mater, and Packad. 1971. - v.7, № 1. - p.62-70.

66. Johnson J.L., Moberly L.E. High-current brushes, Part I: Effect of brushes and ring materials // IEEE Trans. CHMT. 1978. - v.l, №1. - p.36-40.

67. Johnson J.L., Taybor O.S. High current brushes. Part 4: Machine environment tests. // IEEE Trans. CHMT. 1980. - v.3, № 1. - p.31-36.

68. Давидович Я.Г., Дридзо М.Л. Вибрации щеточно-коллекторного узла // Электротехническая промышленность. Электрические машины. М., Ин-формэлектро, 1974.-С.32.

69. Демиденко Е.З. Линейная и нелинейная регрессии. М.: Финансы и статистика, 1981.-302 с.

70. Демкин П.С., Забоин В.Н. Прогнозирование технического состояния и надежности систем токосъема электроэнергетических машин // Научно-технические ведомости СПбГТУ. 1997. - № 4. - С.4.

71. Демкин П.С., Забоин В.Н. Расчет надежности работы твердощеточных систем токосъема электроэнергетических машин // Труды I Всероссийской научно-технической конференции «Фундаментальные исследования в технических университетах». С.-Петербург. - 1997.

72. Исследование законов распределения интенсивности износа электрощеток при малых объемах выборки / Демкин П.С., Забоин В.Н., Забоина Л.Н., С.-Петерб. гос. техн. ун-т. СПб, 1998. - 9 с. - Деп. в ВИНИТИ 30.01.98, №256-В98.

73. Дикарев В.Е. Модели надежности и эффективности систем. Киев: Наук, думка, 1989. - 122 с.

74. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. М.: Финансы и статистика, - 1987. - С. 351.

75. Дридзо М.Л. Конструирование и расчет моделей узла токосъёма электрических машин и аппаратов // Электротехническая промышленность. Электрические машины. -М., Информэлектро, 1977. С.60.

76. Дридзо М.Л. Об условиях безотрывного движения скользящего контакта электрических машин постоянного тока.

77. Дружинин Г.В. Статистическая теория износа и разрегулирования аппаратуры // Труды ВВИА им. проф. Н.Е.Жуковского. 1961. - вып. 898.

78. Дружинин Г.В. Надежность автоматизированных производственных систем. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 479 с.

79. Eliezzer Z., Ramage С.Н., RylanderH.G. High speed tribological properties of graphite fiber // Wear. 1978. - vol. 49, №1. - p.l 19-133 p.

80. Etemad G.A. Free convection head transfer from a rotating horizontal cylinder to ambient air with interferometric study of flow. // Trans. ASME. 1955. -v.77, № 8.

81. Jaeger J. C. J. // Roy. Soc. New S. Wales. 1942. - 56.

82. Евдокимов Ю.А., Колесников В.И., Тетерин А.И. Планирование и анализ экспериментов при решении задач трения и износа. М.: Наука, 1980. -228 с.

83. Елисеева И.И., Юзбашев М.М. Общая теория статистики. М.: Финансы и статистика, 1998. - 480 с.

84. Ермолин Н.П., Жерихин И.П. Надёжность электрических машин. Л.: Энергия, 1976.-248 с.

85. Забоин В.Н. Исследование основных видов проводимости скользящего электрического контакта // Труды Российской науч. тех. конф. "Инновационные наукоёмкие технологии для России". СПб. - 1995.

86. Забоин В.Н. Новый метод расчета твердощеточных систем токосъёма энергетических электрических машин // Труды Российской науч. тех. конф. "Инновационные наукоёмкие технологии для России". СПб. - 1995.

87. Забоин В.Н. Исследование основных характеристик металлографитных контактных пар для униполярных электрических машин /Реф.сб. Итоги научно—исследовательских работ. -СПбГТУ, 1995.

88. Забоин В.Н. Математическое моделирование электрических и механических характеристик систем токосъема электроэнергетических машин. // Энергетика. Изв. РАН. 1999. - № 3. - С. 90-96.

89. Забоин В.Н. Методология оптимизации параметров систем токосъема электрических машин // Электричество. 1999. - №1. - С.28-32.

90. Забоин В.Н. Определение сопротивления стягивания неоднородного скользящего электрического контакта // Scientific proceedings of Riga technical university. Power and electrical engineering. 2002 - C.77-82.

91. Забоин В.Н. Иванов C.H. Кулаков В.А. Анализ работы твердощеточных систем токосъема в экстремальных условиях / СПб., Деп. в Информэ-лектро, 1982. - № 1. - 9с.

92. Забоин В.Н., Иванов С.Н., Кулаков В.А. Новые виды конструкции перспективных твердощеточных систем токосъема для униполярных электрических машин /СПб., Деп. в Информэлектро, 1982. -№ 1. -12с.

93. Забоин B.H., Иванов С.Н., Кулаков В.А., Романов В.В. Электродинамические характеристики твердощеточных систем токосъема. // Сб. Сверхпроводниковые электрические машины. Д.: ВНИИЭлектромаш. 1983. -Юс.

94. A.C. № 1064826 Щеточный узел для электрической машины / Забоин В.Н., Иванов С.Н., Кулаков В.А., Прусс-Жуковский В.В. № 3383492, Заявлено 18.01.82, Опубл. 1.09.83. -5с.

95. Забоин В.Н., Иванов С.Н., Кулаков В.А., Романов В.В. Электродинамические характеристики ТСТ для сверхпроводящих униполярных электрических машин // Электромеханика. 1984. - № 3. - С.43-51.

96. Забоин В.Н., Иванов С.Н., Кулаков В.А. Система автоматического сбора и обработки информации о работе ТСТ // ЛенЦНТИ, 1987. № 954-8. —4 с.

97. Забоин В.Н., Квач И.Е., Родионов Ю.А. Автоматизированный электротехнический комплекс для исследований контактных колец с различными видами нарезок // ЛенЦНТИ, 1990. № 90-221. - 2 с.

98. Забоин В.Н., Квач И.Е., Родионов Ю.А. Исследование влияния нарезки на теплоотдачу с рабочей поверхности контактных колец турбогенераторов / Л., Деп. в Информэлектро, 1990. № 96-ЭТ 90. -5 с.

99. Забоин В.Н., Квач И.Е., Родионов Ю.А. Исследование токораспреде-ления по параллельно включенным щеткам, работающим на контактных кольцах турбогенераторов с различными видами нарезки / Деп. в Информэлектро, 1990. № 97-ЭТ 90. -5 с.

100. Забоин В.Н., Попов В.В., Федосов М.И. Научно-технические основы проектирования и создания сверхпроводниковых униполярных электрических машин для систем электродвижения судов // Научно-технические ведомости СПбГТУ. 1996. - № 2. - С. 64-69.

101. Забоин В.Н., Родионов Ю.А., Федосов М.И. Разработка и исследование способов профилирования поверхности контактных колец турбогенераторов // Труды Российской науч. тех. конф. "Инновационные наукоёмкие технологии для России". СПб. - 1995.

102. Забоин В.Н, Федосов М.И. Разработка методик расчёта и оценки надежности систем токосъема сверхпроводниковых электрических машин / Реф.сб. Итоги научно-исследовательских работ. СПбГТУ. - 1996.

103. A.c. № 1485340 Способ выравнивания токораспределения по параллельно включенным щеткам и устройство для его осуществления / Забоин В.Н., Ширкин М.Л. -№4293432, Заявлено 3.08.1987, Опубл. 8.02.1989.-4с.

104. A.c. № 1399840 Устройство для контроля искрения в скользящем контакте электрической машины / Забоин В.Н. Ширкин М.Л. №4097620, Заявлено 8.08.1986, Опубл. 1.02.1988. -4с.

105. Забоин В.Н., Попов В.В., Федосов М.И. Исследование влияния нарезки рабочей поверхности контактных колец на эксплуатационные характеристики твердощеточных систем токосъема турбогенераторов: Отчет о НИР / ЛПИ. -Инв.№ 206007. 1990. -67с.

106. Забоин В.Н., Попов В.В., Федосов М.И. Разработка многофакторных моделей основных эксплуатационных характеристик твердощеточных систем токосъема энергетических турбогенераторов: Отчет о НИР / ЛГТУ. -Инв.№ 206292, 1992. -47с.

107. Забоин В.Н., Попов В.В., Федосов М.И. Разработка научно-технических основ проектирования и создания сверхпроводниковых униполярных электромеханических источников энергии: Отчет о НИР / СПбГТУ. -По гранту Минобразования РФ. СПб., 1995. -12 с.

108. Забоин В.Н., Попов В.В., Федосов М.И. Разработка методов количественной оценки и прогнозирования надежности систем токосъема электроэнергетических машин: Отчет о НИР / СПбГТУ. По гранту Минобразования РФ; Инв.№ 3062061. - 1997. -12 с.

109. Забоин В.Н., Попов В.В. Прогнозирование технического состояния и надежности систем токосъема электроэнергетических машин: Отчет о НИР / СПбГТУ. По гранту Минобразования РФ; Инв.№020206801 (№ Г/р 01980003857).-СПб., 1999.-21 с.

110. Забоин В.Н., Попов В.В. Прогнозирование технического состояния и надежности систем токосъема электроэнергетических машин: Итоговый отчет о НИР / СПбГТУ. По гранту Минобразования РФ; Инв.№ 020206801 (№ Г/р 01980003857). - СПб, 2001.-28 с.

111. Забоин В.Н., Романов В.В., Федосов М.И. Исследование униполярных машин со сверхпроводящей обмоткой возбуждения: Отчет о НИР /ЛПИ.-Инв.№ 7194, № Г/р 81011921. Л., ЛПИ, 1980. -118 с.

112. Забоин В.Н., Романов В.В. Исследование твердощеточных систем токосъема сверхпроводниковых униполярных электрических машин постоянного тока: Отчет о НИР / ЛПИ. Инв.№ 206104,№ Г/р 81004215. - Л., 1982. -139 с.

113. Забоин В.Н., Романов В.В. Исследование характеристик твердоще-точной системы токосъема для сверхпроводниковой униполярной электрической машины: Отчет о НИР / ЛПИ. Инв.№ Г/р 0182.4067458. -Л., 1982. -72 с.

114. Забоин В.Н., Романов В.В. Повышение эффективности и надежности работы твердощеточных систем токосъема для турбогенераторов большой мощности: Отчет о НИР / ЛПИ. Инв.№ 206302. - Л., 1983. -60 с.

115. Забоин В.Н., Романов В.В. Создать экспериментальный стенд и провести исследования щеток: Отчет о НИР / ЛПИ.- Инв.№ Г/р 0182.6067408. -Л., 1984.-84 с.

116. Забоин В.Н., Романов В.В., Федосов М.И. Исследование твердоще-точного скользящего контакта в мощных турбогенераторах: Отчет о НИР / ЛПИ. Инв.№ 206405, № Г/р 01.84.0000915. - Л., 1985. -75 с.

117. Забоин В.Н., Романов В.В., Федосов М.И. Провести научно-исследовательские работы по исследованию сверхпроводящих обмоток и систем токосъема униполярных машин: Отчет о НИР / ЛПИ. Инв.№ 222250.-Л., 1985.-76 с.

118. Забоин В.Н., Романов В.В., Федосов М.И. Исследование эксплуатационных параметров систем токосъема в турбогенераторах: Отчет о НИР /ЛПИ. Инв.№ 206604, № Г/р 0186.0002725. - Л., 1986. -65 с.

119. Забоин В.Н., Романов В.В., Федосов М.И. Испытание и исследование новых износоустойчивых типов щеток: Отчет о НИР / ЛПИ. Инв.№ 206603, № Г/р 0186.0002724. - Л., 1987. -82 с.

120. Забоин В.Н., Романов В.В., Федосов М.И. Исследование твердоще-точных систем токосъема для сверхпроводниковых униполярных гребных электродвигателей: Отчет о НИР / ЛПИ. Инв.№ 206692, № Г/р 0290.0023.775. - Л., 1990. -57 с.

121. Забоин В.Н., Федосов М.И. Исследование влияния вида рабочей поверхности контактных колец на эксплуатационные характеристики и параметры скользящего контакта: Отчет о НИР / ЛПИ. Инв.№ 206908, №Г/р 0189.0015261 -Л., 1990.-77с.

122. Забоин В.Н., Федосов М.И. Исследование основных характеристик металлографитных контактных пар для униполярных машин: А/отчет о НИР / СПбГТУ. Инв.№ 0290318. - СПб., 1993. -3 с.

123. Забоин В.Н., Федосов М.И., Анализ состояния и пути решения проблемы создания сильноточных систем токосъема для СПУЭМ: А/отчет о НИР / СПбГТУ. Инв.№ 02900417. - СПб., 1994. - 6 с.

124. Забоин В.Н, Федосов М.И., Разработка научных основ проектирования и расчета сверхпроводниковых униполярных электрических машин различного целевого назначения: Отчет о НИР / СПбГТУ. Инв.№ 0290417. -СПб., 1997.-26 с.

125. Зайчиков В.Г., Ерёмин A.A., Ковалёв И.Ф. К надёжности щёточного токосъёма ТГ // Электрические станции. 1986. - № 11.- С.49-50.

126. Зиннер Л.Я., Скороспешкин А.И., Прошин А.И. Динамические свойства коллекторных электрических машин // Известия ТПИ. -Томск. -1967. -Т. 172. -С.183-192.

127. Ибрагимова Н.И., Кулаков В.А., Федосов М.И. Проблемы разработки и создания судовых сверхпроводниковых униполярных электрических машин // Электромеханика. -1984. № 9.

128. Ивоботенко Б.А., Ильинский Н.Ф., Копылов И.П. Планирование эксперимента в электромеханике. -М.: Энергия, 1975. 184 с.

129. Иоссель Ю.Я. Расчет потенциальных полей в энергетике. Л.: Энергия, 1978.-351 с.

130. Иртышский Э.Б., Рыженская Б.М., Макаров К.И., Голубович А.И. Обобщенный метод оценки надежности специальных электрических машин по ускоренным испытаниям // Труды ВНИИ электромех. 1987. - 84. -С.69-74.

131. Исаев В.С., Ковтун В.П., Черноморченко Л.В. Влияние параметров нагружения и условий работы на износ пары трения медь-электрощетка // Изв. Сев-Кавказ. Научн. центра высш. шк. Техн. науки. 1976. - № 2. -С.26-28.

132. Обследование и наладка работы узла контактных колец турбогенератора типа ТВВ-320-2, ст.№1 ТЭЦ-22 «Ленэнерго»: Технический отчет / Ленэнергоремонт. № ОИ-03-10-82 . Л., 1982. -43 с.

133. Исследование эксплуатационного состояния щеточных аппаратов с контактными кольцами серийного производства и с ромбической нарезкой рабочей поверхности. Технический отчет / Ленэнергоремонт. Инв.№ ОИ-03-04-83.-Л., 1983. —49 с.

134. Инструкция по эксплуатации. ОБС.460.468 ИЭ. Аппарат щеточно-контактный турбогенераторов типа ТВВ И ТВФ -Л., Электросила, 1978. -26 с.

135. Исикава Кадзуаки. Влияние параметров атмосферы на механический износ щеток электродвигателя в условиях герметичного кожуха // Nippon Когуо gauravka kenkyo nokyky. 1996. - 26, №2 -р.205-208.

136. Campbell W.E. Lectures on tarnishing, friction and wear in contacts, given at the Symposium on electric contacts / Penn. Univ. -June 1956.

137. Castevens J.M., Rylander H.G., Eliezer Z. Friction and wear characteristics of power metallurgy copper graphite Brushes at high sliding speeds // Wear. -1978. -vol. 49, №1. p. 169-178.

138. Castevens J.M., Rylander H.G., Eliezer Z. Influence of high velocities and high current densities on the friction and wear behavior of copper-graphite brushes // Wear. 1978. - vol. 49, №1. -p.121-130.

139. Cook Т.Н., Loco E. Brushes for railway traction motors and for traction auxiliary machines // Morganatic Export Ltd. 1963. - Sept.

140. Keller D.Y. Friction and wear: surfaces research with the help of the modern analysis methods // J.Vac. Sci Technol. 1971. -v.9. -p. 133-142.

141. Kendall P.W., McNab I.R., Wilkin G.A. Recent development in current collection // Physics in Technology. 1975. - v.6, №3. -p.l 17-126.

142. Kohlrausch F. Statioarer Temperaturzustand // Ann.Phys.,Lpz. 1900. -1. -p. 134-158.

143. Kottler F. Elektrostatik der Leiter. Handbuch der Physik von Geider und Scheel. Berlin. - 1927. - Bd.12.

144. Kromin K., Krynke J. Scierabnosc szszotec napedlach walcarek hutnic-zych // Wiadomosci Elektrotechniczne. 1976. -№ 14.

145. Калашников B.K., Круглин B.A., Понамарева A.A., Рубинраут A.M., Фридман Г.Н. Особенности работы скользящего контакта в электрических машинах со сверхпроводящей системой возбуждения // Электротехника. -1981. -№ 8. С. 14-16.

146. Калошкин A.M. Исследование надежности тяговых электродвигателей постоянного тока большегрузных автомобилей: -Дис. канд. техн. наук, М., 1982.

147. Капур К., Ламберсон Л. Надёжность и проектирование систем. -М.: Мир, 1980. 608 с.

148. Карасев М.Ф. Природа щеточного контакта электрических машин постоянного тока // Электричество. 1948.- №10.

149. Карасев М.Ф., Козлов В.И. и др. Анализ вольт-амперных характеристик разнополярных электрощеток с помощью схемы замещения щеточного контакта // Науч труды Омского ИИЖТ. 1971. - т. 122, № 2. - С.54-58.

150. Карслоу X. Теория теплопроводности. -М.: Гостехиздат, 1947. -288 с.

151. Кендалл М., Стьюарт А. Многомерный статистический анализ и временные ряды. М.: Наука, 1976. - 736 с.

152. Ковалев И.Ф. Оценка эксплуатационной надежности электрощеток , Электротехническая промышленность // Общеотраслевые вопросы. 1972. -№6.

153. Ковалёв И.Ф., Крохина И.Н. Обоснование метода оценки долговечности щёток по результатам приемо-сдаточных испытаний // Электротехническая промышленность. Сер. Электротехнические материалы. 1981. - № 4. - С.12-13.

154. Ковалев И.Ф., Крылов Ю.С. Расчет надёжности щёточного аппарата электрических машин // Электротехническая промышленность. Электрические машины. 1972. - № 2. - С.7-9.

155. Коваленко И.Н., Наконечный А.Н. Приближённый расчет и оптимизация надёжности -Киев, 1989.-184 с.

156. Козлов А.А Колебания щёток электрических машин при полигармоническом возмущении // Электромеханика. 1985. - № 6. - С.37-43.171. 172 Козлов A.A. Оптимальное проектирование коллекторов электрических машин // Электротехника. 1994. - № 2. - С.25-30.

157. Козлов A.A. Зиннер Л.Я. Скороспешкин А.И. Исследование радиальных колебаний электрощёток // Электротехника. 1973. - № 12. - С.51-54.

158. Козлов A.A., Скороспешкин А.И., Воронин С.М. Статистическое исследование механического состояния рабочей поверхности коллекторов электрических машин // Электротехника. 1981. - №8. - С.22-26.

159. Колесников К.И., Юков Э.М. Особенности работы щёточно-контактных аппаратов синхронных компенсаторов // Электрические станции. 1986. - № 6. - С.71-72.

160. Кончиц В.В., Мешков В.В., Мышкин Н.К. Триботехника электрических контактов / Под. ред. Белого A.A. Минск: Наука и техника, 1986.-256 с.

161. Кончиц В.В., Савкин В.Г. Полярные эффекты в скользящем контакте металлосодержащих щеток // Изв. АН БССР. 1981- № 3. -.С.33-37.

162. Копылов И.П., Кузнецов H.JL, Голубович А.И. Определение коэффициента ускорения коллекторного узла электромашинного преобразователя при ускоренных испытаниях на надежность // Труды МЭИ. 1976.-вып.285. -С. 18-21.

163. Копылов И.П., Кузнецов H.JL, Гусейнов К.К. Геометрическое программирование при оптимизации объектов типа «черный ящик» // Труды МЭИ. 1978. - вып. 381. - С.19-24.

164. Крагельский И.В., Добычин М.Н., Комбалов B.C. Основы расчетов на трение и износ. М.: Машиностроение, 1977. - 526 с.

165. Кузнецов H.JI. Модели надежности узлов электрических машин / Под ред. И.П. Копылова. -М.: МЭИ, 1982. 87 с.

166. Кузнецов H.JL, Рыженская Б.М. Прогнозирование надёжности коллекторного узла электрических машин // Труды МЭИ. 1980. - выпуск 501. -С.40-44.

167. Кузнецов Н.Л., Токарев Б.Ф., Морозкин В.П., Волков B.C. Разработка методики ускоренных ресурсных испытаний электрощёток погружных двигателей постоянного тока // Труды МЭИ. 1977. - выпуск 314. -С.38-41.

168. Кузнецов С.Е., Филев B.C. Основы технической эксплуатации судового электрооборудования и автоматики -Спб, Судостроение, 1995. 448 с.

169. Lee Р.К., Johnson J.L. High current brushes , Part. 2, Effect of gases and hydrocarbon vapors // IEEE Trans. CHMT. 1978. - vl, №1. -p.40-45.

170. Lee P.K. High current brushes materials developments. Part I: Sintered metal-coated graphite // -Chicago. -IEEE Trans. CHMT 1980. - v.3, №1. -p.4-8.

171. Lui Hsing-Pang., Carnes Robert W., Ceully John H. Влияние температуры на износ однополярной пресованной щетки . Effect of temperature on wear rate of homopolar pulse consolidates electrical brushes //Wear. 1993. -167, №1. -p.41—47.

172. Лившиц П.С., Ерёмин А.А. Количественная оценка скорости изнашивания щёток электрических машин постоянного тока // Электротехника.-. 1982. -№ 4. -С. 19-22 с.

173. Лившиц П.С. Развитие исследований и разработка метода расчёта скользящего контакта электрических машин переменного тока // Электричество. 1984.-№4.-С. 13-17.

174. Лившиц П.С. Скользящий контакт электрических машин. — М.: Энергия, 1974.-272 с.

175. Лившиц П.С. Справочник по щеткам электрических машин. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 216 с.

176. Лившиц П.С. Щетки электрических машин. М.: Энергоатомиздат, 1989.-81 с.

177. Лирин В.Н., Лирина Г.П. Упрощенная технология регулирования нажатия на электрощетки щеточно-контактных аппаратов турбогенераторов // Электрические станции. 1984. - № 10.

178. Лирин В.Н. Лирина Г.П. Интенсификация охлаждения щеточно-контактных аппаратов турбогенераторов // Электрические станции. 1984. -№2.

179. Лирин В.Н., Юков Э.М. Интенсификация охлаждения щёточно-контактных аппаратов турбогенераторов единой унифицированной серии // Электрические станции. 1987. - № 11.- С.58-61.

180. Линник Ю.В. Метод наименьших квадратов и основы математико-статистической теории обработки наблюдений. М.: Физматгиз, 1962. -349 с.

181. Лубков Н.В. Анализ надёжности сложных технических систем с использованием многоуровневых моделей работоспособности // Политехнический музей. 1988.

182. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа, 1967. -599 с.

183. Львовский Е.Н. Статистические методы построения эмпирических формул -/М., Высшая школа, 1988.

184. Mandelbrot В.В. The Fraktal Geometry of Nature. -New York, 1983.

185. Marshall R.A., Slepian R.M. Pulsed high-power brush research. Part III: Experiments at 15,5 MA/m2 and 277 m/c // IEEE Trans. CHMT. 1979. - v.2, №1-p. 100-107.

186. May M.S. Current density in electrical brushes // El.Eng. 1962. - v.83, №3.

187. Mayeur R. Elements d'une theorie des contacts glissants // Rev. ben. de I'Electricite. 1957. - т.66, № 4.

188. McNab I.R., Johnson J.K. High current brushes. Part III: Perfomance wolution for sintered silver-graphite grades // IEEE Trans. CHMT. 1979. - v.2, №1. -p.84-89.

189. McNab I.R. Pulsed high power brush research // IEEE Trans. CHMT. -1978. v.l, №1. -p.30-35.

190. McNab I.R. Recent advances in electrical current collection //Wear. -1980.-vol. 59, 259-276 p.

191. McNab I.R., Gass W.R. High current density carbon fiber brush experiments in humified air and helium // In: Electrical contacts. Proc. 25th Holm conf. on electrical contacts. Chicago. - Sept. 10-12. - 1979.

192. Максвелл Дж.К. Избранные сочинения по теории электромагнитного поля. М.: Гостехиздат, 1954. - 687 с.

193. Маркин Н. С. Основы теории обработки результатов измерений.-.М.: Издательство Стандартов, 1991. -176 с.

194. Маслов П.Ф., Туктаев И.И., Хлыстов М.Ф. Исследование колебаний электрощеток относительно коллектора // Электротехника. 1973. - №4. -С.31-33.

195. Мезинов В.В., Глускин Б.А., Глебова И.Ю., Бордаченков A.M. Метод расчета щеточно-коллекторного узла электрической машины на виброустойчивость // Электротехника. 1987. — № 8. - С.22-23.

196. Мейер Р. К вопросу о работе скользящих контактов / ЦБТИ. -НИИЭП, №П3747. С.38.

197. Михайлов В.В. Влияние вида изнашивания на стабильность электрического скользящего контакта // Трение и износ. 1980. - T.I, №4. -С.728-735.

198. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. М.: Энергия, 1977.-343 с.

199. Морковин B.JL, Давидович Я.Г. Моделирование процессов изнашивания щеток марки МТС 7 // Электротехническая промышленность. Электротехнические материалы. 1980. - № 4.

200. Neukirchen J. Elektrolytische Erscheinungen an Kohle-Metall-Kontakten // Aus dem Prüffeld der Ringsdorff-Werke. 1948. - Helf 13, - 1948 and Helf 15,-1950.

201. Neukirchen J., Mulden, Bänder und Reifen als typische Verschleißformen der Srtomwender und Schleifrings elektrische Maschinen Prüffeld //Aus dem Prüffeld der Ringsdorff-Werke. 1954. - Helf 19.

202. Таблицы планов эксперимента для факторных и полиноминальных моделей / Бродский В.З, Бродский Л.И, Голикова Т.И. и др. /Под ред. На-лимова B.B. М.: Металлургия, 1982, -751 с.

203. Налимов В.В, Голикова Т.Й. Логические основания планирования эксперимента. -М.: Металлургия, 1981.-151 с.

204. Нейкирхен И. Угольные щетки и причины непостоянства условий коммутации машин постоянного тока /ОНТИ, 1937. -183 с.

205. Нэллин В.И. О полярных свойствах электрических щеток // Труды ТЭИИЖТ. 1957. - т.24. -С.88-108.

206. Механика скользящего контакта / Нэллин В.И, Богатырев Н.Я, Ложкин Л.В. и др. -М.: Транспорт, 1966. -255 с.

207. Нэллин В.И, Туктаев И.И, Богатырёв Н.Я. Работа щёточного контакта электрической машины при повышенной плотности тока И Электротехника. 1964. -№ 7. -39 с.

208. Ohmstedt Harry О. Collector ring marking or brash footpriniting //Conf. Ree. Annu. Pulp, and Pap. Ind. Techn. Conf. Seattle. - Wash. - June 18-22. -1990, - New York (N.Y.). - 1989. -p.51-55.

209. Pattison R, Clark E, Berger B. Carbone brushes performance // El. Times. 1965. - vol. 148. - № 76.

210. Powell C.L. Physical essence of quantity superficial Over analysis methods // American Soc. for Testing and Materials. 1978. - p.5-30.

211. Панков Я.Г. Введение в теорию механических колебаний -М, Наука, 1980.-270 с.

212. Плохов И.В. Кластерная модель электрофрикционного взаимодействия // Труды ППИ. Псков. -1997. - №1.

213. Плохов И.В. Эволюционная модель электрофрикционного взаимодействия // Труды ППИ. Псков. -1998. - №2.

214. Плохов И.В., Егоров В.Е., Савраев И.Е. Защита узлов скользящего токосъема от внешних инерциальных воздействий // Электротехника. -1989. -№6. -С.54-57.

215. Плохов И.В., Родионов Ю.А., Егоров В.Е. и др. Оценка качества работы щёточного аппарата электрических машин приборами диагностического комплекса «ДИАКОР» // Электротехника. №3. - 1995.

216. Плохов И.В. Комплексная диагностика и прогнозирование технического состояния узлов скользящего токосъема турбогенераторов: Дис. д-ра техн. н. СПб., 2001.

217. Пустыльник Е.И. Статистические методы анализа и обработки наблюдений. М.: Наука, 1968. - 288 с.

218. Reichner P. Brush contact on eccentric slip rings // IEEE Transaction on Power Appatus and Systems. 1981. - v.100, №1. -p.405-415.

219. Reichner P. Metallic brushes for extreme high current applications // Electrical contacts. Proc. 25th Holm conf. on electrical contacts. — Chicago. -Sept. 10-12. 1979. - p.191-197, - IEEE Trans. CHMT. - 1980. - v.3, №1. -p.21-25.

220. Reichner P., Taylor O. Shunts for high- current density brushes // IEEE Trans. CHMT. 1979. - v.2, №1. -p.84-94.

221. Рихтер P. Электрические машины. M.: ОНТИ, т.1. 1935.

222. Рябинин И. А Основы теории и расчета надежности судовых энергетических систем. JL: Военно-Морская Академия, 1971. - 456 с.

223. Рябинин И.А., Киреев Ю.Н. Надежность судовых электроэнергетических систем и судового электрооборудования. Л.: Судостроение, 1974. -264 с.

224. Sawada F.H., Barton S.C., Jumoe G.H. Early defection and warning of excessive carbonbrush sparking / IEEE Summer Meet. July 1971. -p.8-23.

225. Sekito S., Mineyoshi K., Jashiro K. Inspection and Diagnosis Techniques for Turbine Generators // Toshiba Rrview. 1991. - v.46, № 6.

226. Shobert E.I. Carbon brushes -N. York, Chemical Publishing Co., 1965. -240 p.

227. Shobert E.I. Electrical resistance of carbon brushes on copper rings // Trans. IEEE. 1954. - III B, № 13, - 788 p.

228. Shroter F. The contact resistance of sliding contacts // The Engineers Digest. 1955. -v.16, № 10.-p.468 -471.

229. Singh В., Zhanh J.G., Hwang B.H. Vook R.W. Microstructural characterization of rotating Cu-Cu electrical contacts in vacuum and wet CO2 environments // Wear. 1982. - 78, № 1-2. - p. 17-28.

230. Smythe W. R. Static and dynamic electricity -N. Y., and Lnd., 1939.

231. Swinnerton B.R.G. Carbon fibre fringe brush // Wear. 1982. - v.78, №12. -p. 1-92.

232. Сипайлов Г.А., Санников Д.И., Жадан В.А. Тепловые, гидравлические и аэродинамические расчеты в электрических машинах. М.: Высшая школа, 1989.-239 с.

233. Соколов Н.А. Опыт эксплуатации щеточно-контактных аппаратов на турбогенераторах ТВВ-200-2А // Энергетика. 1994 - № 4.

234. Специальные электрические машины. Источники и преобразователи энергии / Под ред. А.И. Бертинова. М.: Энергоиздат, 1982. - 552 с.

235. Справочник по расчету и конструированию контактных частей сильноточных электрических аппаратов / Под ред. Афанасьева В.В. Л.: Энерго-атомиздат, 1988. - 384 с.

236. Степанов В.П., Глускин А.Я., Былинкин А.Н., Кориков Ю.Д. Работа щеток на контактных кольцах мощных синхронных компенсаторов с водородным охлаждением // Электрические станции. 1967. - № 12. - С.33-36.

237. Темкин И.В. Производство электроугольных изделий. М.: Высшая школа, 1970.- 170 с.

238. Трение твердых тел / Под ред. Крагельского И.В. М.: Наука, 1964. -131 с.

239. Трение, изнашивание и смазка / Под ред. Крагельского И.В. М.: Машиностроение, 1978. - 400 с.

240. Третьяк Г.Т., Лысов Н.Е. Основы тепловых расчетов электрической аппаратуры. М.: ОНТИ, 1935.

241. Туктаев И., И. Хлыстов М.Ф. Влияние подразделения щетки на работу скользящего контакта // Электромеханика. 1974. - № 1. - С.96 - 101.

242. Туктаев И.И. Системный подход к обеспечению равномерного износа параллельных электрических скользящих контактов // Трение и износ. -1981.-№ 3. С.513-519.

243. Туктаев И.И., Клушин Ю.П., Чиндяскин В.И. Связь фактора эксплуатационной напряженности электрических машин с динамической устойчивостью скользящего контакта // Электротехническая промышленность. Электрические машины. 1984 - вып.3(157). - С. 1-3.

244. Туктаев И.И., Хлыстов М.Ф. Влияние подразделения щетки на работу скользящего контакта // Изв. вузов. Электромеханика. 1974.- №1. - С.96-101.

245. Туктаев И.И., Хлыстов М.Ф., Желуницын В.Д. Автоматическое управление износом параллельно работающих электрощеток // Электротехника. 1981. - №2.

246. Туктаев И.И., Хлыстов М.Ф, Колесников В.А. Демпфирование колебаний щеток электрических машин // Электротехническая промышленность. Электрические машины. 1983. - №1. - С.3-5.

247. Туктаев И.И., Хлыстов М.Ф., Левашов Ю.С., Рузайкина О.Б. Увеличение предельных плотностей токов в щеточном контакте при повышенных скоростях скольжения // Электромеханика. 1980 - № 4. - С. 48-50.

248. Туктаев И.И., Чиндяскин В.И. Дополнительные показатели при оценке и анализе износных характеристик щеток электрических машин // Электротехника. 1986. -№11.- С.49-52.

249. Туктаев И.И., Чиндяскин В.И. Учет влияния динамических факторов и тока при анализе изнашивания параллельно включенных щеток // Трение и износ. 1985. - №6. - С. 1097-1108.

250. Уилкс Математическая статистика. М.: -Наука, 1967. - 630 с.

251. Умов H.A. Избранные сочинения. -М.: Гостехиздат, 1950. 555 с.

252. Ушаков И.А., Генис Я.Г. Оценка надежности восстанавливаемых резервированных систем при проектировании Политехнический музей, 1986.

253. Fuller B.R., Sinergetics -N.Y.: McMillan, 1982. 350 p.

254. Федер E. Фракталы. M.: -Мир, 1991,-260 с.

255. Федюкин В.К. О механических испытаниях металлических материалов // Ин-т проблем машиностр. РАН. СПб. - 1995.

256. Фиалков A.C. Формирование структуры и свойств углеграфитовых материалов. -М.: Металлургия, 1965. -288 с.

257. Фиалков A.C., Зайчиков В.Г., Платов B.C. Перспективы использования электрического скользящего контакта из углеродных волокон // Электротехника. 1983. -№ 8.-С.7—12.

258. Филиппов И.Ф. Теплообмен в электрических машинах. JL: Энерго-атомиздат, 1986. - 255 с.

259. Филиппов Ю.А., Какурин А.С. Исследование влияния температуры на трение в контактах // Электротехническая промышленность. Аппараты высокого напряжения, трансформаторы, силовые конденсаторы. 1978. -вып. З.-С. 150-151.

260. Фонер С., Шварц Б. Сверхпроводящие машины и устройства. М.: — Мир, 1977. -763 с.

261. Форсайт Д., Мальком М., Моулер К. Машинные методы математических вычислений. М.: Мир, 1980. - 279 с.

262. Фрумин B.J1., Алисов М.И., Волошин Н.В. Исследование токораспре-деления и износа при параллельной работе щеток в масляной среде // Электромеханика. 1968. - №7. -С.741-744.

263. Hayachi Hiroshi Исследование явлений в электрическом скользящем контакте при сверхвысоких окружных скоростях //Nippon Inst. Technol. -1990.-20, № 1.-p. 195-198.

264. Holm E. Dependence of the condition mechanism on polarity in stationary and sliding contacts when high-resistivity film is present in the contact // IEEE Transactions on Power Apparatus and System. 1965. - vol.84. - 65 p.

265. Хакен Г. Синергетика. M.: Мир, 1980. -404 с.

266. Хлыстов М.Ф. Исследования радиальных колебаний податливых электрощеток относительно коллектора // Изв. вузов Электромеханика. — 1987.-№3. -С.42-47.

267. Хлыстов М.Ф. Повышение механической устойчивости скользящего контакта податливых щеток с зубчатым коллектором // Изв. вузов Электромеханика. 1985. - №6. -С.36-39.

268. Хлыстов М.Ф. Повышение механической устойчивости скользящего контакта податливы щеток с зубчатым коллектором // Изв. вузов Электромеханика. 1985. - №6. -С.36-39.

269. Хлыстов М.Ф. Туктаев И.И. Рузайкина О.В. Исследование устойчивости скользящего контакта податливых щеток на зубчатом коллекторе // Исследования специальных электрических машин и машинно—вентельных систем. Томск, ТПИ, 1980.-С. 140-145.

270. Хлыстов М.Ф., Туктаев И.И., Рузайкина О.В., Степанов Ю.А. Исследование устойчивости скользящего контакта податливых щеток на гладком коллекторе // Изв. вузов. Электромеханика. 1981. -№10. -С.1092-1095.

271. Хожаинов А.И., Кузнецов С.Е., Федоров A.JI. Униполярные электрические машины с герметичным жидкометаллическим контактом // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1987 - № 3. -С.87-91.

272. Хольм Р. Электрические контакты. М.: Изд. иностр. лит., 1961. -464 с.

273. Хуторецкий Г.М., Токов М.И., Толвинская Е.В. Проектирование турбогенераторов. Д.: Энергоатомиздат, 1987. —256 с.

274. Цветков В.А. Диагностика мощных генераторов. — М.: ЗНАС, 1995.

275. Червоный A.A., Лукьященко В.И., Котин Л.В. Надежность сложных систем. М.: Машиностроение, 1976. - 288 с.

276. Чичинадзе A.B., Хованский В.Н., Преженцева Н.П. Некоторые особенности расчетно-экспериментальной оценки триботехнических характеристик скользящих электрических контактов // Трение и износ. 1992. -13, № 1.- С. 13 8-144.

277. Шестериков С.А., Локощенко A.M. Исследование повреждаемости материала при ползучести с помощью измерения электросопротивления // Деформирование и разрушение твердых тел. Ин-т механики МГУ. М., 1992.

278. Шубов И.Г. Шум и вибрация электрических машин. Л.: Энерго-атомиздат, 1986. -206 с.

279. Энтин М.А., Бороха И.К. Влияние температуры окружающей среды на износ электрощеток // Электротехническая промышленность. Электротехнические материалы. 1980. — № 9.

280. Юков Э.М., Селянкин C.B. Устранение дефектов щеточно-контактного аппарата на работающем турбогенераторе типа ТВФ-63-2УЗ // Электрические станции. 1986. - №6. - С.70-71.