автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Повышение эксплуатационной надежности коллекторно-щеточного узла тяговых двигателей электроподвижного состава железных дорог

На правах рукописи

Девлнкамов Рашит Музаферови

СЭ Г* □030В2384

ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ КОЛЛЕКТОРПО-ЩЕТОЧНОГО УЗЛА ТЯГОВЫХ ДВИГ АТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

Специальность 05.22 07 - Подвижной состав железных дорог, тяга поездов

и электрификация

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ростов- на-Дону — 2007

003062384

Работа выполнена на кафедре «Электрический подвижной состав» Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Ростовский государственный университет путей сообщения»

доктор технических наук, доцент Пегрушин Александр Дмитриевич

доктор технических наук, профессор Глущенко Михаил Дмитриевич доктор технических наук, профессор Щербаков Виктор Гаврилович

ОАО «Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторскии институт электровозостроения» («ВЭлНИИ»)

Защита диссертации состоится « ^ » А2007 года в « И » часов на заседании диссертационного совета Д 21801001 в Ростовском государственном университете путей сообщения (РГУПС) по адресу 344038, I Ростов-на-Дону, пл Ростовского Стрелкового Полка Народного Ополчения, 2, в конференц-зале

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ростовского государственного университета путей сообщения (РГУПС)

Автореферат разослан « // » Я^у&^С 2007 года

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 218 010 01, доктор технических наук, профессор

Научный руководитель

Официальные оппоненты

Ведущая организация

Соломин В А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальное! ь темы Новые экономические условия, в которых работает железнодорожный транспорт, ставчт в числе первоочередных задач эффективное использование локомотивного парка с высокой эксплуатационной надежностью для обеспечения безопасности движения поездов Решению этой важной для железных дорог России задачи препятствует основная проблема современного технического состояния эксплуатируемого парка электроподвижного состава (ЭПС), которая заключается в том, что темпы его износа заметно опережают объемы закупок ОАО «РЖД» новых электровозов и электропоездов, особенно постоянного тока Проводимая же заводами Дирекции «Желдормаш» модернизация ЭПС с продлением срока его службы не затрагивает важнейшие узлы, связанные с системой тяги Одно из направлений для решения данной проблемы - это существенное увеличение показателей надежности тех узлов и деталей эксплуатируемого парка ЭПС, которые являются наиболее слабым звеном и чаще других выходят из строя

Эксплуатационная надежность и работоспособность ЭПС во многом определяется типом используемого тягового электропривода Несмотря на наметившуюся тенденцию к использованию электровозов и электропоездов с более перспективными бесконтактными тяговыми электродвигателями (ТЭД), подвижной состав с коллекторными ТЭД будет эксплуатироваться в широких масштабах еще продолжительный период, так как он составляет подавляющее большинство приписного парка железных дорог России, тем более что в настоящее время в ОАО «РЖД» действует «Программа создания и освоения производства локомотивов с коллекторными и бесколлекторными тяговыми двигателями в 2004-2010 г г», согласно которой ОАО «НЭВЗ» и ОАО «ДМЗ» серийно выпускают электровозы и электропоезда с коллекторными ТЭД

Из современного отечественного и зарубежного опыта эксплуатации электровозов следует, что количество их отказов из-за неисправностей тяговых двигателей постоянного и пульсирующего тока находится на уровне 20 — 22% После заводского ремонта эти показатели еще выше Так по данным Дирекции «Желдормаш» на ТЭД магистральных электровозов приходится 53% от общего количества отказов, а из них более трети (36%) - на их коллекторно-щеточный узел

Следовательно, для повышения вероятности безотказной работы и увеличения времени наработки на отказ электротехнических систем и установок тягового подвижного состава, прежде всего, необходимо исследовать новые возможности повышения эксплуатационной надежности коллекторно-щеточного узла ТЭД, которая, как известно, определяется коммутационной надежностью этого узла

При расстройстве коммутации ТЭД возникает прогрессирующее искрение, вызывающее чрезмерный износ скользящего контакта, а при определенных условиях - и так называемый «круговой огонь» по коллектору, приводящий к потере работоспособности ЭПС и к сокращению пробега двигателя до капитального ремонта Об этом вполне объективно свидетельствуют получен-

ные в ОмГУПСе зависимости среднего пробега двигателей от качества их коммутации Если ТЭД ТЛ-2К1 при темной коммутации проходит в среднем 2 млн км, при интенсивности искрения 1 балла - примерно 1,2 млн км, то при 11/2 балла - лишь около 300 тыс км

Следовательно, качество коммутации ТЭД в значительной мере определяет надежность ЭПС и расходы на его эксплуатацию (замена щеток, проточка коллектора и последующая обработка его рабочей поверхности весьма трудоемкие и материалозатратные операции), поэтому обеспечение безыскровой работы двигателей является острой необходимостью и часто решающим образом воздействует на технико-экономические и эксплуатационные показатели работы ЭПС в целом Для некоторого типа ЭПС, например, для рудничных электровозов, искрение щеток ТЭД вообще недопустимо

Ощутимые в настоящее время трудности, связанные с дальнейшим повышением эксплуатационной надежности коллекторно-щеточного узла ТЭД ЭПС, объясняются тем, что известные способы улучшения качества их коммутации уже практически себя исчерпали Для решения этой важной и актуальной задачи необходима разработка новых конструктивных решений по скользящему контакту ТЭД, которые должны базироваться на уточнении теоретических взглядов на процесс коммутации тока в их якорных секциях

Цель и задачи исследования. Целью диссертации является повышение эксплуатационной надежности коллекторно-щеточного узла тяговых двигателей электроподвижного состава железных дорог путем разработки новых конструктивных решений по их скользящему контакту, основанных на уточнении теоретических взглядов на процесс коммутации

Для достижения поставленной цели в работе необходимо было решить следующие задачи:

• уточнить условия токопередачи в скользящем контакте углеродистой щетки с медным коллектором, объясняющие его реальные электрические характеристики,

• разработать методику расчета среднестатистических микропараметров щеточного контакта,

• упростить методику расчета температуры контактной поверхности коллектора ТЭД,

• теоретически обосновать физические условия возникновения под щеткой низковольтного коммутационного искрения,

• вывести расчетные формулы для электрического фактора ценообразования, учитывающие тип якорной обмотки, влияние магнитного поля главных полюсов (ГП) и реальных свойств скользящего контакта,

• получить расчетную формулу для магнитного фактора ценообразования с учетом дискретности щеточного контакта и индуктивности обособленной секции (секции, коммутируемой последней в пазу),

• определить влияние на процесс возникновения искрения механических факторов и предложить меры по снижению их воздействия на коллектор-но-щеточный узел ТЭД,

• получить общее уравнение искрообразования в скользящем контакте и определить критерии для частных случаев безыскровой работы щеток,

• вывести расчетные формулы для электродвижущих сил (ЭДС) небаланса при искрении и оптимальной величины ЭДС вращения от магнитного поля под наконечниками дополнительных полюсов (ДП),

• разработать методику прогнозирования области безыскровой работы (ОБР) ТЭД и получить критерий для оценки их коммутационной надежности,

• проанализировать условия, при которых повышается коммутационная надежность ТЭД ЭПС, и предложить конструктивные решения по их реализации,

• установить корреляционную связь между критерием коммутационной надежности ТЭД ЭПС и показателями надежности работы их щеток Методы исследований Для решения поставленных в работе задач

использовались метод энергетических диаграмм для определения условий токопередачи через слой политуры коллектора, метод аналогии электрических и тепловых полей при расчете напряжений искрообразования, метод Бернулли при решении дифференциального уравнения для магнитного фактора, методы анализа основных факторов коммутационного процесса и их синтеза в общем уравнении искрообразования При экспериментальных исследованиях использованы компенсационный метод при измерениях контактной разности потенциалов, методы статистической обработки данных и оценки эксплутационной надежности работы щеток

Научная новизна работы В данной работе получены следующие результаты, характеризующие ее научную новизну и выносимые на защиту

• уточнены физические условия токопередачи в скользящем контакте углеродистой щетки с медным коллектором, объясняющие его основные электрические характеристики,

• разработаны методики расчета среднестатистических микропараметров щеточного контакта, температуры контактной поверхности коллектора и области безыскровой работы тяговых электродвигателей ТЭД,

• теоретически обоснованы физические условия возникновения под щеткой низковольтного искрения,

• выведены расчетные формулы дтя электромагнитных и механических факторов коммутационного процесса, ЭДС небаланса при искрении и оптимальной величины ЭДС вращения от магнитного поля ДП,

• получено общее уравнение искрообразования под щеткой и предложен критерий для оценки коммутационной надежности ТЭД Практическая ценность работы Практическую ценность представляют

следующие результаты, полученные в ходе исследований

• предложены конструктивные решения по скользящему контакту, повышающие эксплуатационную надежность коллекторно-щеточного узла ТЭД ЭПС,

• установлена корреляционная связь между критерием коммутационной надежности ТЭД ЭПС и показателями надежности работы их щеток,

• полученные расчетные формулы для температуры контактной поверхности коллектора и теоретических параметров ОБР могут быть использованы при проектировании новых ТЭД ЭПС

Реализация результатов работы. Разработанная конструкция щеток была испытана на ТЭД TJI-2K1 электровоза BJI10 При этом годовая экономия прямых затрат на смену щеток и устранение последствий «круговых огней» на коллекторе составила 911 руб на один двигатель

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались

• на VII Всесоюзной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития электровозостроения в стране» — Новочеркасск ВЭлНИИ, 1991,

• на Всесоюзной межвузовской научно-технической конференции студентов, аспирантов, молодых ученых и специалистов — Москва МИИТ, 1991,

• на научно-технических конференциях преподавателей и научных сотрудников РИИЖТа в 1988 - 1991 г г,

• на расширенном заседании кафедры «ЭПС» РГУПС, 2006,

• на заседании секции «Электрические машины» ОАО ВЭлНИИ, 2006 Публикации. По материалы диссертации опубликовано 12 печатных

работ

Структура диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованной литературы из 121 наименований Материал диссертации изложен на 150 страницах, включая 24 иллюстраций и 42 таблиц

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель и поставлены задачи исследования

В первой главе проведен анализ литературы, который позволил выработать требования к критерию коммутационной надежности ТЭД ЭПС

Во второй главе для объяснения основных электрических характеристик скользящего контакта углеродистой щетки с медным коллектором уточнена теория фриттингов Р Хольма, на основе которой разработана методика расчета среднестатистических микропараметров контактной поверхности коллектора и упрощена методика расчета ее средней температуры, а также теоретически обоснованы физические условия возникновения под щеткой низковольтного искрения

Согласно уточненной теории фриттингов токопередача через слой политуры коллектора осуществляется как за счет ее механического разрушения при скольжении по нему щеток, так и посредством фриттинга (электрического пробоя) входящей в состав политуры пленки закиси меди, если к ней

приложена критическая напряженность электрического поля в течение времени, превышающего инерцию фриттинга

Установлено, что условия фриттинга под разнополярными щетками отличаются Напряжение, необходимое для пробоя пленки Си20 определенной толщины, под катодной щеткой больше соответствующего напряжения для анодной щетки на удвоенную величину контактной разности потенциалов

Эквипотенциальность проводящей части контактной поверхности коллектора позволяет представить ее в виде дискретных точечных контактов (а-пятен) со средним радиусом, равным среднему арифметическому от радиусов реальных а-пятен

Падение напряжения в скользящем контакте по существу представляет собой падение напряжения в областях стягивания линий тока, расположенных в теле щетки вблизи от а-пятен Его мгновенные значения при скольжении щеток по коллектору подвержены сильным колебаниям от повышенных значений, необходимых для фриттинга пленки закиси меди, до минимальных напряжений, характеризующих падение напряжения в неподвижном контакте, когда все фритгинги под щеткой завершаются Измеряемое же при снятии статической вольтамперной характеристики (в а х ) падение напряжения Л11щ равно среднему от этих максимальных и минимальных колебаний напряжения

Под катодной щеткой падение напряжения больше, чем под анодной, на величину контактной разности потенциалов Для их среднего значения получено следующее выражение

ьит + ьищв_ _ рщ _ к ./„

Ап =-ÏS-^ J

2 3,6а па ma+nF'

где Д ищк и А ища — падения напряжения соответственно под катодной и анодной щетками, гк — удельное контактное сопротивление, Juf — плотность тока в скользящем контакте, рщ — удельное сопротивление материала щетки, а - средний радиус а-пятен, па — среднестатистическое число а-пятен под единицей рабочей площади щетки, таи nF — число а-пятен, образованных соответственно за счет механического разрушения политуры коллектора и фриттинга ее пленки закиси меди, Ra — сопротивление одного а-пятна

При полном фриттинге пленки закиси меди или при ее отсутствии на рабочей поверхности коллектора (например, при сильно сухом воздухе или низком его давлении) статическая характеристика становится линейной, и полярные различия щеток исчезают При этом па = ns, где п, - среднестатистическое число «герцевых» поверхностей под единицей рабочей площади щетки

На основании теоремы о среднем и формулы Герца для среднего радиуса а-пятен получено следующее выражение

а = Рк гдш =2,02 Рк Гктт m

где Ç = 0,7 — коэффициент, учитывающий степень нажатия контактов, рк -контактное давление на щетку, гктт — удельное контактное сопротивление при

отсутствии на рабочей поверхности коллектора политуры, Нщ - твердость материала щетки

По известному значению среднего радиуса а-пятен можно определить среднестатистическое число «герцевых» поверхностей соприкосновения

П! ~ 0,278 — = —2- (2)

а V т

стт Чшт

В табл 1 приведены результаты расчета по формулам (1) и (2) среднестатистических микропараметров «герцевых» поверхностей и а-пятен для

применяемых в ТЭД ЭПС марок щеток

Таблица 1

__ Микропараметры контактной поверхности__

Марка рщ 10-\ Нщ 10', Рк 10\ г 10'6 ' ктт 1 и ) а 10"6, Щ 104,

щетки Ом м Па Па Ом м2 м Ом м"2

ЭГ2А 2,2 24 4,0 0,8 12,2 0,50 62,7

ЭГ61 3,5 39 4,0 1,3 7,7 1,26 97,2

ЭГ61А 4,0 42 4,0 1,5 7,2 1,54 103,0

Путем уточнения методики Хольма для расчета превышения температуры контактной поверхности коллектора над его средней температурой получено следующее выражение

ДГ° = 2,67 1СГ3

( V р

л,

»

(3)

Рщ

где /тр - коэффициент трения щетки, Ух - окружная скорость коллектора

Формула (3) в отличие от расчетного выражения в методике Хольма содержит только макропараметры щеточного контакта, которые легко определяются из опыта

Расчеты температуры контактной поверхности коллектора для режимов максимального тока и частоты вращения якоря ТЭД показали, что она для рассматриваемых марок щеток не превышает температуру 450 °С

Для возникновения под щеткой низковольтного искрения необходимо выполнение следующих условий наличие минимального воздушного зазора и высокая степень его ионизации Согласно гипотезе Хауфта такие условия создаются в разрываемых контактах при тепловом испарении их а-пятен под действием приложенного к ним критического напряжения Физически испарение а-пятен можно представить в виде микро взрывов, образующих минимальный зазор и заполняющих его ионизированными парами высокого давления

Электрическое поле в различных участках области стягивания линий тока а-пятна связано с тепловым полем в них следующими соотношениями

Р12=2Л, Кщ <Р1=2Ри, <Рг <Ръ = Р„ > - _ Рм Рщ

0°

(©° - ДГ°)

■ лг!

<Рх+<Рг

где кщ и км — коэффициенты теплопроводности электрографита и меди, 0° - изотерма максимальной температуры в теле щетки, А7°„ - превышение температуры контактной поверхности от электрических потерь в ней, рм — удельное сопротивление меди, щ, д>2, 4>ъ - потенциалы электрического поля в различных участках области стягивания линий тока а-пятна

Учитывая отрицательный температурный коэффициент удельного сопротивления электрографита и кратковременность существования а-пятен, для критического значения напряжения, при котором происходит их испарение, было получено следующее выражение

= 0,77(^1 +<р2+(рг) (5)

Для проверки гипотезы Хауфта из уравнений теплового баланса (4) и формулы (5) были вычислены значения потенциалов <р\, <р2, <ръ и напряжений ии, при которых температура 0° достигает точки испарения электрографита В табл 2 приведены результаты этого расчета

Таблица 2

Марка <Ри <Рг, <Рг, ии,

щетки В В В в

ЭГ2А 1,880 1,355 0,0026 2,5

ЭГ61 2,366 1,709 0,0021 зд

ЭГ61А 2,530 1,828 0,0019 3,3

В третьей главе получены расчетные формулы для электрического и магнитного факторов искрообразования, а также выявлено влияние на устойчивую работу скользящего контакта механических факторов

Искрение обычно возникает в момент разрыва коммутируемого контура «секция - щетка» на сбегающем крае скользящего контакта, поэтому влияние электрического фактора на процесс искрообразования характеризуется той частью суммарного напряжения, приложенного к последней точке контакта сбегающей ламели коллектора, которая обусловлена действием в одновременно коммутируемых секциях наведенных в них результирующих ЭДС

На основании анализа схем замещения коммутируемых контуров при многоламельном щеточном перекрытии было получено следующее уравнение для электрического фактора искрообразования

иэЮ = - £(к~\ + тл)Аерк=(кэ-1 + тя)Аеср, (6)

У м

где Аерк = едк + ерк,

лесР = ~ ЕЛеР* =7 +ЕР, (7)

У ы 1 7 к=1 7 *=н

где = Г / ^ - относительный ламельный период, причем гл = 0 и тя = 1 соответствуют началу и концу разрыва сбегающей ламели коллектора, к которой присоединена коммутируемая секция, = Ь„ / УК - ламельный период, ЬД -толщина пластины коллектора, у ~ округленный до меньшего целого числа коэффициент щеточного перекрытия, Аерк, е6к и ерк - соответственно результирующая ЭДС, ЭДС вращения от поля под наконечником ДП и реактивная ЭДС, индуктированные в к-ой коммутируемой секции, Аеср — среднее значение результирующих ЭДС, Ед и Ер — средние значение ЭДС еа и ер для всех коммутируемых секций, кэ - коэффициент электрического фактора

При симметрии магнитного поля рассеяния коммутируемых секций относительно середины наконечника ДП для индуктированных в них результирующих ЭДС справедливы следующие соотношения

Аер1 = Аер1, Аер2 = АетЛ и т д (8)

Тогда, с учетом формул (6) - (8) для коэффициента электрического фактора можно записать

——=21Г &

12

7 м *=1

При учете дискретности контактной поверхности по мере уменьшения площади соприкосновения сбегающей пластины коллектора с щеткой ее контактное сопротивление увеличивается от первоначального значения не до бесконечности, а до конечной величины, равной сопротивлению последнего а-пятна, т е

Г

где тр = (р / ¡л — относительное время разрыва сбегающей ламели, 1р - время ее разрыва

Так как при учете температурной зависимости удельного сопротивления материала щетки рщ контактные сопротивления К, и Яа при искрообразовании уменьшаются соответственно в 1,5 и 2,1 раза, то с учетом (10) для относительного времени разрыва можно записать

1,5Д„ ' К

При этом с учетом (6) напряжение от электрического фактора, приложенное к последнему а-пятну

Vэ (т ) = иэ (0) + Ае тр (12)

л«(1) = ^(г|,) = г^г = /гв, (ю)

^^-т^г^-^-г 00

Влияние магнитного фактора на процесс ценообразования под щеткой характеризуется той частью суммарного напряжения, приложенного к последнему а-пятну разрываемой ламели коллектора, которая обусловлена изменением магнитной энергии, запасенной в индуктивности Ьр обособленной секции Это изменение связано с разрывом контурного тока ¡к, протекающего через эту ламель и обусловленного действием в ней электрического фактора При этом в обособленной секции индуктируется ЭДС от разрыва контурного тока

Ем(тл) = -Ьр ^ (13)

Для контурного тока через разрываемую ламель с учетом формулы (12) можно записать следующее дифференциальное уравнение

¿К А

Путем решения дифференциального уравнения (14) по методу Бернулли для магнитного фактора искрообразования в момент окончания разрыва обособленной секции с учетом (13) получено следующее выражение

Ем(тр) = к111 ип(0) + К2 ¿4,,, (16)

1 -к'

где кмХ = к,

гА

А~ 1

(17)

2к (1 -т-к.)

Кг=К>--« \ > А>, (18)

А — 2

кл={1-тр)А-\ (19)

где кщ - коэффициент конструкции щеток (кщ = 1,0 для сплошных щеток, кщ — 0,8 для щеток, подразделенных по ширине на две части, кщ = 0,75 - для подразделенных на три части)

Как видно из расчетной формулы (16), ЭДС от магнитного фактора в момент окончания короткого замыкания обособленной секции пропорциональна напряжению от электрического фактора в начале разрыва и среднему значению результирующих ЭДС коммутируемых секций, причем коэффициенты магнитного фактора км\ и км1 зависят только от параметров А и тр

В табл 3 приведены результаты расчета по формулам (11), (15), (17) - (19) параметров А и тр, а также коэффициентов магнитного фактора кн\ и кк2 для трех контрастных режимов работы ТЭД ТЛ-2К1 (номинального, максимальной скорости вращения и максимального тока нагрузки якоря при минимальном поле ГП)

Таблица 3

ТЭД ТЛ- 2К1 с щетками ЭГ61 ____

Л,, А/см2 Кл, Ом t, с LP Ю"6, Гн А кл Кл к» 2

10,0 0,038 11,09 2,46 1,171 0,957 0,584 2,433 1,128

7,3 0,044 5,13 2,34 0,657 0,950 2,794 5,230 1,143

16,7 0,028 8,94 2,37 0,717 0,968 2,649 5,827 1,748

Влияние механических факторов на скользящий контакт ТЭД в основном проявляется в изменении приложенного к нему давления со стороны пальцев щеткодержателя Для мгновенного результирующего давления на щетку можно записать

Рк = Ркс + Ркд со&Р=ркс + ащ Ьщ См собД (20)

где ркс — статическое контактное давление на щетку со стороны пальцев щеткодержателя, ркд — динамическое давление на щетку от механических факторов, Р - угол между направлениями ркс и ркг), ащ — плотность материала щетки, Ищ - высота щетки, См - ускорение, передаваемое щетке механическими факторами

В случае, когда динамическое давление от механических факторов направлено встречно статическому давлению (/? = тс), с учетом (20) для минимального давления на щетку можно записать

Рктт -Ркс~ащ К '(^тах + ^тах +Слтах), (21)

где Сетах, Сгта1 и С„„,ах - максимальные ускорения, передаваемое щетке соответственно внешними механическими факторами, общим и местным биением коллектора ТЭД

у max доп

D]

А

Gn тах 2Птах J ктах>

(22)

где 5доп - допустимое в эксплуатации общее биение коллектора, DK - диаметр коллектора, Птах — максимальное значение местного перепада коллекторных пластин, fKmax =VKmax / Ьщ - коммутационная частота при максимальной скорости вращения коллектора, Ъщ — ширина щетки

Снижение давления на щетку приводит к уменьшению размеров а-пятен и росту уровня падения напряжения под ней При некотором критическом давлении рккр на щетку, скользящую по короткозамкнутому коллектору, падение напряжения под ней может достигнуть граничного для данной марки щетки предела, при котором под ней возникает искрение только от влияния механических факторов, т е выполняется следующее условие

А ищ(рккр)=ии (23)

С учетом (21) - (23) для максимально допустимого по условиям искро-образования местного перепада коллекторных пластин можно записать

JJ _ P'C Рккр__^«JIK + ^imax

max j h f2 J f1

щ щ J к max J к max

В четвертой главе предложено общее уравнение искрообразования под щетками ТЭД и получены критерии для частных случаев безыскровой работы скользящего контакта На основе общего уравнения выведены расчетные формулы для ЭДС небаланса при искрообразовании и оптимальной величины ЭДС вращения от поля ДП, а также разработана методика прогнозирования ОБР ТЭД и получен критерий для оценки его коммутационной надежности, позволивший сформулировать условия ее повышения и разработать конструктивные решения по скользящему контакту, реализирующие эти условия Эксплуатационные испытания щеток разработанной конструкции позволили установить корреляционную связь между критерием коммутационной надежности ТЭД и показателями надежности работы их щеток

С учетом полярности падения напряжения в щеточном контакте AUU, по отношению к реактивным ЭДС в коммутируемых секциях в общем случае условие возникновения искрения в сбегающем крае скользящего контакта можно записать в следующем виде

иэ(тр) + Ем(тр)-М/щ=±иы, (24)

где знак «+» соответствует преобладанию в коммутируемых секциях ЭДС вращения от поля ДП (перекоммутация или ускоренная коммутация), а знак «-» свидетельствует о преобладании реактивных ЭДС (недокоммутация или замедленная коммутация)

Из общего уравнения искрообразования (24) можно получить критерии для частных случаев безыскровой работы щеточного контакта Так, для машин постоянного тока без ДП можно записать следующий критерий безыскровой коммутации

Ы<чгпг+Е" (25)

Тр + Кл,2

где Еа - индуктированная в коммутируемой секции ЭДС вращения от поля реакции якоря

На основе критерия (25) была предложена конструкция электродвигателя повышенной мощности и коммутационной надежности для привода стрелочного перевода

Предположим, что в результате расчетов магнитной цепи ДП удалось добиться полной компенсации реактивных ЭДС коммутируемых секций при помощи ЭДС вращения от поля ДП В этом случае при подпитке током обмотки ДП с учетом (6), (12) и (16) для факторов искрообразования можно записать

иэ(тр) = Ае(кэ-1 + тр)хАе к„ (26)

Ем{тр) = Ае(кэ-\)к„х+Ае ки2, (27)

где Ае = Аеср - ЭДС небаланса от подпитки током обмотки ДП

Подставляя в общее уравнение (24) значения электрического и магнитного факторов из (26) и (27), после преобразований получим

ки Де-Шщ=:ии, (28)

где коэффициент искрения

+ (29)

Из уравнения (28) для допустимых по условиям искрообразования ЭДС небаланса при подпитке и отпитке ДП можно записать

и„+Аи,„

(30)

Де „=-

Ае= —

К ' и„-Аи,„

(31)

В табл 4 приведены результаты расчета по формулам (29) — (31) допустимых по условиям искрообразования значений ЭДС небаланса для контрастных режимов работы ТЭД ТЛ- 2К1

Таблица 4

__ТЛ- 2К1 со щетками ЭГ61 _ _

¿щ, д ищу Де„, Де0,

А/см2 в К К1 к,а К в В

7,3 0,94 2,5 5,230 1,143 11,438 0,353 -0,189

10,0 1,13 2,5 2,433 1,128 7,235 0,585 - 0,272

16,7 1,40 2,5 5 827 1 748 12,957 0,347 -0,131

Учитывая, что для малонасыщенной магнитной системы ДП справедливо следующее соотношение

Мй _ Ае

те Едн

то для выраженных в процентах от номинального значения тока нагрузки якоря 1ан относительных токов подпитки и отпитки ДП ТЭД, при которых возникает искрение под щеткой, с учетом (30) и (31) можно записать-

Ю0Де„ _ ЮЩЕ/.+АС/,) Шд"~ „ г ~ т С и ' (32)

те Е6„ ГПе Ед„ ки

. _ 100д^_ ш{и„-шщ)

те Едн те Едн ки где те - масштабный коэффициент

те = + тл>КО) / + м>к0 - и'/),

где \9д — число витков в катушке ДП, \\>к0 — число витков в компенсационной обмотке, - приведенное к оси ДП число витков обмотки якоря с учетом того, что часть ее секций коммутирует

С учетом формул (32) и (33) для теоретической ширины ОБР ТЭД и отклонения ее средней линии можно записать

5 =д/: -л/: =

е дп до

200(7,,

те Ед„ ки '

100 А ¿7

* = 0,5(Д/; + АII) =-—(35)

те Е0» К

В табл 5 приведены результаты расчета по формулам (32) - (35) параметров ОБР и £ для контрастных режимов работы ТЭД ТЛ-2К1

Таблица 5

____ТЛ- 2К1 со щетками ЭГ61__

АЬп, Д/лЛ 5 е,

А/см2 % % % %

расчет опыт

7,3 2 92 - 1 57 4 49 4,5 0,68

10,0 4,85 -2,25 7,10 7,0 1,30

16,7 2 87 - 1 08 3,95 3,7 0,90

Сравнение теоретической ширины ОБР ТЭД с ее опытными значениями доказывает достаточно высокую точность предлагаемой методики прогнозирования искрения

Для того чтобы средняя линия ОЬР ТЭД совпадала с осью абсцисс необходима настройка его ДП на выполнение следующего условия

Де„ + Де0 = 0 (36)

Как следует из (28), (30) и (31), условие (36) выполняется при следующей оптимальной величине среднего значения для ЭДС вращения от поля ДП

Е.=-Е+-- = -Еп + АЕд

до Р 1 Р °»

К

где ДЕд — ЭДС оптимальной настройки ДП

Следовательно, для того чтобы выполнялось условие е = 0, необходимо некоторое усиление поля ДП, чем это принято в классической теории коммутации

Многолетняя практика эксплуатации ТЭД ЭПС показывает, что чем шире их ОБР, тем они надежнее к процессам искрообразования под щетками, поэтому критерием для оценки коммутационной надежности ТЭД в полной мере может служить следующий относительный параметр

Кн = ^ + , (37)

где Беу, Бен и - теоретическая ширина ОБР для контрастных режимов работы ТЭД

Подставляя в критерий (37) значение параметра Бе из формулы (34), получим

к = бв,пии Г 1 11

т„ Ел,

-+т~+г I' (38)

ПД6 кин и к,„ - коэффициенты искрения для контрастных режимов работы

тэд.

Анализ критерия (38) показал, что существенного повышения коммутационной надежности ТЭД ЭПС без коренного изменения их конструкции можно добиться только при снижении уровней коэффициентов искрения к,,,., к„„ и к,,,, на которые наибольшее влияние оказывает параметр коммутации А.

Как видно из формулы (15), при заданной окружной скорости коллектора и индуктивности обособленной секции параметр коммутации А у ве пи чикаете я только с ростом уровня контактного сопротивления сбегающей ламели Л,,.

Учитывая, что /?, —Г„ ! 5, - гК / (Л, ■ ¿,ч), где 5, - площадь ламели коллектора, полностью перекрытой щеткой, то существенного увеличения уровня контактного сопротивления сбегающей ламели можно добиться путем уменьшения длины скользящего контакта /,„,, но это мероприятие при заданной средней плотности тока под щеткой требует увеличение ее ширины Ьщ. ГГри этом увеличивается коэффициент щеточного перекрытия у и, как следует из формул (9) и (26), резко возрастает влияние на процесс искрообразования в сбегающем крае щетки электрического фактора.

Чтобы разрешить эти трудности предлагается изменить геометрию щеточного контакта ТЭД следующим образом: для увеличения значения контактного сопротивления сбегающей ламели в начале ее разрыва /?,, необходимо при той же ширине щеточного контакта уменьшить его длину только в сбегающей и набегающей части, а центральную его часть оставить прежней. При этом несколько возрастает плотность тока в контакте, но несмотря на некоторое снижение удельного контактного сопротивления г„, параметр коммутации А заметно повышается.

Новая конструкция щеточного контакта ТЭД ТЛ - 2К1 приведена на рис.1- В этом случае ширина каждой щетки уменьшена с 16 мм до 13 мм, и они смешены относительно друг друга по ширине контакта па расстояние, равное толщине ламели коллектора Ъ,.

Л д. %

5.0

о

■5.8

Рис. 1. Новая конструкция щеточного контакта ТЭД ТЛ-2К1:

1 - коллектор; 2 - щетки.

Рис.2. Области безыскровой работы ТЭДТЛ-2К1: 1 - с серийными щетками; 2-е новыми щетками.

В табл 6 приведены результаты расчета теоретических параметров ОБР для контрастных режимов работы ТЭД ТЛ-2К1 с новым скользящим контак-

том Там же приведены опытные значения ширины ОБР

Таблица 6

__ТЛ- 2К1 со щетками ЭГ61А новой конструкции_

Jщ, А Д/А,\ 5

А/см2 % % % %

расчет опыт

9,0 7,83 -3,59 11,42 11,2 2,12

12,3 10,53 -4,32 14,85 13,6 3,10

20,6 7,22 -2,54 9,76 8,1 2,34

Сравнение опытных данных табл 6 и табл 8, а также экспериментальных ОБР ТЭД ТЛ-2К1, приведенных на рис 2, показывает, что при переходе на новую конструкцию щеток ОБР примерно в два раза расширяется

Конструкция щеток, приведенная на рис 1, была испытана на электровозе ВЛ10 При этом годовая экономия прямых затрат на смену щеток и устранение последствий «круговых огней» на коллекторе составила 911 руб на один двигатель

Из условия, что вероятность безотказной работы щеток ТЭД должна быть близка к единице, получен следующий показатель их надежности

Аг

(39)

где Ь — наработка щеток до их отказа, тыс км пробега ЭПС, Дгщ — ресурс щетки, мм, \>щ — средняя скорость изнашивания щеток, мм / тыс км

(4о>

а — характеристика рассеяния средней скорости изнашивания щеток, мм / тыс км

а =

1 ^(А^ Ь.

(41)

- количество испытываемых щеток, шт, Ьг - годовой пробег электровоза, тыс км, Дг, - износ I - ой щетки, мм

В табл 7 приведены результаты расчета по формулам (39) - (41) показателей надежности для серийных щеток ТЭД ТЛ-2К1 и щеток разработанной новой конструкции, который был выполнен по данным их опытной эксплуатации на электровозе ВЛ10 в локомотивном депо Рузаевка Куйбышевской ж д

Определим корреляционную связь между разработанным критерием коммутационной надежности ТЭД ЭПС (37) и показателями надежности работы его щеток, приведенными в табл 7

Таблица 7

Показатели надежности работы щеток ТЭД TJI-2K1 _

Щетки Nu,, L, v*„ с, L,

шт тыс км мм/тыс км мм/тыс км мм/тыс км тыс км

серийные 96 156 40 0,71 0,061 47

новые 96 156 40 0,31 0,025 108

По данным табл 5 и табл 6 для критерия коммутационной надежности ТЭД с серийными щетками и щетками новой конструкции на основании (37) можно записать

4,49 + 7,1 + 3,95 серийные щетки Кс =---— = 5,18,

тг 11,42 + 14,85 + 9,76 щетки новой конструкции К„ =---= 12

Для щеток новой конструкции по сравнению с серийными критерий коммутационной надежности ТЭД ЭПС возрос в Кн / Кс = 12 / 5,18 = 2,33 раза При этом, как видно из данных табл 7, наработка на отказ щеток новой конструкции увеличилась в L„¡ Lc = 108 / 47 = 2,3 раза

Следовательно, между критерием коммутационной надежности ТЭД ЭПС и показателями надежности работы их щеток существует явная корреляционная связь

Таким образом, проведенные исследования показали, что при внедрении на существующем парке магистральных ЭПС новых конструктивных решений по токосъемному узлу ТЭД, можно существенно повысить их эксплуатационную надежность увеличить более чем в два раза пробег без смены щеток и резко сократить количество «круговых огней» по коллектору

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

По результатам проведенных исследований можно сделать следующие выводы

1 Предложены конструктивные решения по коллекторно-щеточному узлу ТЭД ЭПС, позволяющие существенно увеличить его эксплуатационную надежность

2 Установлена корреляционная связь между критерием коммутационной надежности ТЭД и показателями надежности работы их щеток средней скоростью изнашивания щеток и их наработкой до отказа

3 Уточнены физические условия токопередачи в скользящем контакте углеродистой щетки с медным коллектором, объясняющие его основные электрические характеристики

4 Разработаны методики расчета среднестатистических микропараметров щеточного контакта, температуры контактной поверхности коллектора и области безыскровой работы тяговых электродвигателей ТЭД

5 Теоретически обоснованы физические условия возникновения под щеткой низковольтного искрения

6 Выведены расчетные формулы для электромагнитных и механических факторов коммутационного процесса, ЭДС небаланса при искрении и оптимальной величины ЭДС вращения от магнитного поля ДП

7 Получено общее уравнение искрообразования под щеткой и предложен критерий для оценки коммутационной надежности ТЭД

Основные положения диссертации

опубликованы в следующих работах

1 Девликамов Р М, Олейник В М, Лликин Р И Прогнозирование коммутационного искрения тя! овых электродвигателей // Тез докладов VII Всесоюзной научн. тех конф «Состояние и перспективы развития электровозостроения в стране» Всесоюз н -и и проект.-констр. ин-т электровозостроения (ВЭлНИИ) - Новочеркасск, 1991 -С 91-93

2 Девликамов Р М , Олейник В М, Аликин Р И Обобщенный критерий качества коммутации машин постоянного тока // Сб науч тр - Ростов-на-Дону РИИЖТ, 1992 - С 3 - 13

3 Девликамов Р М Физические условия искрообразования под щеткой и средняя температура ее контактной поверхности // Теория и практика транспортных электрических машин- Сб науч тр - Ростов-на-Допу РИИЖТ, 1992.- С 28-38

4 Совершенствование конструкции и улучшение характеристик электродвигателя стрелочного перевода / Курочка А Л , Пятых М Н , Девликамов Р М и др // Автоматика, телемеханика и связь — 1992 - №4 — С.2 — 4

5 Девликамов РМ , Олейник В М , Смачный ЮП О механизме коммутации тока в коллекторных электрических машинах // Электромеханические системы и преобразователи Межвуз сб науч. тр Ч 2 — Ростов-на-Дону РГУПС, 1996 -С 67-73

6 Абусеридзе 3 В , Девликамов Р М Электродвигатель стрелочного перевода с четырехполюсной магнитоэлектрической сис1емой возбуждения// ВИНИТИ Наука, техника, управление - 2005 - №5 - С 11-12

7 Девликамов Р М, Абусеридзе 3 В О теориях коммутации машин постоянного тока // ВИНИТИ Наука, техника, управление - 2005 - №7. -С.12 —20

8 Девликамов Р М, Абусеридзе 3 В Физические условия токопередачи в щеточном контакте машин постоянного тока // ВИНИТИ Наука, техника, управление -№10.-2005 -С 26-30

9 Абусеридзе З.В, Девликамов Р М Оптимизация коммутационных параметров электродвигателей стрелочного перевода// ВИНИТИ Наука, техника, управление. - 2005 - №11 - С 20 — 22

10 Девликамов РМ Об электромагнитных причинах искрообразования в щеточном контакте машин постоянного тока// Вестник ОАО «Всерос

/Г)

н.-и и проект.-констр. ин-та электровозостроения» (ОАО «ВЭлНИИ») -№3(52) - Новочеркасск, 2006 - С 48-61 П.Девликамов Р.М Механические факторы искрообразования в щеточном контакте тяговых двигателей электровозов // Ростов н/Д Вестник Рост гос ун-та путей сообщения (РГУПС), №4 - 2006 - С 38 - 46. 12 Девликамов Р М Прогнозирование искрения в щеточном контакте коллекторной электрической машины и оценка се коммутационной надежности.// Известия Вузов Электромеханика - 2007 - №1 - С 20 - 22

Девлнкамов Рашит Музафсровнч

ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ КОЛЛЕКТОРНО-ЩЕТОЧНОГО УЗЛА ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

Специальности 05 22 07 — Подвижной состав железних дорог, тяга поездов и электрификация

Автореферат диссертации на соискание ученой степени капдидата технических наук

Подписано к печати Формат бумаги 60x84/16

Бумага офсетная Ризография Усл.печл 1,0 Тираж 100 Заказ К» ъч.

Ростовский государственный университет путей сообщения Ризография РГУПС

344038, г Ростов-на-Дону, пл Ростовского Стрелкового Полка Народного Ополчения, 2.

Список принятых сокращений

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРЫ И ВЫРАБОТКА ТРЕБОВАНИЙ К КРИТЕРИЮ КОММУТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ.

1.1. Критерии безыскровой работы коллекторных электрических машин

1.1.1. Энергетические критерии

1.1.2. Критерии, связанные с формой кривой тока коммутации секции . 17 1Л .3. Потенциальные критерии

1.2. Выработка требований к критерию коммутационной надежности ТЭДЭПС

1.2.1. Анализ существующих критериев безыскровой работы МПТ

1.2.2. Требования к новому критерию

Выводы по главе

ГЛАВА 2. ФИЗИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ

КОММУТАЦИОННОГО ИСКРЕНИЯ

2.1. Условия токопередачи через скользящий контакт МПТ.

2.1.1. Электрические характеристики щеточного контакта и объясняющие их теории

2.1.2. Экспериментальные данные о контактной поверхности коллектора

2.1.3. Условия токопередачи через слой политуры коллектора

2.1.4. Экспериментальное определение контактной разности потенциалов

2.1.5. Микропараметры скользящего контакта и удельное контактное сопротивление щеток

2.1.6. Вольтамперные характеристики щеточного контакта

2.2. Методика расчета среднестатистических микропараметров скользящего контакта ТЭД

2.3. Упрощенная методика расчета средней температуры контактной поверхности коллектора ТЭД

2.4. Расчетные значения напряжений искрообразования

Выводы по главе

ГЛАВА 3. ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ ИСКРООБРАЗОВАНИЯ

В СКОЛЬЗЯЩЕМ КОНТАКТЕ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

3.1. Электрический фактор искрообразования

3.1.1. Расчетное уравнение для электрического фактора

3.1.2. Условия устранения влияния электрического фактора

3.1.3. Электрический фактор без учета принятых допущений

3.2. Магнитный фактор возникновения искрения

3.2.1. Решение дифференциального уравнения для магнитного фактора

3.2.2. Расчет для ТЭД индуктивности обособленной секции и коэффициентов магнитного фактора

3.2.3. Устранение бесконечности в коэффициентах магнитного фактора

3.3. Механические факторы, влияющие на процесс искрообразования

Выводы по главе

ГЛАВА 4. КРИТЕРИЙ КОММУТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ

ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ И СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ ИХ КОЛЛЕКТОРНО-ЩЕТОЧНОГО ^^ЗЛА

4.1. Общее уравнение искрообразования под щетками ТЭД и критерии для частных случаев безыскровой работы скользящего контакта

4.2. Методика прогнозирования коммутационного искрения в ТЭД. 110 4.2.1. Экспериментальные и теоретические исследования ОБР МПТ

4.2.2. Расчет ЭДС небаланса при искрообразовании

4.2.3. Теоретические параметры ОБР ТЭД

4.2.4. Параметры ОБР ТЭД при оптимальной настройке их ДП

4.3. Анализ условий повышения коммутационной надежности ТЭД

4.4. Способы дальнейшего повышения эксплуатационной надежности токосъемного узла ТЭД

4.5. Корреляционная связь мезду критерием коммутационной надежности ТЭД и показателями надежности эксплуатационной работы их щеток.

Выводы по главе

Новые экономические условия, в которых работает железнодорожный транспорт, ставят в числе первоочередных задач эффективное использование локомотивного парка с высокой эксплуатационной надёжностью для обеспечения безопасности движения поездов. Решению этой важной для железных дорог России задачи препятствует основная проблема современного технического состояния эксплуатируемого парка электроподвижного состава (ЭПС), которая заключается в том, что темпы его износа заметно опережают объемы закупок ОАО «РЖД» новых электровозов и электропоездов, особенно постоянного тока. Проводимая же заводами Дирекции «Желдормаш» модернизация ЭПС с продлением срока его службы не затрагивает важнейшие узлы, связанные с системой тяги. Одно из направлений для решения данной проблемы - это существенное увеличение показателей надежности тех узлов и деталей эксплуатируемого парка ЭПС, которые являются наиболее слабым звеном и чаще других выходят из строя.

Эксплуатационная надежность и работоспособность ЭПС во многом определяется типом используемого тягового электропривода. Несмотря на наметившуюся тенденцию к использованию электровозов и электропоездов с более перспективными бесконтактными тяговыми электродвигателями (ТЭД), подвижной состав с коллекторными ТЭД будет эксплуатироваться в широких масштабах еще продолжительный период, так как он составляет подавляющее большинство приписного парка железных дорог России, тем более что в настоящее время в ОАО «РЖД» действует «Программа создания и освоения производства локомотивов с коллекторными и бесколлекторными тяговыми двигателями в 2004-2010 г.г.», согласно которой ОАО «НЭВЗ» и ОАО «ДМЗ» серийно выпускают электровозы и электропоезда с коллекторными ТЭД.

Поскольку существующие коллекторные тяговые двигатели постоянного и пульсирующего тока останутся основными и в ближайшем будущем, вопросы их дальнейшего совершенствования и использования являются весьма актуальными» [1].

Эффективная и безотказная работа эксплуатируемого парка ЭПС во многом зависит от надежности коллекторных ТЭД. «Из современного отечественного и зарубежного опыта эксплуатации электровозов следует, что количество их отказов из-за неисправностей тяговых двигателей постоянного и пульсирующего тока находится на уровне 20 - 22%. Наибольшую трудность представляет повышение коммутационной надежности» [2]. После заводского ремонта эти показатели еще выше. Так по данным Дирекции «Желдормаш» на электрические машины электровозов приходится 53% от общего количества отказов, а из них более трети (36%) - на их коллекторно-щеточный узел.

Следовательно, для повышения вероятности безотказной работы и увеличения времени наработки на отказ электротехнических систем и установок тягового подвижного состава, прежде всего, необходимо исследовать новые возможности повышения эксплуатационной надежности коллекторно-щеточного узла ТЭД, которая, как известно, определяется коммутационной надежностью этого узла.

При расстройстве коммутации ТЭД возникает прогрессирующее искрение, вызывающее чрезмерный износ скользящего контакта, а при определенных условиях - и так называемый «круговой огонь» по коллектору, приводящий к потере работоспособности ЭПС и к сокращению пробега двигателя до капитального ремонта. «Об этом вполне объективно свидетельствуют полученные зависимости среднего пробега двигателей от качества коммутации. Если ТЭД TJI-2K1 при темной коммутации проходит в среднем 2 млн. км, при интенсивности искрения 1V4 балла - примерно 1,2 млн. км, то при 1 '/2 балла - лишь около 300 тыс. км» [3].

Следовательно, качество коммутации ТЭД в значительной мере определяет надежность ЭПС и расходы на его эксплуатацию (замена щеток, проточка коллектора и последующая обработка его рабочей поверхности весьма трудоемкие и материалозатратные операции), поэтому обеспечение безыскровой работы двигателей является острой необходимостью и часто решающим образом воздействует на технико-экономические и эксплуатационные показатели работы ЭПС в целом. Для некоторого типа ЭПС, например, для рудничных электровозов, искрение щеток ТЭД вообще недопустимо.

Ощутимые в настоящее время трудности, связанные с дальнейшим повышением эксплуатационной надежности коллекторно-щеточного узла ТЭД ЭПС, объясняются тем, что известные способы улучшения качества их коммутации уже практически себя исчерпали. Для решения этой важной и актуальной задачи необходима разработка новых конструктивных решений по токосъемному узлу ТЭД, которые должны базироваться на уточнении теоретических взглядов на процесс коммутации тока в их якорных секциях, тем более что- в наиболее разработанных теориях этого процесса имеется целый ряд разногласий, из которых можно выделить следующие [4]:

Во-первых, в них по разному трактуется сам механизм реверса тока в коммутируемой секции: в классической теории реверс тока осуществляется посредством «коммутации сопротивлением» [5,6]; в среднепрямолинейной [7] и энергетической [8,9] теориях за реверс тока ответственны дополнительные полюса (ДП) машины, индуктирующие в короткозамкнутых секциях «коммутирующую» электродвижущую силу (ЭДС) вращения; в теориях коммутации «со ступенью малого тока» [10] и оптимальной коммутации [11,12] к «коммутирующей» ЭДС добавляется так называемое «контактное напряжение» [13], вводимое в коммутируемый контур щеточным контактом.

В действительности механизм реверса тока в коммутируемой секции связан только с относительным перемещением коллекторных пластин, к которым она присоединена, вдоль контактной дуги токопроводящей щетки, т.е. реверс тока в короткозамкнутой секции осуществляется не посредством коммутации сопротивлением» или под действием в ее коммутируемом контуре ЭДС, а под влиянием протекающего через скользящий контакт тока нагрузки коллекторной машины [14].

Во-вторых, в этих теориях не в полной мере учитываются реальные характеристики скользящего контакта (дискретность, наличие политуры на рабочей поверхности коллектора, температурная зависимость удельного сопротивления материала щетки и т.д.) и по разному трактуется роль щеток в коммутационном процессе: в классической теории скользящий контакт непрерывен, и щетка обеспечивает «коммутацию сопротивлением»; в среднепрямолинейной и энергетической теориях роль щеточного контакта вообще игнорируется; в теориях коммутации «со ступенью малого тока» и оптимальной коммутации щетка представлена активным элементом комму-ируемого контура, способным генерировать «контактное напряжение».

В действительности скользящий контакт дискретен, а щетка является пассивным элементом, основное назначение которой заключается в осуществлении надежной безыскровой токопередачи на вращающийся коллектор. Углеродистые щетки, обладая высоким значением удельного сопротивления и низким коэффициентом трения, больше всего способствуют их спокойной работе на коллекторе и ограничению величины токов разрыва до допустимых по условиям искрообразования значений и поэтому широко используются в коллекторных машинах.

В-третьих, разработанные на основе этих теорий критерии безыскровой коммутации не раскрывают физическую сущность возникновения под щеткой низковольтного искрения. В них односторонне учтены основные факторы, влияющие на этот процесс. Предложенные критерии непосредственно не связаны с экспериментальными методами настройки коммутации и поэтому не позволяют прогнозировать область безыскровой работы (ОБР) машин постоянного тока (МПТ) и производить теоретическую оценку ее надежности к различному роду коммутационных нарушений.

Иными словами, предложенные критерии безыскровой коммутации МПТ не в полной мере характеризуют их коммутационную надежность и поэтому практически не связаны с эксплуатационной надежностью их коллекторно-щеточного узла.

В предлагаемой диссертационной работе для объяснения основных электрических характеристик скользящего контакта углеродистой щетки с медным коллектором уточнена теория фриттингов Р. Хольма, на основе которой разработана методика расчета среднестатистических микропараметров контактной поверхности коллектора и упрощена методика расчета ее средней температуры нагрева, а также теоретически обоснованы физические условия возникновения под щеткой низковольтного коммутационного искрения.

Анализ схем замещения коммутируемых контуров позволил вывести уравнение для электрического фактора искрообразования, при помощи которого получены расчетные формулы для напряжения, приложенного к разрываемой ламели коллектора от ЭДС, наведенных в коммутируемых секциях.

Путем решения дифференциального уравнения для разрываемого контура «секция - щетка» получена расчетная формула для магнитного фактора искрообразования с учетом реальных свойств щеточного контакта и индуктивности обособленной секции, коммутируемой последней в пазу железа якоря.

Выявлено влияние на устойчивую работу скользящего контакта ТЭД внешних и внутренних механических факторов и предложены меры по снижению их воздействия на процесс искрообразования под щеткой.

С учетом универсальной связи физического условия возникновения под щеткой коммутационного искрения с основными факторами, влияющими на этот процесс, предложено общее уравнение искрообразования в сбегающем крае скользящего контакта ТЭД, позволившее получить и частные критерии безыскровой работы щеток (на контактном кольце, на коллекторе машины без ДП).

На основе этого общего уравнения выведены расчетные формулы для ЭДС небаланса при искрообразовании и для оптимальной величины ЭДС вращения от магнитного поля ДП.

Расчетные формулы для ЭДС набаланса при искрообразовании позволили разработать методику прогнозирования ОБР ТЭД. Ее теоретические параметры дали возможность получить критерий для оценки коммутационной надежности ТЭД, на основе которого проанализированы условия ее повышения и предложены конструктивные решения по скользящему контакту, реализующие эти условия.

Результаты опытной эксплуатации разработанной конструкции щеток позволили установить корреляционную связь между критерием коммутации-онной надежности ТЭД ЭПС и показателем надежности работы их щеток.

Хотя приведенные в диссертации экспериментальные исследования и расчетные методики относятся к ТЭД отечественных электровозов, но полученные результаты этих исследований можно использовать для любых типов коллекторных электрических машин. Так, при помощи предложенного в диссертации критерия безыскровой работы МПТ без ДП удалось оптимизировать коммутационные параметры коллекторного двигателя с магнитоэлектрической системой возбуждения для электропривода стрелочного перевода [15,16,17].

Целью диссертации является повышение эксплуатационной надежности коллекторно-щеточного узла тяговых двигателей электроподвижного состава железных дорог путем разработки новых конструктивных решений по их скользящему контакту, основанных на уточнении теоретических взглядов на процесс коммутации.

Для достижения поставленной цели в работе необходимо было решить следующие задачи: уточнить условия токопередачи в скользящем контакте углеродистой щетки с медным коллектором, объясняющие его реальные электрические характеристики; разработать методику расчета среднестатистических микропараметров щеточного контакта; упростить методику расчета средней температуры контактной поверхности коллектора ТЭД; теоретически обосновать физические условия возникновения под щеткой низковольтного коммутационного искрения; вывести расчетные формулы для электрического фактора ценообразования, учитывающие тип якорной обмотки, влияние магнитного поля главных полюсов (ГП) и реальных свойств скользящего контакта; получить расчетную формулу для магнитного фактора ценообразования с учетом дискретности щеточного контакта и индуктивности обособленной секции; определить влияние на процесс возникновения искрения механических факторов и предложить меры по снижению их воздействия на коллек-торно-щеточный узел ТЭД ЭПС; получить общее уравнение искрообразования и определить критерии для частных случаев безыскровой работы щеток; вывести расчетные формулы для ЭДС небаланса при искрообразовании и оптимальной величины ЭДС вращения от магнитного поля ДП; разработать методику прогнозирования ОБР ТЭД ЭПС и получить критерий для оценки их коммутационной надежности; проанализировать условия, при которых повышается коммутационная надежность ТЭД ЭПС, и предложить конструктивные решения по их скользящему контакту, реализующие эти условия;

• установить корреляционную связь между критерием коммутационной надежности ТЭД ЭПС и показателями надежности работы их щеток.

Выводы по главе 4

1. Получено общее уравнение искрообразования, которое учитывает влияние на этот процесс основных факторов.

2. На основе общего уравнения предложены критерии искрообразования для различных частных случаев: при работе щеток на контактном кольце; для МПТ без ДП.

3. Расчетные значения допустимых по условиям искрообразования ЭДС небаланса лежат в пределах опытных данных.

4. На основе общего уравнения искрообразования разработана методика его прогнозирования, которая позволяет рассчитать теоретическую ОБР ТЭД.

5. Получена расчетная формула для оптимальной величины ЭДС вращения от магнитного поля ДП, согласно которой необходимо некоторое усиление этого поля, чем это принято в классической теории коммутации.

6. Разработан критерий коммутационной надежности ТЭД и проанализированы условия, при которых она повышается.

7. Предложены новые конструкции скользящего контакта ТЭД, позволяющие существенно поднять их эксплуатационную надежность.

8. Установлена корреляционная связь между критерием коммутационной надежности ТЭД ЭПС и показателями эксплуатационной надежности их щеток.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Предложены конструктивные решения по токосъемному узлу ТЭД ЭПС, позволяющие существенно увеличить их эксплуатационную надежность.

2. Установлена корреляционная связь между критерием коммутационной надежности ТЭД и показателями эксплуатационной надежности их щеток: средней скоростью изнашивания щеток и их наработкой до отказа.

3. Уточнены условия токопередачи в скользящем контакте углеродистой щетки с медным коллектором, объясняющие его реальные электрические характеристики.

4. Разработана методика расчета среднестатистических микропараметров щеточного контакта.

5. Упрощена методика расчета средней температуры контактной поверхности коллектора ТЭД.

6. Теоретически обоснованы физические условия возникновения под щеткой низковольтного коммутационного искрения.

7. Выведены расчетные формулы для электрического фактора искрообразования, учитывающие тип якорной обмотки, влияние поля ГП двигателя и реальных свойств скользящего контакта.

8. Получена расчетная формула для магнитного фактора искрообразования с учетом дискретности щеточного контакта и индуктивности обособленной секции.

9. Определено влияние на процесс возникновения искрения механических факторов и предложены меры по снижению их воздействия на коллекторно-щеточный узел ТЭД ЭПС.

КШредложено общее уравнение искрообразования в скользящем контакте и на его основе получены критерии для частных случаев безыскровой работы щеток.

11.Выведены расчетные формулы для ЭДС небаланса при искрении и для оптимальной величины ЭДС вращения от магнитного поля ДП.

12.Разработана методика прогнозирования ОБР ТЭД и на ее основе получен критерий для оценки их коммутационной надежности.

1. Розенфельд В.Е., Исаев И.П., Сидоров Н.Н. Теория электрической тяги. М: Транспорт, 1983.-328 с.

2. Тяговые электродвигатели электровозов./ В.Г. Щербаков, В.И. Бочаров и др.; под ред. В.Г. Щербакова. Новочеркасск: Агенство «Наутилус», 1998.-672 с.

3. Диагностирование и настройка коммутации тяговых и других электрических машин./ В.Д.Авилов, В.П.Беляев и др.; под ред. В.Д.Авилова. -Омск: ОГУПС, 2000. 134 с.

4. Девликамов P.M., Абусеридзе З.В. О теориях коммутации машин постоянного тока.// ВИНИТИ: Наука, техника, управление. 2005. - №7. -С.12-20.

5. Арнольд Е., Ла-Кур И. Машины постоянного тока: Теория и исследование. М.: Гостехиздат, 1931. - 496 с.

6. Рихтер Р. Электрические машины. Т. 1. М.: ОНТИ, 1935. - 597 с.

7. Дрейфус Л. Коммутация больших электрических машин. Стокгольм: 1929.-228 с.

8. Курбасов А.С. Основы энергетической теории коммутации машин постоянного тока.// Электричество. 1962. - №7. - С. 24-27.

9. Курбасов А.С. Об энергетической теории коммутации.// Изв.вузов. Электромеханика. 1974. - №7. - С.720-723.

10. Вегнер О.Г. Теория и практика коммутации машин постоянного тока. -М.: Госэнергоиздат, 1961. 272 с.

11. Оптимальная коммутация машин постоянного тока./ М.Ф.Карасев, В.П.Беляев и др.; под ред. М.Ф.Карасева М.: Транспорт, 1967. - 180 с.

12. Карасев М.Ф., Беляев В.П., Козлов В.Н. и др. Дальнейшее развитие теории оптимальной коммутации машин постоянного тока.// Науч. тр. Т.78 Омск: ОМИИТ, 1967. - С.175

13. Толкунов В. П. Теория и практика коммутации машин постоянного тока. -М.: Энергия, 1974. 224с.

14. Девликамов P.M., Олейник В.М., Смачный Ю.П. О механизме коммутации тока в коллекторных электрических машинах.// Электромеханические системы и преобразователи: Межвуз. сб. науч. тр. 4.2. Ростов-на-Дону: РГУПС, 1996. - С.67 - 73.

15. Курочка JI.A., Пятых М.Н., Девликамов P.M. и др. Совершенствование конструкции и улучшение характеристик электродвигателя стрелочного перевода//Автоматика, телемеханика и связь. 1992. - №4. - С.2 - 4.

16. Абусеридзе З.В., Девликамов P.M. Электродвигатель стрелочного перевода с четырехполюсной магнитоэлектрической системой возбуждения.// ВИНИТИ: Наука, техника, управление. 2005. - №5 - С. 11-12.

17. Абусеридзе З.В., Девликамов P.M. Оптимизация коммутационных параметров электродвигателей стрелочного перевода.// ВИНИТИ: Наука, техника, управление. 2005. - №11 - С. 20 - 22.

18. Иоффе А.Б. Тяговые электрические машины. М.: Энергия, 1965. -232с.

19. Хвостов B.C. Качество коммутации и выбор плотности тока под щетками.// Электротехника. -1965. №10. - С.51 - 54.

20. Хвостов B.C. Об учете свойств щеток при расчете качества коммутации.// Изв. вузов. Электромеханика. 1963. - №10. - С.1114 - 1122.

21. Толкунов В.П., Карпенко Ф.Т., Белошенко В.И. и др. Энергетический критерий коммутации машин постоянного тока.// Изв. вузов. Электромеханика. 1974. - №7. - С.720 - 723.

22. Курбасов А.С. Критерий коммутационной напряженности машин постоянного тока.// Изв. вузов. Электромеханика. 1963. - №9. - С.9 - 12.

23. Шенфер К.Н. Динамомашины и двигатели постоянного тока. М.: ОНТИ, 1937.-383с.

24. Модуи А.Экспериментальные и теоретические исследования по выпрямлению тока. Париж: «Dunot et Pinat», 1912.

25. Тилерс Г. Новый взгляд на коммутацию. ASEA: Journal Vasteras, 1946. -49с.

26. Клюге Н. Время коммутации секции якоря и образование ступеней в кривой коммутации.// ETZ. 1955. - Bd 22. - S.802.

27. Клюге Н. Свойства щеточного контакта как причина сокращения времени коммутации.// EIM. 1957. - №4. - S.79 - 83.

28. Вегнер О.Г. Вопросы современной теории коммутации тока в коллекторных машинах.// Электричество. 1956. - №7. - С. 19 - 23.

29. Карасев М.Ф., Трушков A.M. К вопросу о рациональной форме тока коммутации.// Тр. ОМИИТа. Т.88. вып.2. Омск, 1968. - С32 - 38.

30. Карасев М.Ф. Выводы теории оптимальной коммутации в свете экспериментальных исследований и практики эксплуатации машин постоянного тока.// Материалы четвертой Всесоюзной конференции по коммутации электрических машин. Омск, 1969. - С.З - 5.

31. Клейменов В.В., Гончарова М.С. Оптимальная форма переходного тока коммутируемых секций.// Материалы четвертой Всесоюзной конференции по коммутации электрических машин. Омск, 1969. - С.119 - 122.

32. Толкунов В.П., Белошенко В.И. К вопросу о факторах, вызывающих искрение в машинах постоянного тока.// Изв. вузов. Электромеханика. -1984. -№1.- С.74-77.

33. Белошенко В.И., Толкунов В.П., Карпенко Ф.Т. Исследование процесса собственно коммутации в обмотке якоря машины постоянного тока.// Материалы четвертой Всесоюзной конференции по коммутации электрических машин. Омск, 1969. - С. 136 - 141.

34. Карасев М.Ф. Коммутация машин постоянного тока. М.: Госэнергоиздат, 1955. - 143с.

35. Карасев М.Ф. Коммутация коллекторных машин постоянного тока. М.: Госэнергоиздат, 1961. - 224 с.

36. Лавринович Л.Л. Искрение в скользящем контакте.// Вестник электропромышленности. 1957. - №2. - С.З - 10.

37. Лавринович Л.Л. Настройка коммутации при помощи измерительных приборов.// Вестник электропромышленности. 1959. - №4. - С. 16 - 22.

38. Синельников Е.М. К вопросу коммутации машин постоянного тока.// Электричество. 1952. - №5. - С.24 - 28.

39. Wada S., Ototake К. Digital calculation of no-sparke zones of large d. c. machines// Trans. AIEE. 1963. - vol.65.

40. Яковенко В.А. О повышении плотности тока под щетками в машинах постоянного тока.// Электротехника. 1963. -№9. - С.25 - 28.

41. Севрюгин И.Н. Аналитическое исследование безыскровой области коммутации машин постоянного тока: В кн. Сборник работ по вопросам электромеханики. Вып. 8. Электроэнергетика и электромашиностроение. - М. - Л: АН СССР, 1963. - С.259-268.

42. Дончев Д. Теоретические и экспериментальные исследования коммутационных параметров петлевых и лягушечьих обмоток машин постоянного тока: Автореф. дисс. канд. техн. наук. Харьков, 1966. -38с.

43. Машкауцан В.В. Исследование процесса коммутации машин постоянного тока на экспериментальной установке.// Материалы четвертой Всесоюзной конференции по коммутации электрических машин. Омск, 1969.- С.163 - 165.

44. Сенкевич Н.В. Исследование методов оценки качества коммутации коллекторных электрических машин: Автореф. дисс. канд. техн. наук. -Омск, 1972.-26с.

45. Эпкснис В .Я., Волгунов Н.А. Коммутация машин постоянного тока с учетом магнитной асимметрии.// Изв. вузов. Электромеханика. 1984. -№1.-С.78-82.

46. Линвиль Т., Розенберри Г. Коммутация мощных машин постоянного тока.//Trans. AIEE. 1952. - vol.71, -pt.3. -р.326- 334.

47. Алджир И., Бьюли Д. Об анализе коммутации машин постоянного тока.// Trans. AIEE. 1957. - №31. - pt.3. -р.399 - 416.

48. Zorn М. Vorausberechnung der Stromwendespannung und des Wenderpo-lluftspeltes von Glleichstrommaschinen // Technischer Bericht. 1946. - S.4.

49. Zorn M. Verbesserung der Stromwendung von Gleichstrommaschinen durch Verbreiterung der Burstenauflage und Unterteilung des Wenderpolluftspaltes// Technischer Bericht. 1947. - Bd 4. - S.4.

50. Антипов B.H., Кожевников B.A. Состояние и перспективы развития крупных машин постоянного тока.// Обз. имф. Имформэлектро. 1986. -№4/14. - С. 1 -46.

51. Kesawan Н., Koenig Н. Computers application in commutation calculation.// Trans. AIEE. 1961. - pt 3. - vol. 65.

52. Тарканьи M., Верд Г., Густин А. Применение электронных вычислительных машин для анализа коммутации.// Экспресс-информация. Электрические машины и аппараты. 1963. - №5. - С 1 - 47.

53. Дрейфус Л. Коммутация мощных машин постоянного тока. Стокгольм, 1954.-262с.

54. Турин Я.С., Курочкин М.Н. Проектирование машин постоянного тока. -М.-Л.: Госэнергоиздат, 1961. 350с.

55. Костенко М.П., Пиотровский Л.М. Электрические машины. 4.1. М.: Энергия, 1972. - 543с.

56. Аликин Р.И. Исследование тока и небалансных ЭДС коммутируемых секций тяговых двигателей электровозов: Автореф. дисс. канд. техн. наук.-Омск, 1970.-38с.

57. Толкунов В.П. Влияние некоторых параметров на коммутацию машин постоянного тока: Автореф. дисс. канд. техн. наук. Харьков, 1955. -36с.

58. Толкунов В.П. Влияние поля главных полюсов на коммутацию электрических машин постоянного тока.// Изв. вузов. Электромеханика. -1961. -№5. С.35 -44.

59. Курбасов А.С. Повышение работоспособности тяговых электродвигателей. М.: Транспорт, 1977. - 223с.

60. Скобелев В.Е. Двигатели пульсирующего тока. М.: Энергия, 1968. -231с.

61. Золоторев П.А. О допустимой величине нескомпенсированной ЭДС в коммутируемой секции электродвигателя пульсирующего тока.// Изв. вузов. Электромеханика. 1959. - №3. - С.51 - 58.

62. Лившиц П.С. Щетки электрических машин. М.: Энергоатомиздат, 1989.-80 с.

63. Антипов В.Н. Коммутационная способность двигателей постоянного тока. ДПТ.СПб.: Наука, 1993. - 142 с.

64. Калашников С. Г. Электричество. М.: Наука, 1985. - 576с.

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

66. Арнольд Е. Переходное сопротивление угольных и медных щеток и превышение температуры коллектора.// ETZ. 1889. - Т.20. - С.5.

67. Канн М. Переходное сопротивление угольных щеток.// S.e.V. 1902. -С.439.

68. Czepek. Переходное сопротивление угольных щеток на коллекторе.// A.f.E. -1916. -С.161.

69. Binder. О процессах в щетках.// W.V. Siemens. 1922. - С.158.

70. Хлыстов М.Ф. Экспериментальное исследование свойств щеточного контакта электрических машин малой мощности: Автореф. дисс. канд. техн. наук. Омск, 1972. - 36с.

71. Фиалков А.С., Вилькин М.А. Исследование скользящего контакта при работе щеток на углеграфитовых коллекторах.// Электротехника. 1963. - №9. -С.17 -20.

72. Бекишев Р.Ф. Электрические машины с коллекторами и контактными кольцами из углеродистых материалов. Харьков, 1981. 62 с.

73. Нейкирхен И. Угольные щетки и причины непостоянства условий коммутации машин постоянного тока. -М.: ОНТИ, 1937.-183 с.

74. Мейер Р. К вопросу о работе скользящих контактов.// Перевод ЦБТИ НИИ ЭП. № П- 3747. - 38 с.

75. Мейер Р. Элементы теории скользящих контактов.// Rev. Gen. de Г Electricite. 1955. - Т.66. - №4. - С.207 - 226.

76. Schroter Т. Der Ubergangswiderstend von Schlifkontakten.// ETZ. 1955. -s.76.

77. Kuczogi E. Die Halbleiter theorie der Schleifkontakte elekrischer.// Maschi-nen Acta techica Hungaru. 1964. - №49 - s. 16.

78. Девликамов P.M., Абусеридзе З.В. Физические условия токопередачи в щеточном контакте машин постоянного тока.// ВИНИТИ: Наука, техника, управление. №10. - 2005. - С.26 - 30.

79. Сыноров В.Ф., Кучумов А.П. Исследование контактной разности потенциалов щеточного контакта.// Тр. ТЭМИИТа. Т.31,1960. - С.53 - 58.

80. Кучумов А.П., Сыноров В.Ф. К вопросу о физических процессах щеточного контакта.//Тр. ОМИИТа. T.l 1, 1963. -С.189- 193.

81. Стеббенс А. Процессы износа контактной поверхности и протекание тока в ней между углем и медью.// Материалы конференции по коммутации вращающихся электрических машин. Лондон, 1969. - С.56 -62.

82. Девликамов P.M. Физические условия искрообразования под щеткой и средняя температура ее контактной поверхности.// Теория и практика транспортных электрических машин: Сб. науч. тр. Ростов-на-Дону: РИИЖТ, 1992.-С.28-38.

83. Правила тяговых расчетов для поездной работы. М.: Транспорт, 1985. — 287с.

84. Девликамов P.M. Об электромагнитных причинах искрообразования в щеточном контакте машин постоянного тока.// Вестник ОАО «Всерос. н.-и и проект.-констр. ин-та электровозостроения» (ОАО «ВЭлНИИ»). -№3(52). Новочеркасск, 2006. - С.48 - 61.

85. Курбасов А.С., Седов В.И., Сорин JI.H. Проектирование тяговых электродвигателей. -М.: Транспорт, 1987. 536с.

86. Битюцкий Н.Б. Новые методы расчета и наладки коммутации машин постоянного тока. Новочеркасск: Ред. журн. «Изв. Вузов. Электромеханика», 2003. - 226 с.

87. Ипатов П.М. Асимметрия петлевых двухходовых однократно замкнутых обмоток якоря машин постоянного тока.// Вестник электропромышленности. 1960. - №3. - С.54 - 57.

88. Фетисов В.В. О напряжении между смежными коллекторными пластинами в машине постоянного тока с двухходовыми обмотками.// Изв. вузов. Электромеханика. -1960. №6. - С.48 - 65.

89. Фетисов В.В. О напряжении между смежными коллекторными пластинами в машине постоянного тока с трехходовыми обмотками.// Изв. вузов. Электромеханика. 1960. - №9. - С.118 - 137.

90. Ипатов П.М. Многоходовые обмотки якорей электрических машин постоянного тока. -М.: Наука, 1965. 62 с.

91. Хвостов B.C. Электрические машины: Машины постоянного тока. М.: Высшая школа, 1988. - 336 с.

92. Бугров Я.С., Никольский С.М. Высшая математика. Дифференциальные уравнения. М.: Наука, 1985. - 465с.

93. Девликамов P.M. Механические факторы искрообразования в щеточном контакте тяговых двигателей электровозов.// Ростов н/Д.: Вестник Рост, гос. ун-та путей сообщения (РГУПС), №4. 2006 - С.38 - 46.

94. Трушков A.M. Влияние эксцентритета на работу щеточного контакта.// Томск: Тр. ТЭМИИТа. Т.35. - 1962. - С.49 - 53.

95. Правила ремонта электрических машин электроподвижного состава. -М.: Транспорт, 1992. -295с.

96. Бордаченков A.M., Гнездинов A.M. Коллекторно-щеточный узел тяговых электрических машин локомотивов. М.: Транспорт, 1974. -157с.

97. Захарченко Д.Д. Подвижной состав электрических железных дорог. Тяговые машины и трансформаторы. М.: Транспорт, 1968. - 296с.

98. Нэллин В.И. Механика скользящего контакта. Влияние механических факторов на электрический скользящий контакт. М.: Транспорт, 1966. -255с.

99. Калихович В.Н. Тяговые приводы локомотивов: устройство, обслуживание, ремонт. М.: Транспорт, 1983. - 111с.

100. Девликамов P.M., Олейник В.М., Аликин Р.И. Обобщенный критерий качества коммутации машин постоянного тока// Сб. науч. тр. Ростов-на-Дону: РИИЖТ, 1992. - С.З - 13.

101. Касьянов В.Т. Регулирование дополнительных полюсов машины постоянного тока.// Электричество. 1934. - №20. - С. 1-8.

102. Ю2.Костенко М.П. Экспериментально практический анализ коммутации машин постоянного тока.// За единые серии. - М.: ОНТИ, 1936. - вып.2. -С. 30-41.

103. ЮЗ.Юдицкий С.Б. Коммутация машин постоянного тока. М.: Госэнерго-издат, 1941.144 с.

104. Галонен Ю.М. Исследование интенсивности искрообразования.// Электричество. 1947. - №3. - С.774 - 778.

105. Неболюбов Ю.Е. Фотоэлектрический метод исследования и настройки коммутации.// Электричество. 1956. - №11.- С.34 - 36.

106. Карасев М.Ф., Майстровой В .Я. Индикатор искрения щеток коллекторных машин.// Томск; Тр. ТЭМИИТ. 1957. - Т.24. - С.З - 19.

107. Ю7.Целищев Г.П., Ложкин А.В. Прибор для определения интенсивности искрения коллекторных машин./ В кн.: Устройства электропитания и электропривода малой мощности. М.: Энергия, 1970. - Т.2. - С. 161 -172

108. Суворов В.П. Некоторые вопросы опытного исследования коммутации электрических машин.// Изв. вузов. Электромеханика. 1958. - №12. -С.111 - 118.

109. Shobert Е., Diehl U. New method of investigation commutation a applied to automotive generators.// Trans. AIEE. 1955. - pt 3. - №74.

110. Roumanis S. The null point method of commutation adjustment.// Trans. AIEE. 1956. - vol.75.-pt 3. - p. 147.

111. Ш.Ототаке К. Теория коммутации и метод подсчета безыскровой зоны больших машин постоянного тока.// Перевод с япон. Ленинградское отд. торговой палаты. 1962. - №290. - 47с.

112. Wada S., Ototake К. Digital calculation of no-spark zones of large d.c. machines.// Trans. AIEE. 1963. - vol. 65.

113. Прусс-Жуковский В.В. О приближенном описании безыскровых зон машины постоянного тока.// Электричество. 1972. - №10. - С.35-38.

114. Антипов В.Н., Прусс-Жуковский В.В. Расчет ширины зоны безыскровой коммутации машины постоянного тока.// Электротехника. 1973. - №8. -С. 19-23.

115. Девликамов P.M., Олейник В.М., Аликин Р.И. Прогнозирование коммутационного искрения тяговых электродвигателей: В кн. Тез. докладов

116. VII Всесоюзной научн. тех. конференции: Состояние и перспективы развития электровозостроения в стране. Новочеркасск, 1991. - С.91 -93.

117. Девликамов P.M. Прогнозирование искрения в щеточном контакте коллекторной электрической машины и оценка ее коммутационной надежности //Известия Вузов. Электромеханика. 2007.- №1. - С.20 -22.

118. Толкунов В.П. Аналитическое выражение закона изменения намагничивающей силы якоря по его окружности в машинах постоянного тока.// Изв. вузов. Электромеханика. 1960. - №10. - С.82 - 87.

119. Толкунов В. П. Исследование обмоток якорей машин постоянного тока с целью повышения их качества работы: Автореф. дисс. д-ра технических наук: Харьков, 1968. - 43с.

120. Амбарцумов Т.Т., Коварский Е.М., Гершкович Г.И. О возможностях повышения допустимой плотности тока под щетками.// Вестник электропромышленности. 1958. - №10. - С. 17 - 18.

121. Толкунов В.П. О выборе величины плотности тока под щетками в машинах постоянного тока малой и средней мощности.// Электричество. -1962. №8. - С.65 - 68.

122. Бочаров Г.В., Василенко Г.В., Щербаков В.Г. и др. Магистральные электровозы. Тяговые электрические машины. М.: Энергоатомиздат, 1992.-464с.

123. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОТ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТОКОСЪЕМНОГО УЗЛА ТЭД ТЛ-2К1 НОВОЙ КОНСТРУКЦИИ

124. Показатель работы щеток Тип щетоксерийные новые

125. Количество круговых огней на коллекторе 3 0

126. Средний ресурс работы щеток, тыс. км пробега электровоза 47 108

127. Прямые затраты на устранение последствий круговых огней, руб. 1428 0

128. Прямые затраты на смену щеток, руб. 3922 1707

129. Годовая экономия прямых затрат на один тяговый двигатель, руб. 911