СКОЛЬЗЯЩИЕ КОНТАКТЫ
К скользящим контактам относятся подвижные контакты, в которых контактирующие части скользят друг по другу без отрыва. Такие контакты ставят в электрических машинах между кольцами или коллекторами и щетками; в различных приборах и электрических устройствах между коллекторами или кольцами и токосъемниками (электрические счетчики тока, следящие системы, обегающие устройства в измерительных цепях автоматических приборов, переключатели показывающих приборов).
По конструкции и назначениюскользящие электрические контакты можно разделить на три вида: ламели, коллекторы, кольца, по которым скользит второй токосъемный контакт; потенциометрические обмотки из тонкой проволоки, реохорды, которыеявляются элементом сопротивления и одновременно ламелью для упругого скользящего контакта; токосъемный контакт, чаще упругий или в виде ролика.
Факторы, влияющие на износ разрывных контактов, имеют место и при работе скользящих контактов, однако характер износа несколько иной.
Износ скользящих контактов подразделяют на механический — связан с износом от трения упругого контакта по ламели или реохорду и пластической деформацией металла в процессе работы, зависит от механических свойств металлической пары; электрический (эрозия) — связан с прохождением тока через ламели и реохорды и съемом его через упругий контакт; прецизионные скользящие контакты должны практически работать без эрозии; химический (коррозия) — связан с окислением контактной поверхности и образованием непроводящих пленок, зависит от коррозионных свойств материала в условиях нормальной и повышенной температуры (до +300 °С); усиливается от повышения влажности и наличия в атмосфере некоторых вызывающих коррозию примесей.
В процессе работы может произойти приваривание упругого контакта к реохорду или ламели. Приваривание связано с прохождением тока через реохорду или ламель и съемомего через упругий контакт. Износ скользящих контактов в основном вызывается действием содержащихся в атмосфере примесей и вследствие истирания.
В зависимости от назначения, условий эксплуатации и характера износа скользящих контактов к материалам, предназначенным для их изготовления, предъявляют следующие требования: высокая износоустойчивость в соответствующем эксплуатационном режиме за срок службы устройства или прибора; высокая коррозионная устойчивость, обеспечивающая надежность и продолжительность работы в определенных средах; малаявеличина переходного сопротивления и ‘ее стабильность в процессе работы и’длительного хранения в различных условиях внешней среды; малая термо-э. д. с. в паре с медью; технологичность (легкая обрабатываемость, возможность пайки).
Работа скользящих контактов, например контакта между щеткой и коллектором, тесно связана с трением иизносом. Чтобы не было заедания, один из контактов должен быть тверже другого, а более мягкий контакт достаточно пластичным и иметь возможно меньшую тенденцию к наклепу.
Наилучшим материалом для скользящих контактов (коллекторов и щеток) является уголь, который имеет наиболее высокое напряжение дугообразования по сравнению со всеми известными проводниковыми материалами.
Некоторые металлографитные щетки, состоящие из смеси углерода (графита) с порошком меди или серебра, по своей структуре н физической природе имеют много общего с металлокерамическими композициями для мощных разрывных контактов.
Часто щеточный контакт выполняется в виде наборной щетки, состоящей из нескольких упругих пластин. Щетка укреплена на рычаге и прижимается к контактной ламели пружиной. Упругие пластины изготовляются обычно из оловянно-цинковой или оловянно-фосфористой бронз, а контактные ламели — из твердой латуни или бронза.
Особый интерес для использования в качестве скользящих контактов представляют проводниковыебронзы:
для коллекторов применяют кадмиевую медь, а для контактных колец — бериллиевую бронзу и сплав купаллой (0,3—1,0 % Сг, 0,1 % Ag, остальное — медь). Бериллиевые и кадмиевые бронзы применяют для скользящих контактов с особенно большим числом включений и выключений.
При выборе сплавов для скользящих контактов с малой истираемостыо необходимо руководствоваться определенным соотношением твердостей материала ламели и материала упругого токосъемного контакта. Твердость упругого контакта должна превосходить твердость ламели на 15—30 единиц по Виккерсу. Это соотношение определяется тем, что поверхность упругого контакта совершает значительно большую работу против сил трения, чем каждая точка на рабочей дорожке ламели или потенциометра.
Сплавы с преобладающим содержанием палладия и платины не подвержены окислению при нагреве до 300°С и воздействия среды с влажностью 98 % при 20 и 40 °С. При этих условиях переходное сопротивление сплавов остается небольшим по величине и постоянным по времени.
Чистое серебро и его сплавы с 20 % Pd (марки ПдС-80), 2 % Ni и 20 % Си (марки «Аргадур»), а также сплава золота с 40 и 60 % Ag в условиях среды с повышенной влажностью (до 98 %) образуют на поверхности пленки, которые значительно повышают переходное сопротивление контакта. При нормальной влажности повышение температуры этих сплавов серебра не вызывает увеличения переходного сопротивления. Сплавы золота с никелем имеют устойчивое переходное сопротивление при воздействии среды с влажностью 98 %, но при повышении температуры до 300 °С образуют на поверхности пленку, которая в несколько раз увеличивает переходное сопротивление в месте контакта.
В условиях повышенной влажности и нагрева сплавы из неблагородных металлов непригодны для скользящих контактов, так как не обеспечивают надежного контактирования. При малых контактных нагрузках и коммутировании малых токов условия работы контактов очень сложны, и им удовлетворяют только сплавы на основе платины, палладия и золота.
Для токов ниже 500 мкА следует применять сплавы с небольшими добавками неблагородных металлов (5—8%). Для прецизионных контактных сплавов с повышенными требованиями по надежности в этих же пределах ограничивается легирующая добавка серебра. Для контактов, коммутирующих токи до 20 мкА, могут быть использованы сплавы платины с добавками иридия, меди и никеля, а также сплавы палладия с 10 и 18 % Ir.
При выборе материалов для контактов надо иметь в виду, что для обеспечения условий нормальной работы скользящих контактов совершенно недостаточно иметь набор контактных материалов с параметрами статических переходных сопротивлений. Необходимы изучение условий работы контактов, выбор конструкции контактного узла и контактных материалов по динамическим характеристикам и разработка технологии сборки узла и подготовки его поверхностей.
Дата добавления: 2017-06-13 ; просмотров: 6439 ;
Скользящий контакт
Скользящие контакты работают примерно в таких же условия, что и разрывные, однако специфическим требованием для них является повышенная стойкость к механическому износу и трению. Скользящие контакты применяются в устройствах токосъема электротранспорта, в электрических машинах (между щетками и коллектором или контактными кольцами), в реостатах, ползунковых переключателях и других конструкциях. Значительный износ скользящих контактов возникает при сухом трении, если оба контакта изготовлены из одного материала или при неудачном выборе пар. Высокими качествами обладают контактные пары , составленные из металлического и графитсодержащего материалов. Для изготовления скользящих контактов широко применяются бронзы и латуни , отличающиеся высокой механической прочностью, упругостью и износостойкостью, антифрикционными свойствами, стойкостью к атмосферной коррозии.
Припои
Припоями называют присадочные металлы или сплавы, применяемые при пайке для заполнения зазора между соединяемыми поверхностями с целью получения монолитного паяного шва. Припои обладают более низкой температурой плавления, чем соединяемые металлы. Припои подразделяют на две группы: мягкие с температурой плавления < 300 о С (сплавы на основе Sn, Pb с добавками Cd, Bi и др.) и в = 16 100 МПа; твердые с температурой плавления >300 о С, отличающиеся высокой прочностью в = 100 500 Мпа (сплавы на основе Cu, Ag, Ni, Zn). Припой выбирают в соответствии с типом паяемого металла или металлов (если они разнородны), с требуемой удельной проводимостью, механической прочностью, коррозионной стойкостью и его стоимостью.
Маркировка припоев
Название припоя определяется металлами, входящими в него в наибольшем количестве. Если припой содержит драгоценные или редкие металлы (даже в небольших количествах), то название припоя происходит от этих металлов. Маркировка припоев начинается с буквы П – припой, далее следует наименование входящих основных элементов по первой букве их названия: О олово, Су сурьма, С свинец, А алюминий, Ср серебро, Н никель, Пд палладий, Ин индий, М медь, Зл золото, Г германий, Кр кремний, Ви висмут, К кадмий, Т титан, Ф фосфор, и затем идут цифры, указывающие процентное содержание элементов. Примеры: ПОС-90, ПОС-61, ПОС-40, ПОС-10, ПОСК-50-18, ПОССу-61-0,5, ПОССу-95-5, ПСр-2,5, ПСр-3, ПСр-15, ПСр-40, ПСр-45, ПМц-54, МФ1, МФ2, МФ3, АВИА1, П425А, П34А, ПСИЛО.
Флюсы
В процессе пайки важно избежать окисления кислородом воздуха металлов и припоя при их нагревании. В этом случае употребляют вспомогательные вещества, которые называют флюсами . Флюсы могут быть твердыми телами (соли, оксиды, кислоты), растворами (солей, кислот) и пастами . По назначению они делятся на флюсы для пайки мягкими припоями и флюсы для пайки твердыми припоями. Примеры: канифоль (ФК); канифоль с добавлением этилового спирта (90 60 %) и ряда других компонентов (ФКСп, ФКТС).
Требования к флюсам
иметь температуру плавления на 50 100 о С ниже температуры плавления припоя; хорошо растекаться по поверхности основного металла и припоя с образованием сплошной пленки, защищающей их от вредного воздействия окружающей среды; уменьшать поверхностное натяжение расплавленного припоя для полного смачивания им основного металла; не изменять своего состава при пайке; легко удаляться с поверхности деталей после пайки; не вызывать коррозии.
Контактолы
Контактолы – электропроводящие клеи и покрытия для создания токопроводящего контакта при склеивании. Контактолы представляют собой маловязкие либо пастообразные композиции, в которых в качестве связующего используются различные синтетические смолы, а токопроводящим наполнителем служат мелкодисперсные порошки металлов или графита. Выбор связующего определяется технологическими и физико- механическими свойствами контактола. Электрические свойства контактола зависят в основном от свойств дисперсного наполнителя (проводимость, форма и размер частиц, концентрация). У всех контактолов с металлическим наполнителем из-за высокой плотности металла наблюдается гравитационное расслаивание (оседание металла в осадок), поэтому в процессе работы их необходимо периодически тщательно перемешивать. Пример: никельсодержащий контактол КН-3.
материалы
Требования к материалам К материалам высокого сопротивления , применяемым для токоведущих частей электроизмерительных приборов, образцовых и добавочных резисторов, предъявляются особые требования : высокое удельное электросопротивление (для уменьшения размеров и массы); малый температурный коэффициент удельного электросопротивления ТК (для обеспечения температурной стабильности ); малая удельная термо-эдс в паре с медью 1Cu (для уменьшения ошибок измерения вследствие возникновения паразитных термо-эдс); хорошая технологичность (для получения тонкой гибкой проволоки и других полуфабрикатов).
Для изготовления переменных резисторов, особенно низкоомных, необходимо, чтобы резистивный материал имел
малое и стабильное во времени контактное сопротивление в паре с применяемым материалом скользящего контакта . В зависимости от номинального сопротивления резистора, его назначений и условий эксплуатации в качестве резистивного материала используют: металлы и сплавы с высоким удельным электросопротивлением, оксиды металлов, углерод, керметы, композиционные материалы. Резистивный материал в зависимости от типа резистора может применяться в виде: объемного элемента , проволоки различного диаметра, пленки , осаждаемой на диэлектрическую поверхность.
Медно-никелевые сплавы
Манганин В наибольшей степени удовлетворяет перечисленным выше требованиям манганин двух марок: МНМц3-12 и МНМцАЖ3-12-0,3-0,3. Легирование Mn приводит к малому ТК в интервале температур –100 100 С. Повышение содержания Ni снижает 1Cu . Добавки Al и Fe стабилизируют , существенно снижая ТК . Хорошая технологичность позволяет изготавливать из манганина проволоку, полосы, фольгу.
5.2.2. Константан и
нейзильбер Хорошие характеристики имеет константан (МНМц40- 1,5), который также широко применяется в электротехнике. Он сочетает высокую механическую прочность с пластичностью, что позволяет получать из него тончайшую проволоку, фольгу, ленты, полосу. По нагревостойкости константан превосходит манганин, поэтому его используют в реостатах и нагревательных элементах, работающих при температуре ниже 500 С. Однако у константана очень большая 1Cu , что не позволяет применять его в высокоточных измерительных системах и приборах, зато обеспечивает широкое использование для изготовления медно-константановых термопар . Нейзильбер марки МНЦ15-20 применяется для изготовления реостатов, контактных пружин, лент и др. Он дешевле константана, но существенно уступает ему в свойствах.
Si Кремниевые резистивные сплавы марок РС-4800, РС-3710, РС-3001, РС-1714, РС-1004 предназначены для изготовления методом испарения и конденсации в высоком вакууме тонкопленочных резисторов и различных вспомогательных слоев в изделиях электронной техники. В марках сплавов буквы РС означают резистивный сплав, две первые цифры номинальное содержание основного легирующего компонента (Cr), две вторые номинальное содержание второго легирующего компонента (Ni, Fe). Многокомпонентные сплавы, состоящие из Si, Fe, Cr, Ni, Al и W ( сплавы МЛТ ), являются материалами для тонкопленочных резисторов. Эти сплавы обладают высокой стойкостью к окислителям и воздействию различных химических сред. Для увеличения в состав большинства сплавов вводятся оксиды металлов. Резисторы из сплавов МЛТ получают путем термического испарения в вакууме из вольфрамовых испарителей и конденсации пленок на диэлектрической подложке.
2.4.3. Скользящие контакты
К скользящим контактам относят подвижные контакты, в которых контактирующие элементы скользят друг по другу без отрыва: это контакты между кольцами, коллекторными пластинами и щетками в электрических машинах, потенциометрические обмотки и реохорды в элементах сопротивления, упругие токосъемные контакты. Основное требование к ним — стойкость к истирающим нагрузкам при сухом трении. Износостойкость при трении связана со свойствами пары контактов: чтобы избежать заедания, один контакт должен быть тверже другого, причем мягкий контакт достаточно
пластичным без склонности к наклепу. Этому требованию в наибольшей степени удовлетворяют контактные пары металл-графит. Подвижные части контакта — коллекторные пластины, кольца из- готовляют из твердой меди, латуней (ЛС59-1, ЛМц58-2) или бронз (оловянно-цинковых, оловянно-фосфористых, бериллиевой БрБ2, кадмиевой БрКд1, хромистой БрХ0,5). Они отличаются высокой прочностью, стойкостью к истиранию, упругостью, антифрикционными свойствами и стойкостью к атмосферной коррозии. Щетки электрических машин — неподвижные части скользя- щих контактов. К ним предъявляют следующие требования: • минимальное удельное сопротивление и переходное падение напряжения ( U пер ) между контактной парой щетка — коллектор, щетка — контактное кольцо; • высокая допустимая плотность тока j ; • малый износ щетки и коллектора; • низкий коэффициент трения и малое удельное давление прижатия щётки; • высокая окружная скорость ( ω = π n /30 , где n — число оборотов ротора); • минимальное искрение. Этим требованиям отвечают материалы на основе графита. По составу, структуре и технологии получения различают 4 группы щеток. Их основные характеристики представлены в табл. 6.
| Таблица 6 | ||||
| Щетки для электрических машин | ||||
| ρ , мкОм м | ||||
| № | Тип щеток | Марка | U пер , В | |
| · | ||||
| 1 | Углеграфитные | Г20, Г21, Г22 | 35-400 | 2-5 |
| 2 | Графитные | 611М, Г1, Г3 | 6-75 | 1-28 |
| 3 | Электрографитные | ЭГ-2а, ЭГ4,ЭГ61 | 1-7 | 1-2 |
| 4 | Металлографитные | М-1, М-3, МГ, МГС5 | 0,04-0,25 | 0,3-1,6 |
Углеграфитные щетки изготовляют из прессованной смеси антрацита, нефтяного кокса с графитом и связующим с последующим обжигом при 1350. 1480 ° С. Щетки отличаются высокой твердостью, большим удельным сопротивлением, применяются в генера-
книги из ГПНТБ / Лившиц, П. С. Скользящий контакт электрических машин (свойства, характеристики, эксплуатация)
лами. Вторая часть обусловлена режимами эксплуатации машин и состоянием среды, в которой эта «эксплуатация осуществляется. Взаимодействие перечисленных факто ров таково, что правильно рассчитанная, хорошо постро енная и надлежащим образом отрегулированная коллек торная электрическая машина может перестать удов летворительно работать только потому, что в составе окружающей ее атмосферы абсолютное содержание во
| дяного пара, оказалось меньше 1—3 г/см 3 , или | потому, |
| что в составе этой атмосферы на 1 млн. частей | воздуха |
приходится 10 частей кремнийсодержащих веществ. На ряду с указанным можно, естественно, привести и такие примеры, когда удовлетворительное состояние окружаю щей среды не гарантирует надлежащую эксплуатацию электрооборудования из-за дефектов расчета и изготов ления, приведших к расстройству режима работы сколь зящего контакта. Из изложенного следует, насколько существенно и важно для практики эксплуатации электро оборудования изучение различных обстоятельств, влия ющих на характеристики используемого в нем контакта. Необходимость подобного изучения ощущалась на всех этапах развития электромашиностроения. Между тем знакомство с историей этого развития и с современным состоянием вопроса обнаруживает существование значи
| тельной диспропорции между степенями | изученности |
| 1* | 3 |
различных факторов, влияющих на работу электричес кого скользящего контакта. Если одни из них изучены настолько полно, что поддаются вполне строгому количественному учету, то закономерности, определяющие влияние других, описаны только в самом общем виде.. Как всегда бывает в последней ситуации, отсутствие основополагающей руководящей идеи приводит к необхо димости рассмотрения большого числа частных случаев. Именно в подобном положении находится изучение влия ния на характеристики скользящего контакта состояния окружающей среды, материала контактных элементов, вводимых в эти материалы легирующих добавок и про питывающих веществ, температуры, давлений и ряда других показателей. Изучению влияния этих показате лей на характеристики электрического скользящего кон такта посвящено значительное количество исследований, опубликованных в самых различных изданиях. Особен ность этих публикаций состоит в том, что они касаются отдельных частных вопросов проблемы и не объединены каким-либо руководящим принципом. Методическая осо бенность предлагаемой вниманию читателей книги сос тоит в том, что в ней предпринята попытка связать ха рактеристики скользящего контакта с составом матери алов, из которых изготовлены образующие его элементы, и рассмотреть изменения этих характеристик в зависи мости от влияния факторов, определяемых как собствен
| но электрической машиной, так | и состоянием | среды, |
| в которой она эксплуатируется. | Использованные | авто |
ром многочисленные источники информации следует рас сматривать как составные части коллективного экспери мента, конечной целью которого является создание об щей теории работы скользящего контакта электрических машин. Автор отдает себе отчет в том, что в настоящем труде конечной цели полностью достичь еще не удалось. Тем не менее определенные результаты на пути к дости
| жению этой цели уже получены | и | их использование |
| в практике наладки и эксплуатации | коллекторных элек | |
| трических машин и машин с | контактными кольцами | |
| принесет несомненную пользу. | ||
Книга рассчитана на четыре категории читателей. Первую из них, наиболее многочисленную, составят ин женерно-технические работники и квалифицированный персонал, занятые ремонтом, наладкой и эксплуатацией электрических машин в самых различных отраслях
народного хозяйства. Вторую категорию составят специа листы, проектирующие
| рии и практики | эксплуатации | скользящего контакта |
| в электромашиностроении. | ||
| Автор выражает уверенность | в том, что читатели, ко | |
| торым адресовано | настоящее издание, найдут в нем не | |
мало полезных сведений, использование которых позво лит повысить надежность работы электрооборудования, эксплуатируемого в самых различных отраслях народ ного хозяйства. В заключение несколько слов о принятой в настоящей книге системе единиц измерений. Для устранения суще ствующего в различных странах многообразия этих еди
| ниц X I | Генеральная | конференция | по мерам и весам |
| (Париж, | октябрь I960 | г.) приняла | международную сис |
тему единиц (Systeme international), сокращенно обозна ченную литерами СИ (SI). К настоящему времени мно гие страны ввели единицы системы СИ в качестве обя зательных и число таких стран непрерывно возрастает. Внедряется эта система и в СССР. Впервые ее узако нил в нашей стране ГОСТ 9867-61. После ряда усовер шенствований и дополнений Комитет стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР в 1970 г. опубликовал окончательную редакцию проекта государственного стандарта «Единицы физических ве личин», предписания которой в настоящей книге и ис пользованы. Для преодоления затруднений, возникаю щих у читателя при восприятии цифровых данных, на ряду с единицами Международной системы в скобках указаны единицы измерения в системах, применявшихся ранее. Кроме того, в приложении I приведены перевод ные коэффициенты для перевода старых единиц измере ний в единицы СИ. Принятые в книге округления при соответствующих перерасчетах дают ошибку, не превос ходящую 2%’; для рассматриваемых задач подобная ошибка вполне допустима. В книге применены также кратные и дольные единицы, образованные с помощью десятичных приставок, например, «гПа» — гектопаскаль (100 паскалей); «сН» — сантиньютон (0,01 ньютона) и др.
В В Е Д Е Н ИЕ Развитию электромашиностроения всегда уделялось особое внимание, и в настоящее время оно является од ной из передовых и наиболее организованных отраслей промышленности всякой индустриально развитой страны. Подобное положение достигнуто в результате работ вы дающихся ученых, экспериментаторов, изобретателей и организаторов производства, чьими творческими усилия ми осуществлялись становление и прогрессирующее раз витие различных отраслей деятельности, связанных с разработкой теории, конструкций и совершенствова нием производства электрических машин. У истоков
| этого процесса, начавшегося в первой | четверти |
| прошлого века, стояли М. Фарадей, | доказавший |
возможность превращения электрической энергии в ме ханическую (1821 г.), открывший явление электромагнит ной индукции (1831 г.) и построивший первый магнито электрический генератор (1831 г.), член Петербургской академии наук Б. С. Якоби, впервые создавший электро двигатель с непосредственным вращением якоря (1834 г.), коллектор для выпрямления тока, речной бот с электри ческим приводом-(1838 г.) и открывший появление об ратной э. д. с. при вращении якоря; член Петербургской академии наук, ректор Петербургского университета Э. X. Ленц, которым обобщен и сформулирован закон магнитной индукции (закон Ленца), доказан принцип обратимости электрических машин (1838 г.), опублико вана первая в мире работа по исследованию магнито электрической машины, установлено и правильно объяс нено явление реакции якоря. Работы пионеров электро техники и электромашиностроения успешно были продолжены во второй половине XIX в. В 1860 г. А. Пачинотти создает электродвигатель с кольцевым якорем;
Г. Уайльда 1863 г. строит электрическую машину с неза< висим ым возбуждением, а еще через 4 года появляется первая электрическая машина с самовозбуждением. В 1870 г. 3. Грамм применяет кольцевой якорь при соо
| ружении электрического | генератора; в 1872 г. Ф. Гефнер- | ||||||
| Альтенек | изобретает барабанный якорь; десять | лет спус | |||||
| тя, в | 1882 | г., | Т. Эдисон | сооружает первую | электриче | ||
| скую | станцию | общественного | пользования | с | подземной | ||
| канализацией | электроэнергии. | В 1888 г. | Г. | Ферра-рис | |||
открывает принцип вращающегося магнитного поля, М. О. Доливо-Добровольский изобретает систему трех фазного тока, а Н. Тесла получает патент на электро двигатель многофазного тока и строит двухфазный асинхронный электродвигатель. Через год, в 1889 г., М. О. Доливо-Добровольский изобретает трехфазный
| асинхронный | двигатель, а еще через | несколько лет, |
| в 1899 г., Э. | Арнольд разрабатывает | теорию коммута |
ции электрических машин, -которую в настоящее время называют классической и в основе которой лежит пред ставление о постоянстве удельного переходного сопро
| тивления в скользящем | контакте | ( Д г щ = c o n s t ) . |
| В текущем столетии | работы | по развитию электрома |
шиностроения приобрели принципиально новый харак тер. На смену ученым-одиночкам пришли мощные хо зяйственные и научно-исследовательские организации, объединившие целые коллективы исследователей и орга низаторов промышленности. В нашей стране талантливы ми руководителями научных школ, разрабатывавших теоретические вопросы электромашиностроения, и вы
| дающимися организаторами | электромашиностроительной | ||||
| промышленности | являлись | академики | АН | СССР | |
| Г. М. Кржижановский и | К. | И. Шенфер, | академик | ||
| АН УССР В. М. | Хрущев, | члены-корр. | АН | СССР | |
М. А. Шателен и К. А. Круг, профессора Д. В. Ефремов, П. Л. Калантаров, В. Т. Касьянов, С. И. Курбатов, Л . М. Пиотровский, В. А. Толвинский и многие другие. В результате к настоящему времени созданы теория ра боты и методы расчета электрических машин самых различных ‘Мощностей и назначений. В основе разрабо танных методов лежат точные количественные соотноше ния, позволяющие рассчитывать магнитные и электри ческие цепи машин, их пусковые, регулировочные, рабо чие, тепловые и прочие характеристики. Эта отлично систематизированная и достаточно строгая схема расче-
| та | охватывает все части и детали электрических машин |
| за | исключением тех, которые.участвуют в образовании |
электрического скользящего контакта. Физико-химичес кие процессы, происходящие в зоне этого контакта, под вергающиеся влиянию окружающей среды, оказались настолько сложными, что до сих пор не удалось создать достаточно стройную теорию, позволяющую производить количественную оценку происходящих в скользящем кон такте явлений. Вследствие указанного обстоятельства в практике эксплуатации возникают случаи, когда эле менты скользящего контакта рассчитанной по оптимальному варианту, хорошо построенной и правильно отрегули рованной электрической машины начинает плохо рабо тать только потому, что в составе окружающей ее атмо сферы на 1 млн. частей воздуха приходится 10 частей кремнийсодержащих веществ. Приведенный пример, характеризующий влияние внеш ней среды на работу скользящего контакта электрических машин, является далеко не единственным. Период за рождения высотной авиации дал немало других приме ров ^нарушения работоспособности скользящего контакта электрооборудования высотных летательных аппаратов, причем эти нарушения были столь значительными, что делали невозможной эксплуатацию названных аппаратов в условиях высоты. Описанные примеры заимствованы из практики эксплуатации электрических.машин в течение последних двух-трех десятилетий. Много других примеров воздей ствия на электрический скользящий контакт различных факторов можно найти на протяжении почти всего пе риода его развития. Так, уже в 1834 г. Б. С. Якоб и, со здавая свой электродвигатель с вращающимся якорем, особое внимание уделил разработке коммутирующего устройства, явившегося прообразом современного кол лектора и электрощеток. Предложения, имевшие целью
| усовершенствовать | работу электрического | скользящего | |||
| контакта, | вносили | У. Стерджен | (1834 г.), | В. | Кайданов |
| (1839 г.), 3. Грамм (1870—1872 гг.), Т. Эдисон | (1880 г.)„ | ||||
| О. Шульц | (1884 | г.), Фешингер | (1888 | г.), | Пфейлер |
(1890 г.), К. Кох (1892 г.) и Л. Будро (1895 г.). Все перечисленные авторы задачу повышения работоспособ ности электрического скользящего контакта решали пу тем совершенствования конструкции образующих его элементов. Материал коллекторов и электрощеток оста-
вался все время неизменным: при изготовлении первых, применялась медь, а при изготовлении вторых — медь или ее сплавы. Основным наблюдавшимся в то время не достатком подобной контактной пары являлся интенсив ный износ. Для устранения этого недостатка Л. Будро,
| использовав | разработанный ещев 1826 г. П. Г. Соболевс |
| ким метод | изготовления изделий из прессованных по |
рошков, сделал в 1895 г. заявку на электрощетки, спрес сованные из бронзового порошка. Подобный способ из готовления электрощеток в первоначальном варианте оказался малоэффективным, однако идея изготовления электрощеточных материалов методами порошковой ме таллургии и угольной керамики оказалась весьма пло дотворной. Весь последующий период совершенствова ния характеристик скользящего контакта электрических машин связан с использованием электрощеточных мате риалов, изготовленных этими методами. В период 1900— 1927 гг., решая задачу повышения коммутирующих свойств и снижения износа элементов электрических скользящих контактов, промышленность последовательно создает все известные в настоящее время классы рас сматриваемых материалов: металлографитный (1900 г.), угольно-графитный, графитный и электрографитираванный (патент фирмы Шунк и Эбе, 1927 г.). Решающую роль в создании этих материалов сыграли предприятия, на которых в то время изготавливались угольно-графит
| ные изделия | электротехнического | назначения (электро | |||||
| ды | химических | источников | тока, | «свечи | Яблочкова», | ||
| стержни накала | газонаполненных | стеклянных | ламп, | ||||
| сварочные электроды и т. п.). В России это были | заводы | ||||||
| в | Кинешме | и | Подмосковье, | основанные | соответствен | ||
| но | в 1878 и 1899 г. Несколько ранее аналогичные за | ||||||
| воды были созданы в некоторых | западноевропейских | ||||||
| странах. | |||||||
| Наряду с созданием новых конструкций и материалов | |||||||
для элемен-гов электрических скользящих контактов осу ществлялось изучение показателей, характеризующих их совместную работу. Помимо уже упоминавшихся харак теристик износа и коммутационной характеристики изу
| чению стали | подвергаться и | другие характеристики. |
| В 1895—1905 | гг. опубликован | ряд статей, посвященных |
рассмотрению физических процессов в контакте, меха ническому взаимодействию его элементов, переходному падению напряжения в нем и другим вопросам.