Подвижной состав железных дорог оснащен двигателями постоянного тока, обладающими широкими возможностям. Слабым местом этих двигателей является коллекторно-щеточный аппарат, под щетками которого возникает коммутационное искрение. Исследователи занимаются вопросами улучшения коммутации с момента появления коллекторных машин. Результаты успешных испытаний подтверждают эффективность применения шихтованных щеток, изготовленных из отдельных пластин щеточного материала, склеенных электроизоляционным клеем.

Составные щетки формируются из набора изолированных друг от друга пластин щеточного материала, электрически соединенных между собой с нерабочего конца щетки. Общая идея состоит в том, чтобы заставить коммутирующий ток в закороченном контуре проходить не по локальной области щеток, прилегающей к контактной поверхности на коллекторе, а по удлиненной траектории вдоль всей высоты щеток (рис. 1).

 

Суть  заключается в том, чтобы использовать «шихтованную» щетку, т.е. набранную по аналогии с якорным сердечником из предельно тонких щеточных пластин, склеенных между собой электроизоляционным клеем. Пластины на нерабочем конце электрически соединены между собой медным шунтом. После технологической обработки такая щетка должна иметь те же геометрические размеры, что и стандартная (рис. 2). Конструкция шихтованной щетки обладает рядом важных преимуществ в сравнении с прототипом цельных щеток. Помимо значительного роста активного сопротивления для добавочного тока в коммутирующих под данной щеткой секциях, что стабилизирует процесс коммутации в целом, не менее важным представляется повышение сопротивления для так называемого разрывного тока на сбегающем крае щеточного контакта

 

Предложенная конструкция шихтованной щетки в силу малой толщины пластин (близкой к толщине изоляции коллекторных пластин) делает щетку менее чувствительной к координате точки разрыва, поскольку при любом периоде коммутации гарантировано повышенное сопротивление для разрывного тока. По этой причине удельное сопротивление основного щеточного материала может быть снижено, что благоприятно скажется и на энергетических потерях в щетках.

 

Р.Я. Сулейманов канд.техн.наук, доцент кафедры «Электрические машины» Уральского государственного университета путей  и сообщений

Наука и транспорт 6-2013