Разработка и моделирование катящегося токосъема для коллекторных машин постоянного тока

• Автор: Попов, Денис Игоревич
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 137 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1 Анализ коммутационной проблемы в машинах постоянного тока

и существующих способов ее решения

1.1 Сущность процесса коммутации

1.2 Теоретический аспект коммутационного процесса

1.2.1 Классическая Теория коммутации

1.2.2 Основные положения теории О. Г. Вегнера

1.2.3 Теория оптимальной коммутации

1.3 Критерий оптимальности условий коммутации

1.4 Неидентичность коммутационного процесса как основа

проблемы настройки машин постоянного тока
1.5 Передача тока через скользящий контакт
1.5.1 Физические особенности скользящего токосъема
1.5.2 Влияние щеточного контакта на снижение степени
неидентичности коммутационного процесса
1.5.3 Подверженность вольтамперных характеристик скользящего
контакта воздействию различных факторов
1.6 Пути настройки коммутации. Применение составных щеток
1.7 Выводы
2 Теоретическое исследование коммутационного процесса
в машине постоянного тока с катящимся токосъемом
2.1 Критический анализ существующих конструкций
катящегося токосъема
2.2 Предложение нового конструктивного решения токосъемного устройства с использованием катящегося контакта
2.2.1 Прототип токосъемного устройства для машин постоянного
тока с использованием контакта качения
2.2.2 Описание нового технического решения токосъемного устройства
для машин постоянного тока с использованием контакта качения
2.3 Особенности катящегося токосъема
2.4 Требования к вольтамперной характеристике «щетки»
при катящемся токосъеме
2.5 Аппроксимация вольтамперной характеристики «щетки»

2.6 Математическое моделирование основных закономерностей коммутационного процесса в машине постоянного тока
с катящимся токосъемом
2.6.1 Допущения, принятые в математической модели
на первом этапе исследований
2.6.2 Модель движения коллектора и роликовых контактов
2.6.3 Схема замещения коммутируемого контура
2.6.4 Сопротивление контактов «щетка»-ролики в функции времени
2.6.5 Решение уравнения коммутации
2.7 Влияние различных факторов на форму кривой тока и величину
тока разрыва сбегающего края «щетки»
2.8 Выводы
3 Математическая модель коммутационного процесса,
учитывающая конструктивные особенности нового
токосъемного устройства
3.1 Применение в новом токосъемном устройстве составной «щетки»
3.2 Определение необходимых конструктивных параметров нового токосъемного устройства, обеспечивающих
его работоспособность
3.3 Математическая модель коммутационного процесса
с учетом конструктивных параметров токосъемного устройства
3.3.1 Переход к относительным величинам
3.3.2 Учет траекторий движения центров роликов
и поверхности коллектора
3.3.3 Геометрическое преобразование системы взаимодействующих между собой элементов конструкции токосъемного устройства
и задание их нумерации
3.3.4 Введение системы координат
3.3.5 Логическая функция наличия катящегося контакта между «щеткой»
и коллекторной пластиной
3.3.6 Функция сопротивления контакта «щетки» с ламелью
3.3.7 Система уравнений процесса коммутации
3.4 Анализ уточненной математической модели
3.5 Конструктивные и функциональные преимущества применения катящегося токосъема в машине постоянного тока
3.6 Выводы
4 Макет токосъемного устройства
4.1 Предварительная обработка коллектора
4.2 Учет оптимальных соотношений в макете токосъемного устройства
4.2.1 Проверка роликов на нагрев
4.2.2 Выбор количества роликов и составных элементов «щетки»
4.3 Выбор сопротивлений составных элементов «щеток».
Математическое моделирование коммутационного процесса для выбранных параметров токосъемного устройства
4.4 Разработка элементов конструкции токосъемного устройства
4.5 Установка «щеток» на геометрической нейтрали
4.6 Экспериментальная установка
4.7 Испытания макетного образца токосъемного устройства
4.8 Дальнейшие направления исследований катящегося токосъема
4.9 Выводы
Заключение
Список использованных источников

При отсутствии наработанной политуры на коллекторе падение напряжения под щетками обеих полярностей примерно одинаково.
Таким образом, наличие политуры играет большую роль в передаче тока, а проблемы, связанные с ее образованием, могут явиться причиной серьезных затруднений с наладкой коммутации машины.
1.6 Пути настройки коммутации. Применение составных щеток
Коммутация машины постоянного тока - сложный многофакторный процесс, определяемый параметрами как самой машины, так и внешней среды. И каждый из этих параметров может оказать существенное влияние на коммутацию при отклонении его от некоторых оптимальных значений.
Влияние параметров внешней среды проявляется в основном на процессе токопередачи через воздействие на политуру, которое было описано выше.
Воздействие внешней вибрации аналогично влиянию других механических факторов на процесс токосъема (рассмотрено ниже) и на наш взгляд в отдельном рассмотрении не нуждается. Это воздействие проявляется в нестабильности щеточного контакта.
Как уже было сказано ранее, параметры машины, оказывающие влияние на коммутационный процесс, исследователями разделяются на два типа [41]: параметры, на которые нельзя оказать воздействие после сдачи машины в эксплуатацию, и параметры, на которые можно в дальнейшем оказать воздействие. Рассмотрим возможные способы влияния на коммутационный процесс с помощью указанных параметров машины.
Правильность выбора заложенных при проектировании типа обмотки (исследование влияния различных типов обмоток проводились в работах [55, 56, 57, 58]), ее исполнения и способа укладки в пазах сердечника якоря, использования уравнительных соединений [1, 59] и пазовых демпферов [60], геометрических размеров коллектора, используемых электротехнических материалов и т.д. определяется точностью используемых методов расчета МИТ и применяемыми методиками проектирования [61].
Такие технологические отклонения как биение железа якоря, несимметричное распределение пластин коллектора по его окружности и т. д., заложенные при изготовлении машины, в последствии исправить также не возможно. Необходимо устранять будущее влияние этих факторов еще на заводе изготовителе, путем предъявления более жестких требований к допускам при изготовлении элементов конструкции машины и ее качественной сборке.