CC BY
42
УДК 621.313.322-81:621.336
И. В. Плохое, А. В. Андруст, А. В. Ильин, А. Н. Исаков, И. И. Бандурин, О. И. Козырева
СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ УЗЛА СКОЛЬЗЯЩЕГО ТОКОСЪЁМА ТУРБОГЕНЕРАТОРА
Описан стенд для исследования узла скользящего токосъема турбогенератора. Описана методика проведения экспериментов для проверки синергетической модели электрического контакта.
Ключевые слова: узел скользящего токосъема, скользящий контакт, щеточноконтактный аппарат, электрофрикционное взаимодействие, ток, щетка.
При работе скользящих электрических контактов в электрических машинах и аппаратах происходит их нагрев, электроэрозионный и механический износ. Подбор оптимальных контактных пар сопряжен с дорогостоящими экспериментами. Кроме того практическое наблюдение процессов токопередачи и тепловых вспышек в контактном слое является невозможным.
На протяжении полутора десятилетий на кафедре ЭСА велись работы по исследованию и научному обоснованию физических процессов передачи электрической энергии через скользящий контакт для турбогенераторов и машин постоянного тока большой мощности. Результатом этих работ стало создание прибора постоянной диагностики качества скользящего электрического контакта «Обзор» [2]. В [1] предложена синергетическая модель электрофрикционного взаимодействия (ЭФВ). Разработка имитационной динамической модели процесса электрофрикционного взаимодействия в электроэнергетических системах позволит изучать быстрые процессы ЭФВ двух шероховатых поверхностей, визуализировать тепловые и проводящие кластеры, их эволюцию, вычислять интегральные показатели работоспособности электрического контакта. Это даст возможность осуществлять целенаправленный подбор контактных пар по критериям надежности и соответствия комплекса технических характеристик требуемым.
Цель экспериментальных исследований — изучение физических закономерностей, связанных с функционированием и диагностикой узлов скользящего токосъема (УСТ) турбогенераторов, эмпирической оценкой и подтверждением результатов полученных на имитационной динамической модели.
Задачи экспериментальных исследований
1. Эмпирическая верификация математических моделей и методик. Подтверждение теоретических закономерностей и выводов.
2. Практическое изучение влияния постоянной диагностики на характеристики и показатели качества функционирования УСТ.
3. Экспериментальное исследование динамических процессов контактирования скользящего контакта, токораспределения и ЭФВ.
Экспериментальные исследования проводятся на стенде, который содержит макет щеточно-контактного аппарата (ЩКА) турбогенератора. ЩКА турбогенераторов представляет собой две неподвижных токоведущих траверсы с
закрепленными на них щетками в щеткодержателях и два вращающихся кольца, электрически соединенных через ротор. Количество щеток на кольцо, в зависимости от мощности турбогенератора может изменяться от 10 до 60. Стенд позволяет регулировать ток (рис. 1) и скорость вращения (рис. 2) ЩКА.
~380 В
Порядок включения схемы:
1. Включение автоматический выключатель 03 — подача переменного напряжения 380 В;
2. Нажать на кнопку 802 — подача переменного напряжения 380 В на асинхронный двигатель М2;
3. Перевести реостат Я2 в центральное положение, Я7 в крайне правое положение;
4. Включить БМ5 и БМ7 — подача напряжения на обмотку возбуждения генератора 02;
5. Нажать на кнопку 803 — подача регулируемого постоянного напряжения на щеточно-контактный аппарат;
6. Реостатом Я7+Я3 производить регулирование тока.
Порядок отключения схемы:
1. Перевести реостат Я7 в крайне правое положение, Я2 в центральное положение;
2. Нажать на кнопку 8Я3 — снятие регулируемого постоянного напряжения с щеточно-контактного аппарата;
3. Выключить БМ5 и БМ7 — снятие напряжения с обмотки возбуждения генератора 02;
4. Нажать на кнопку 8Я2 — снятие переменного напряжения 380 В с асинхронного двигателя М2;
5. Выключить автоматический выключатель р3 — отключения переменного напряжения 380 В.
Яп
«Стоп» «Ход» в1) I PVЗ)
а------------
ТТЛ
/.Єї
Н__1-
т
-©и
=220 В
КЗ
Рис. 2. Принципиальная электрическая схема для регулирования скорости вращения ЩКА
Порядок включения схемы:
1. Включить автоматический выключатель р3 напряжения 380 В;
2. Включить автоматический выключатель рп напряжения 380 В на асинхронный двигатель М1;
подача переменного
подача переменного
3. Перевести реостат Я1 в крайне левое положение;
4. Включить РБ2 — подача напряжения на обмотки возбуждения генератора 01 и двигателя М3;
5. Включить РБ4, реостат Яп в положение «Ход» — подача регулируемого постоянного напряжения на якорь двигателя постоянного тока М3;
6. Реостатом Я1 производить регулирование скорости.
Порядок отключения схемы:
1. Перевести реостат Я1 в крайне левое положение;
2. Реостат Яп в положение «Стоп», выключить РБ4, — снятие постоянного напряжения с якоря двигателя постоянного тока М3;
3. Выключить автоматический выключатель рп — снятие переменного напряжения 380 В с асинхронного двигателя М1;
4. Выключить рБ2 — снятие напряжения с обмоток возбуждения генератора 01 и двигателя М3;
5. Выключить автоматический выключатель р3 — отключения переменного напряжения 380 В.
Внешний вид основных узлов стенда приведен на рис. 3 и 4.
Рис. 3. Силовые агрегаты и установка для исследований УСТ
Рис. 4. Установка для исследования УСТ турбогенераторов
Эксперименты на установке с контактными кольцами проводятся по следующей методике. В процессе работы УСТ измеряется переходное падение напряжения под отдельной щеткой AU(t), ток I(t), протекающий через нее, и виброускорение тела щетки a(t). В связи с тем, что контактное давление имеет модуляцию, вызванную внешней вибрацией, и, главным образом, кинематическим возмущающим воздействием со стороны неровностей рабочей поверхности, кольца, то величины тока и переходного падения напряжения также меняются во времени. Поэтому, при подаче AU(t) и I(t) на входы вертикального и горизонтального отклонения луча осциллографа наблюдают устойчивую вольт-амперную фазовую траекторию (предельный цикл, аттрактор). Аналогично фиксируют и другие пары переменных (a(t) и AU(t), a(t) и I(t)).
Таким образом, в статье описан стенд для исследования узла скользящего токосъема турбогенератора, приведена упрощенная методика проведения экспериментов на нем, предназначенная для верификации синергетической модели ЭФВ.
Литература
1. Патент. РФ № 2178609 от 06.10.1999 «Способ контроля токораспределения по комплектам щеток узла токосъема электрической машины и устройство для его осуществления» / И. В. Плохов, И. Е. Савраев, А. В. Андрусич. 2000.
2. Плохов И.В. Комплексная диагностика и прогнозирование технического состояния узлов скользящего токосъема турбогенераторов. Диссертация доктора технических наук. СПб. : СПбГПУ, 2002.
I. V. Plohov, A. V. Andrusich, A. V. Ilyin, A. N. Isakov, 1.1. Bandurin, O. I. Kozyreva
STAND FOR RESEARCH OF TURBOGENERATOR'S SLIDING CURRENT TERMINAL
In article the stand for research of knot sliding токосъема a turbo-generator is described. The technique of carrying out experiments for check of synergetic model of electric contact is described.
Keywords: sliding contact unit, sliding contact, commutator, electric frictional, interaction, electric current, brush.
Плохов Игорь Владимирович — заведующий кафедрой «Электропривод и системы автоматизации» ФГБОУ ВПО ПсковГУ, д-р техн. наук, профессор, +7 (8112) 72-40-37, ppi-esa@mail.ru.
Андрусич Андрей Владимирович — техник управления научно-исследовательской деятельности ФГБОУ ВПО ПсковГУ, +7 (8112) 72-40-37, ppi-esa@mail.ru.
Ильин Александр Викторович — старший преподаватель кафедры «Электропривод и системы автоматизации» ФГБОУ ВПО ПсковГУ.
Исаков Андрей Николаевич — ассистент кафедры «Электропривод и системы автоматизации» ФГБОУ ВПО ПсковГУ.
Бандурин Иван Иванович — ассистент кафедры «Теоретические основы электротехники» ФГБОУ ВПО ПсковГУ, канд. техн. наук.
Козырева Оксана Игоревна — инженер кафедры «Электропривод и системы автоматизации» ФГБОУ ВПО ПсковГУ.
