УЗЕЛ СКОЛЬЗЯЩЕГО ТОКОСЪЕМА (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к узлам скользящего токосъема и может найти применение в областях техники, где производится подача или отвод рабочих токов, отвод паразитных токов и токов статического электричества. В частности, в синхронных турбо и гидрогенераторах, в асинхронных двигателях с фазным ротором, на железнодорожном транспорте (электровозы, электроподвижной состав метрополитена, электропоезда), в системе противообледенения лопастей винтов вертолетов, в системах энергетических установок морских судов.
Известна токосъемная углеродистая щетка с цилиндрическими вставками из высотной массы, содержащей дисульфид молибдена, отличающаяся тем, что с целью улучшения эксплуатационных свойств, оси вставок расположены в плоскостях поперечных сечений щетки, причем сами вставки расположены в шахматном порядке двумя рядами, ширина каждого из которых равна половине ширины щетки, а каждая вставка одного ряда смещена относительно соседней вставки другого ряда на расстояние, равное диаметру вставки (а.с. СССР №746794, Н01R 43/12, опубл. 07.07.1980 г.).
К недостаткам указанной щетки можно отнести наличие в ней смазки, что снижает технологичность, наличие отверстий в материале щетки способствует снижению ее механической прочности.
Наиболее близким по технической сущности к достигаемому результату является узел скользящего токосъема электрических машин, состоящий из контактных колец, подпружиненных токоведущих и дополнительных щеток, установленных в щеткодержателях. Дополнительные щетки выполнены составными в виде контактной и несущей частей, контактная часть изготовлена из дисульфида молибдена со связующим. Длина контактной и несущей частей дополнительной щетки равна длине токоведущих щеток, ширина несущей части дополнительной щетки равна ширине токоведущей щетки, ширина контактной части дополнительной щетки не более ширины ее несущей части, причем на каждые две токоведущие щетки установлена одна дополнительная (RU 2162261, Н01R 39/00, 39/40, опубл. 20.01.2001 г.).
К недостаткам конструкции можно отнести то, что установка дополнительных щеток в щеткодержатели приводит к перераспределению токовой нагрузки параллельно работающих щеток узла токосъема и повышению плотности тока под щетками. Это приводит к увеличению температуры в зоне контакта щетка-кольцо, что отрицательно сказывается на эффективности применения смазывающих щеток (при достижении температуры в зоне контакта более 400°С дисульфид молибдена переходит в оксид и теряет свои смазывающие свойства, увеличивая износы), а также способствует увеличению искрения под щетками. Ограничение размеров контактной части дополнительной щетки размером окна щеткодержателя. Меньший тангенциальный размер контактной части дополнительной смазывающей щетки (по отношению к соответствующему размеру окна щеткодержателя) может привести к ее излому под влиянием тангенциальной силы, действующей со стороны контактного кольца.
Техническим результатом предлагаемой модели является выравнивание распределения тока между параллельно работающими щетками за счет увеличения сопротивления контакта трущихся поверхностей, а также снижение износов трущихся поверхностей путем уменьшения коэффициента трения.
По первому варианту технический результат достигается тем, что в узел скользящего токосъема, содержащий щеткодержатели, подпружиненные токосъемные и дополнительные щетки, выполненные составными в виде контактной и несущей частей, контактная часть дополнительной щетки выполнена из дисульфида молибдена со связующим, контактные кольца, введены дополнительные щеткодержатели для дополнительных щеток, которые объединены в единый щеткодержатель с щеткодержателем для токоведущих щеток, а дополнительная щетка, подпружиненная спиральной пружиной, имеет тангенциальную длину равную тангенциальной длине окна дополнительного щеткодержателя.
По второму варианту технический результат достигается тем, что в узел скользящего токосъема, содержащий щеткодержатели, подпружиненные токосъемные и дополнительные щетки, выполненные составными в виде контактной и несущей частей, контактная часть дополнительной щетки выполнена из дисульфида молибдена со связующим, введена контактная вращающаяся поверхность, дополнительные щеткодержатели для дополнительных щеток, которые объединены в единый щеткодержатель с щеткодержателем для токоведущих щеток, а дополнительная щетка, подпружиненная спиральной пружиной, имеет тангенциальную длину равную тангенциальной длине окна дополнительного щеткодержателя. Контактная вращающаяся поверхность может быть выполнена в виде диска или вала.
На фиг.1 изображен узел скользящего токосъема, который содержит токоведущие щетки 1, установленные в щеткодержатель 2, контактное кольцо 3, дополнительную щетку 4, 5, состоящую из контактной части 4 и несущей части 5, подпружиненную спиральной пружиной 6, которая установлена в дополнительный щеткодержатель 7. Щеткодержатель 2 для токоведущих щеток и дополнительный щеткодержатель 7 для дополнительной щетки объединены в единый щеткодержатель.
На фиг.2 и фиг.3 изображены варианты узла скользящего токосъема, который содержит токоведущие щетки 1, установленные в щеткодержатель 2, контактная вращающаяся поверхность 3, дополнительную щетку 4, 5, состоящую из контактной части 4 и несущей части 5, подпружиненную спиральной пружиной 6, которая установлена в дополнительный щеткодержатель 7. Щеткодержатель 2 для токоведущих щеток и дополнительный щеткодержатель 7 для дополнительной щетки объединены в единый щеткодержатель.
Работает устройство следующим образом. При вращении контактного кольца 3 контактная часть дополнительной щетки 4 постоянно смазывает поверхность кольца. На поверхности кольца 3 образуется пленка, содержащая дисульфид молибдена, которая увеличивает сопротивление перехода щетка-кольцо и уменьшает коэффициент трения токоведущих щеток. Это позволяет снизить неравномерное распределение тока между щетками за счет того, что сопротивление пленки, образованной смазывающей щеткой на порядок превышает суммарное сопротивление токоведущей щетки (в соответствии с ГОСТ 12232-89 переходное падение электрического сопротивления между щеткой и каждым токоведущим проводом не должно превышать 0,01 Ом, сопротивление пленки, наводимой смазывающей щеткой, составляет десятые доли Ом). В результате уменьшения коэффициента трения улучшается механический контакт щетка-кольцо 1, 3 и снижается их износ. Несущая часть 5, выполненная в виде планки из твердого диэлектрического материала, исключает попадание пружины на кольцо 3 после износа контактной части дополнительной щетки 4. Диаметр пружины 7 больше ширины дополнительной щетки 4, 5, что позволяет обеспечить необходимое расстояние от дополнительной щетки 4, 5 до набегающего края токоведущей 1.
Созданы и испытаны опытные образцы различных вариантов узлов скользящего токосъема. Результаты положительные.