Wyznaczanie rezystywnosci materialo szczotkowych.pdf

(383 KB) Pobierz
U niwersytet T echnologiczno- P rzyrodniczy
w Bydgoszczy
W ydział T elekomunikacji i E lektrotechniki
Z akład E lektroenergetyki
Laboratorium Materiałów Elektrotechnicznych
Instrukcja do ć wiczenia
Wyznaczanie rezystywnoŚci materiałów szczotkowych
Opracował mgr in Ŝ . Sebastian Zakrzewski
Bydgoszcz, 2006 r.
971929973.051.png 971929973.056.png 971929973.057.png 971929973.058.png
1. Wprowadzenie
Szczotki w maszynach elektrycznych słuŜą do połączenia części
ruchomej obwodu elektrycznego z nieruchomą częścią obwodu.
Ponadto w wirującym tworniku maszyny poszczególne cewki przesuwają
się z jednej gałęzi równoległej do drugiej co wiąŜe się z procesem
komutacji
–
występuje
zmiana
kierunku
przepływu
prądu
w komutowanym zezwoju. W pewnej fazie przełączania zezwój jest
zwierany przez szczotkę. Prawidłowy dobór szczotek jest więc
kompromisem
między
potrzebą
uzyskania
dobrych
warunków
komutacji,
co
wymaga
moŜliwie
duŜej
rezystancji
szczotki
jak
i koniecznością ograniczenia spadku napięcia na przewodzących prąd
szczotkach. Istnieje więc potrzeba wykonywania szczotek z materiałów
o rezystywności większej niŜ rezystywność metali. Dodatkowo dobór
materiału na szczotkę jest utrudniony z uwagi na konieczność
zapewnienia
odpowiednich
warunków
pracy,
pod
względem
mechanicznym, zestykowi szczotka - komutator. W zaleŜności od wartości
mocy znamionowych i charakteru pracy maszyn elektrycznych są
stosowane szczotki wykonane z róŜnych materiałów. Podstawowe grupy
szczotek, uporządkowane wg malejącej wartości rezystywności, to:
• węglowe,
• węglowo-grafitowe,
• elektrografitowe,
• grafitowe,
• metalografitowe.
Podstawowymi surowcami do wyrobu szczotek są: grafit naturalny,
elektrografit, koks naftowy, węgiel bezpostaciowy (sadza), węgiel
retortowy, antracyt, proszki metali Cu, Zn, Pb, Sn, Ag oraz Ŝywice
syntetyczne i smoły węglowe jako środki wiąŜące. Grafit tworzy warstwy,
2
971929973.001.png
które moŜna przesunąć względem siebie. Dzięki temu grafit obok dobrej
konduktywności ma dobre właściwości smarne. Pełne informacje na
temat róŜnych materiałów uŜywanych do produkcji szczotek, a takŜe
właściwości gotowych szczotek do maszyn elektrycznych moŜna
znaleźć w literaturze [4].
ZaleŜność rezystywności metali p od temperatury T w pobliŜu
293 K określa się równaniem:
d
R
,
(1)
= A
×
T
dT
w którym A jest współczynnikiem temperaturowym rezystancji
uwaŜanym za wielkość stałą. Przy dodatkowym załoŜeniu, Ŝe temperatura
odniesienia wynosi 293 K:
A
D
T
(2)
R
=
R
×
e
293
K
gdzie:
(3)
D T=T -293
Rozwinięcie równania (2) w szereg w otoczeniu 293 K
pozwala otrzymać następujące wyraŜenie:
A
2
(
)
2
(4)
R
=
R
+
R
×
A
D
T
+
R
×
D
T
+
...
T
293
K
293
K
293
K
2
Uwzględniając dwa pierwsze wyrazy szeregu (4):
(5)
R
=
R
(
+
A
D
T
)
T
293
K
to równieŜ:
= A (5.1)
Na podstawie (3) i (5.1) dla dwóch wartości temperatur T 1 i T 2
naleŜących do przedziału w którym zaleŜność (5.1) jest spełniona:
T
R
(
D
T
)
T
293
K
(5.2)
R
=
R
[
+
A
(
T
−
293
)]
1
293
1
(5.3)
R
=
R
[
+
A
(
T
−
293
)]
2
293
2
3
971929973.002.png
czyli:
R
1
+
A
(
T
−
293
)
1
=
1
(5.4)
R
1
+
A
(
T
−
293
)
2
2
Zmiana
temperatury
badanego
metalu
powoduje
nie
tylko
zmiany zdolności poruszania się nośników prądu elektrycznego, ale
równieŜ zmianę rozmiarów geometrycznych. JeŜeli w temperaturze
odniesienia dokonano pomiarów wymiarów geometrycznych, to zmiany
tych wielkości są ujęte w parametrze A . ZaleŜność (5) obowiązuje nie
tylko w przypadku metali "czystych", bez domieszek, ale równieŜ ich
stopów. W miarę zwiększania zakłóceń sieci krystalicznej danego metalu,
przez wprowadzenie domieszki innego metalu, uzyskujemy zmniejszenie
współczynnika temperaturowego rezystancji A . MoŜna wykazać, Ŝe
prawdziwa jest zaleŜność:
A m ×R m = A s ×R s
(6)
Przy czym indeksy m i s oznaczają odpowiednio metal czysty i stop.
Dla porównania, w tabeli 1 zamieszczono wartości współczynnika
temperaturowego A , dla wybranych materiałów.
Tabela 1.
materiał
materiał
A 293K 10 -3
A 293K 10 -3
przewodzący
przewodzący
-
K -1
-
K -1
Miedź
3,90
Mangan
0,03
Aluminium
4,10
Konstantan
0,034
Ołów
4,00
Nikielina
0,23
Cyna
4,40
śeliwo
1,00
śelazo
5,00
Chromonikielina
0,20
4
971929973.003.png 971929973.004.png 971929973.005.png 971929973.006.png 971929973.007.png 971929973.008.png 971929973.009.png 971929973.010.png 971929973.011.png 971929973.012.png 971929973.013.png 971929973.014.png 971929973.015.png 971929973.016.png 971929973.017.png 971929973.018.png 971929973.019.png 971929973.020.png 971929973.021.png 971929973.022.png 971929973.023.png 971929973.024.png 971929973.025.png 971929973.026.png 971929973.027.png 971929973.028.png 971929973.029.png 971929973.030.png 971929973.031.png 971929973.032.png 971929973.033.png 971929973.034.png 971929973.035.png 971929973.036.png 971929973.037.png 971929973.038.png 971929973.039.png 971929973.040.png 971929973.041.png 971929973.042.png 971929973.043.png 971929973.044.png 971929973.045.png 971929973.046.png 971929973.047.png 971929973.048.png 971929973.049.png 971929973.050.png 971929973.052.png 971929973.053.png
2. Przebieg ćwiczenia
2.1.
Wyznaczanie
rezystywności
materiałów
uŜywanych
do
produkcji szczotek maszyn elektrycznych
2.1.1. Opis układu pomiarowego
Schemat układu pomiarowego przedstawiono na rysunku 1.
Rys.1. Schemat układu do pomiaru spadku napięcia AU na. elemencie o długości
badanej próbki:
1 - ława pomiarowa,
2 - pokrywa,
3 - elektroda nieruchoma,
4 - elektroda ruchoma,
5 - próbka badanego materiału,
6, 7 - przewody zakończone elektrodami ostrzowymi,
A - amperomierz,
V - miliwoltomierz,
Z - zasilacz o regulowanej wartości prądu.
Próbka
5
materiału
na
szczotki
znajdująca
się
na
ławie
pomiarowej 1 jest dociśnięta do nieruchomej elektrody 3 przez ruchomą
elektrodę 4 przesuwaną za pomocą śruby. Po załączeniu zasilacza Z
przez
badaną
próbkę
płynie
prąd
I ,
którego
wartość
wskazuje
amperomierz A . Wkładając elektrody ostrzowe 6 i 7 w otwory pokrywy
5 moŜna zmierzyć spadek napięcia na elemencie o długości D l badanej
próbki.
5
971929973.054.png 971929973.055.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin