Изучение принципа действия, устройства и методов обслуживания узла контактных колец и щеточного аппарата

1.

Эксплуатация ЩКА
Турбогенераторов
"Изучение принципа действия, устройства и методов
обслуживания узла контактных колец и щеточного
аппарата"
Сызрань 2021 г.
1

2.

Введение
ЩКА. Назначение ЩКА. Назначение коллектора.
1- траверса, 2- щеткодержатель, 3- Контактное кольцо, 4- щетка
2

3.

1. ТГ-7 общий вид ЩКА и ВТ-450.
На рисунке вид на ЩКА и ВТ-450 с коллектором
3

4.

1. ЩКА ТГ-7 , коллектор на возбудителе ВТ-450, открытое положение,
допустимое для обслуживания и ремонта. Корпоративный цвет раскраски
4

5.

1. Узнаете? Со времен 2-й пятилетки принципиально конструкция ЩКА и
коллекторов не изменялись. ТВФ-32, изготовлено в 50-е годы.
5

6.

1. Прибор для контроля тока на щетках.
Ток имеет природу –постоянный.
Вид контроля-визуальный,
инструментальный,
то есть по показаниям штатных
приборов или путем
специальных измерений
6

7.

1. Вид контроля- визуальный, инструментальный, то есть по
показаниям штатных приборов или путем специальных измерений
Для чего в машинах постоянного тока используется коллектор?
Коллектор — это система медных пластин, изолированных друг от друга и от вала якоря. К
пластинам припаяны отводы от обмотки якоря. Для соединения коллектора с зажимами машины
и внешней цепью служат скользящие контакты (щетки).
Коллектор в электрических машинах выполняет роль выпрямителя переменного тока в
постоянный (в генераторах) и роль автоматического переключателя направления тока во
вращающихся проводниках якоря (в двигателях).
Т.Е коллектор- есть механический выпрямитель.
Когда магнитное поле пересекается только двумя проводниками, образующими рамку,
коллектор будет представлять собой одно кольцо, разрезанное на две части, изолированные
одна от другой. В общем случае каждое полукольцо носит название коллекторной пластины.
Начало и конец рамки присоединяются каждый к своей коллекторной пластине. Щетки
располагаются таким образом, чтобы одна из них была всегда соединена с проводником,
который будет двигаться у северного полюса, а другая — с проводником, который будет
двигаться у южного полюса. На рис. 1. показан общий вид коллектора электрической машины.
Для рассмотрения работы коллектора обратимся к рис. 2, на котором рамка с проводниками А и В
показана в разрезе. Для большей наглядности проводник А показан толстым кружком, а
проводник В двумя тонкими кружками.
Щетки замкнуты на внешнее сопротивление тогда э. д. с., индуктируемая в проводниках, будет
вызывать в замкнутой цепи электрический ток. Поэтому при рассмотрении работы коллектора
можно говорить не об индуктированной э. д. с., а об индуктированном электрическом токе.
При этом Ток протекает только при вращении проводника
7

8.

1. Вид коллектора машины постоянного тока.
При этом ток протекает только при вращении проводника.
Рис. 2. Коллектор электрической машины
8

9.

1. Принцип работы коллектора- механического выпрямителя
Выпрямление переменного тока с помощью коллектора
Рис.5. Упрощенное изображения коллектора
9

10.

1. Коллектор двигателя постоянного тока
Представление о характере изменения
тока во внешней цепи за один оборот
рамки, снабженной коллектором, дает
кривая рис. 5. Из кривой видно, что
наибольших значений ток достигает в
точках, соответствующих 90° и 270°, т. е.
когда проводники пересекают силовые
линии непосредственно под полюсами. В
точках 0° (360°) и 180° ток во внешней
цепи равен нулю, так как проводники,
проходя нейтральную линию, силовых
линий не пересекают.
10

11.

1. Реакция якоря в машинах постоянного тока
Магнитный поток в машине постоянного тока
создается всеми ее обмотками, по которым протекает
ток. В режиме холостого хода по обмотке якоря
генератора ток не протекает, а по обмотке якоря
двигателя протекает ток холостого хода, небольшой
по значению. Поэтому в машине существует только
основной магнитный поток Ф0, создаваемый обмоткой
возбуждения полюсов и симметричный относительно
их осевой линии (рисунок у преподавателя).
На рисунке (у преподавателя) (коллектор не показан) щетки расположены рядом с
проводниками обмотки якоря, от которых идут отпайки к тем коллекторным
пластинам, с которыми в данный момент соединены щетки. Такое положение щеток
называется положением на геометрической нейтрали, т. е. на линии, проходящей
через центр якоря и проводники обмотки, в которых индуцируемая основным
магнитным потоком э. д. с. равна нулю. Геометрическая нейтраль перпендикулярна
осевой линии полюсов.
Когда к обмотке якоря генератора присоединена нагрузка Rn или когда на вал
двигателя действует тормозной момент, по обмотке протекает ток якоря 1Я.
11

12.

1. ЩКА
12

13.

2. Типовая инструкция РД.153-34.0-45.510-98
Раздел Общие указания.
Всем руководствоваться в
своей работе на ЩКА и
коллекторе инструкциями.
ТЭ.03.ЭЦ. Г-7,8
ТЭ.56.ЭЦ (ЩКА)
13

14.

2. Общие указания . ЩКА
14

15.

2. Общие указания . ЩКА
15

16.

2.бщие указания . ЩКА
16

17.

3. Щетки применяемые на ЩКА и коллекторе
17

18.

3.Щетки применяемые на ЩКА и коллекторе
Турбоагрегат
Марка
Давление
пружин
на
щётки,
г/см2
№7
ЭГ-4
150-200
25*32*64
80
80
Возбудитель
ТГ-7
ЭГ-74
150-200
2 (15*30*40)
48
80
№8
ЭГ-4
150-200
25*32*64
74
80
Размеры, мм
Количест
во, шт.
Максима
льный
ток, А
1.1. Оптимальная настройка работы щёточно-контактного аппарата (ЩКА) в процессе
эксплуатации заключается в обеспечении максимально равномерной загрузки по току каждой
из параллельно включенных электрощёток.
1.2. Измерение уровня тока каждой из параллельно включенных электрощёток следует производить с
помощью клещей-индикаторов постоянного тока.
18

19.

3. Изображения щеток
ЭГ-4
Электрические машины постоянного тока с резко
выраженной вентиляторной неравномерностью нагрузки,
гребные двигатели, электропривод машины
универсального назначения, контактные
кольца цепей возбуждения турбогенераторов
мощностью менее 200МВт и одноякорных
преобразователей, электрические машины
постоянного тока небольшой мощности для
контактных колец синхронных и асинхронных
двигателей с фазным ротором.
19

20.

3. Изображения щеток
ЭГ-74
Электрографитные щетки ЭГ-74 применяют в
электрических машинах постоянного тока со сложными
условиями коммутации и сильно выраженной
неравномерностью прикладываемых нагрузок, а так же в
мощных тяговых электродвигателях различных типов
современных локомотивов.
•Удельное электрическое сопротивление - 35-75 мкОм*м;
•Твердость - 15-49(55) Н;
•Плотность тока - не более 15(20) А/см2;
•Коэффициент трения - не более 0,22;
•Линейная скорость - 46-60 м/с;
•Номинальное давление (нажатие) на щетку - 40 кПа
20

21.

3. Изображения щеток
ЭГ-4 LFC55A
21

22.

3. Изображения щеток
ЭГ-4 LFC55A 10H
22

23.

4.Система возбуждения синхронных машин
Система возбуждения и регулирования синхронных машин - это машины и аппараты,
создающие ток возбуждения и необходимый поток для преобразования энергии и
управления ими.
Система возбуждения синхронных машин состоит из обмотки ротора генератора или
двигателя, источника напряжения постоянного тока, подводимого к обмотке ротора
и коммутационной аппаратуры.
Системы возбуждения синхронных генераторов относят к одному из наиболее
ответственных элементов генератора.
Они должны отвечать следующим требованиям:
• обеспечивать падежную подачу тока в обмотку возбуждения в нормальных и
аварийных режимах;
• допускать регулирование напряжения возбуждения в заданных пределах;
• обеспечивать быстродействующее автоматическое регулирование напряжения
возбуждения с высокой кратностью форсировки в аварийных режимах;
• осуществлять быстрое развозбуждение и, при необходимости, гашение магнитного
поля генератора в аварийных режимах.
23

24.

4.Система возбуждения синхронных машин
Быстродействие системы возбуждения характеризуется
кратностью форсировки Лф, т.е. отношением Бутах/Бу,юм, и
скоростью нарастания напряжения возбуждения при
форсировке,
т.е. Уф = = 0,632(?//тах - и/ном)ЩпомТн), где Тп — время
нарастания напряжения возбуждения от ?7/ном до ?//мом +
0,632(С//тах - ?У/ном).
Значение коэффициента форсировки должно быть не менее
двух, а скорости — не менее двукратного СЛ-Н0М в секунду.
Системы возбуждения синхронных генераторов подразделяют на
системы независимого возбуждения.
24

25.

4.Система возбуждения синхронных машин
В системе независимого возбуждения используется механическая энергия вала возбуждаемого
генератора, при этом возбудитель не связан с напряжением генератора или внешней сети. В
качестве возбудителя в такой системе возбуждения применяют непосредственно связанный с
валом основного генератора генератор постоянного тока или генератор переменного тока в
сочетании с вентильными выпрямителями. Примеры таких систем возбуждения приведены на
рисунке (у преподавателя).
В настоящее время электромашинные возбудители применяют только на турбогенераторах
мощностью до 100 МВт, на гидрогенераторах небольшой мощности и в качестве резервных
возбудителей, в том числе и для генераторов с вентильными системами возбуждения.
В высокочастотной системе возбуждения высокочастотный возбудитель имеет две независимые
трехфазные обмотки переменного тока (50, 100 или 500 Гц), а выпрямитель выполнен по схеме
двух трехфазных мостов, включенных последовательно на стороне постоянного тока.
Регулирование возбуждения синхронного генератора осуществляется путем изменения
возбуждения высокочастотного возбудителя. Основная часть потока его возбуждения
определяется током ротора, протекающим по последовательной обмотке возбуждения б, а
управление возбуждением осуществляется путем регулирования тока в двух независимых,
включенных встречно обмотках 7.
В качестве источника питания для бесщеточной системы возбуждения используется обращенный
генератор с обмоткой возбуждения па статоре и трехфазной или многофазной обмоткой
переменного
25

26.

4.Система возбуждения синхронных машин.
По «Электрическая часть станции и подстанций» под
руководством А.А. Васильева
26

27.

4.Система возбуждения синхронных машин.
Рис. 2.10. Электромашинная система
возбуждения с генератором постоянного
тока с самовозбуждением:
1 — синхронный генератор;
2 — обмотка возбуждения генератора;
3 — автомат гашения поля;
4 — возбудитель;
5 — обмотка возбуждения возбудителя
27

28.

4.Систма возбуждения синхронных машин.
Рис. 2.11. Электромашинная система
возбуждения с генератором
постоянного тока с подвозбудителем:
I — синхронный генератор;
2 — обмотка возбуждения генератора;
3 — автомат гашения поля;
4 — возбудитель;
5 — обмотка возбуждения возбудителя;
6 — подвозбудитель;
7 — обмотка возбуждения подвозбудителя
28

29.

4.Система возбуждения синхронных машин.
Рис. 2.12. Высокочастотная система
возбуждения с неуправляемыми
выпрямителями:
1 — синхронный генератор;
2 — обмотка возбуждения генератора;
3 — автомат гашения поля;
4 — выпрямительное устройство;
5 — высокочастотный возбудитель;
6,7 — последовательная и независимые
обмотки возбуждения возбудителя;
8 — подвозбудитель;
9 — устройство быстродействующей
форсировки возбуждения;
10 — электромагнитный корректор
29

30.

4.Система возбуждения синхронных машин.
Рис. 2.13.Бесщеточная система возбуждения:
/ — синхронный генератор;
2 — обмотка возбуждения генератора;
3 — выпрямительное устройство;
4 — возбудитель;
5 — обмотка возбуждения возбудителя;
6 — выпрямитель;
7 — подвозбудитель тока на роторе.
Принцип бесщеточной системы возбуждения предполагает, что выпрямительное устройство должно
вращаться вместе с роторами возбудителя и синхронного генератора.
При самовозбуждении используется энергия, вырабатываемая возбуждаемой машиной. Пример
такой системы возбуждения приведен на рис. 2.14.
В качестве источника резервного возбуждения используется генератор постоянного тока,
приводимый во вращение асинхронным двигателем, получающим напряжение от сети собственных
нужд станции.
В настоящее время широко применяют асинхронизированные турбогенераторы, имеющие две
независимые обмотки возбуждения. Пример системы возбуждения такого генератора приведен на
рис. 2.15
30

31.

4.Система возбуждения синхронных машин.
Рис. 2.14. Тиристорная
система самовозбуждения:
1 — синхронный генератор;
2 — обмотка возбуждения
генератора;
3 — автомат гашения поля;
4 — выпрямительный
трансформатор;
5,6 — рабочая и форсировочная
группа управляемых вентилей;
7 — цепь начального
возбуждения
31

32.

4.Система возбуждения синхронных машин.
Система возбуждения
асинхронизированного.
32

33.

5. Обслуживание ЩКА. ( лекция на руках)
Обслуживание щеточно-контактных аппаратов на электростанциях России должно основываться
на “Типовой инструкции по эксплуатации и ремонту узла контактных колец и щеточного аппарата
турбогенераторов мощностью 63 МВт и выше” [1], введенной в действие с 01/VII 2000 г.
Первые два пункта этой типовой инструкции определяют главную задачу обеспечения основной
функции ЩКА и его безаварийной работы: “1.1. Оптимальная настройка работы
щеточноконтактного аппарата (ЩКА) и его регулирование в процессе эксплуатации заключается в
обеспечении максимально равномерной загрузки по току каждой из параллельно включенных
электрощеток.
1.2. Измерение уровня тока каждой из параллельно включенных электрощеток следует
производить с помощью клещей-индикаторов постоянного тока или специально отпарированного
милливольтметра постоянного тока (приложение 1).”
“2.2.3. Не реже одного-двух раз в неделю в дневное время ремонтный персонал электроцеха
обязан для каждого из обслуживаемых генераторов:.... производить регулирование
распределения тока между щетками, стремясь по возможности к равномерной загрузке их током.
Следует считать достаточным для прекращения регулирования достижение отношения уровней
токов максимально и минимально загруженных щеток 4:1. Не следует допускать работы щеток
марки ЭГ-4 с током более 80 А, 61 110М и ЭГ2АФ с током более 100 А.” Многочисленные поездки
на различные электростанции показали, что эти два пункта инструкции нигде не соблюдаются.
Кроме того, пункты инструкции, касающиеся контроля усилия нажатия щеток, на станциях также
не выполняются. Часто это требование нельзя выполнить из-за конструктивных особенностей ЩКА
конкретного генератора.
33

34.

5. Обслуживание ЩКА.
Необходимо помнить, что изменение тока одной из щеток изменяет всю картину
токораспределения и неизбежно искажает истинную картину токораспределения.
Рис. 5. Пример гистограммы неудовлетворительного токораспределения ЩКА
Рис. 6. Пример токораспределения ЩКА с периодической неравномерностью на гистограммах
Во-вторых, изменение картины токораспределения во время контроля не позволяет оценить
объективность и точность измерительного прибора, так как основным критерием точности
проводимого контроля является сравнение суммарного тока щеток полюса с показаниями тока ротора
по прибору на главном щите. В крайнем случае, необходимо сначала записать всю картину
токораспределения, а затем отрегулировать критическую щетку.
34

35.

5. Обслуживание ЩКА. Токосъемные щетки ТА-9
35

36.

5. Обслуживание ЩКА.
Инструкция по эксплуатации ЩКА ТЭ.56.ЭЦ (ЩКА)
2. ОБСЛУЖИВАНИЕ ЩЁТОЧНО-КОНТАКТНОГО АППАРАТА
ПРИ НОРМАЛЬНОМ РЕЖИМЕ ЕГО РАБОТЫ
Обслуживание ЩКА при нормальном режиме его работы осуществляется оперативным персоналом смены
электрического цеха (в каждой из которых должен быть один работник, специализирующийся на обслуживании ЩКА)
с привлечением персонала ремонтного участка ЦРС г. Сызрани для проведения профилактических работ.
2.1. Пуск турбоагрегата
2.1.1. Пуск турбоагрегата, особенно затяжной (из холодного состояния с прогревом турбины на промежуточных
частотах вращения), является для ЩКА напряжённым переходным режимом. В процессе пуска имеют место
пониженная эффективность вентиляции ЩКА, повышенные механические потери в ЩКА из-за работы его в
бестоковом режиме и увеличенного по этой причине значения коэффициента трения. Из-за осевых смещений
роторов турбоагрегата меняется взаимное расположение электрощёток и КК, что каждый раз меняет условия
притирки электрощёток и колец.
2.1.2. Оперативный персонал должен осуществлять контроль работы ЩКА при каждом пуске вне зависимости от
того, производились или нет какие-нибудь работы на ЩКА в период останова.
2.1.3. При запланированных пусках турбоагрегата для проведения специальных работ (балансировка
валопровода, настройка системы регулирования и т.п.) усилия нажатия на щётки необходимо уменьшить до нуля
выемкой нажимных планок из прорезей реек щёткодержателей и установкой нажимных планок в крайнюю прорезь
для тех щёток, которые могут выпасть из обойм под действием собственной массы. Обратную установку нажимных
планок осуществить по окончании этих работ после набора турбоагрегатом номинальной частоты вращения.
36

37.

5. Обслуживание ЩКА.
Инструкция по эксплуатации ЩКА ТЭ.56.ЭЦ (ЩКА)
2.1.4. Непосредственно перед пуском при вращении турбоагрегата от
валоповоротного устройства оперативный персонал должен осмотреть ЩКА и
убедиться, что:
щёточный аппарат и КК чистые, исключено попадание в ЩКА влаги и пыли;
в районе ЩКА произведена уборка;
отсутствуют течи масла из подшипника.
По достижении номинальной частоты вращения установить нажимные планки
в прорези реек щёткодержателей, выставить на щётках усилия нажатия в
соответствии с табл. 2, щёточные блоки установить на свои места и
зафиксировать их в траверсе. Токопроводы щёток расправить таким образом,
чтобы они не касались один другого и токоведущих частей траверсы и не
ограничивали перемещения электрощёток в обоймах щёткодержателей.
2.1.5. (Для ТГ-8) При пуске турбоагрегата необходимо следить по прибору за
разностью температур выходящего и входящего в ЩКА воздуха (Δt), которая не
должна превышать максимальную длительно допустимую, а также за отсутствием
вылета из ЩКА или выхлопных камер мелких частиц графита.
37

38.

6. Работа турбогенератора под нагрузкой. Щетки после работы,
щетки ЭГ-4 рассчитаны на повышенный срок службы.
38

39.

6. Работа турбогенератора под нагрузкой. Щетки после работы
39

40.

6. Работа турбогенератора под нагрузкой. Щетки после работы
40

41.

6. Работа турбогенератора под нагрузкой. Щетки после работы
Типовая инструкция РД.153-34.0-45.510-98 раздел2.2.
2.2. Работа турбогенератора под нагрузкой
2.2.1. Оперативный персонал каждой смены после приёмки, перед сдачей и один раз в
середине смены должен производить осмотр ЩКА и контролировать:
разность температур выходящего и входящего в ЩКА воздуха, которая не должна
превышать максимально допустимую (для ТГ-8);
чистоту полов и воздуха в районе ЩКА;
отсутствие течей масла;
отсутствие вылета из щёточного аппарата мелких частиц графита;
отсутствие искрения щёток или наличие искрения со степенью не более 1 1/4 (слабое
точечное искрение под небольшой частью щётки);
нормальный уровень сопротивления изоляции цепей возбуждения.
2.2.2. Один раз в сутки в ночную смену необходимо производить более тщательный осмотр
ЩКА без выемки щёток из обойм щёткодержателей и контролировать:
наличие щёток, сработавшихся до высоты 30 мм и менее (такому износу щётки
соответствует заглубление ее нерабочего торца на 5 мм ниже верхней кромки обоймы
щёткодержателя);
наличие потемнений и цветов побежалости на поверхности токоведущих проводов, втулок,
латунных накладок и пружин, которые свидетельствуют о недопустимых нагревах
электрощёток;
наличие явно выраженных повреждений щёток, их арматуры и токоведущих проводов.
Данные о выявленных при осмотре дефектах следует записать в журнал учёта работы ЩКА
(и журнал дефектов) с указанием элементов, имеющих повреждения.
41

42.

6. Работа турбогенератора под нагрузкой. Щетки после работы
2.2.3. Не реже одного-двух раз в неделю в дневное время персонал ремонтного участка ЦРС г.
Сызрани обязан для каждого из обслуживаемых генераторов:
производить продувку ЩКА сухим чистым сжатым воздухом давлением 0,3-0,4 МПа (3-4 кгс/кв.см).
При этом необходимо следить за тем, чтобы струёй воздуха не были вырваны из прорезей
щёткодержателей нажимные планки, которые незамедлительно должны быть установлены в прежнее
положение;
устранять дефекты, отмеченные оперативным персоналом в журнале учёта работы ЩКА (журнале
дефектов). Новые щётки, устанавливаемые взамен изношенных или дефектных, должны быть
предварительно притёрты по месту до появления зеркального блеска на 50-60 % их контактной
поверхности;
производить регулирование распределения тока между щётками, стремясь по возможности к
равномерной загрузке их током. Следует считать достаточным для прекращения регулирования
достижение отношения уровней токов максимально и минимально нагруженных щеток 4:1. Не следует
допускать работы щёток марки ЭГ4 с током более 80 А
2.2.4. При работе скользящего контакта с отсутствием искрения персоналу ремонтного участка
ЦРС г. Сызрани рекомендуется не реже одного раза в две недели проводить на работающем
генераторе подшлифовку КК шлифовальной шкуркой со стеклянными или электрокорундовыми
зернами размером 40 мкм с целью нормализации политуры. Шкурку закреплять на деревянном держаке
с подкладкой из войлока или фетра. Ширина держака и шкурки должна быть не менее ширины рабочей
поверхности КК. Шкурку прислонять к контактной поверхности с лёгким нажимом в течение не более 5
с за один нажим. Общая продолжительность подшлифовки одного кольца 20-30 с.
Подшлифовку КК проводить по возможности при минимальном токе ротора с соответствующим
уменьшением числа работающих щёток и совмещать с удалением загрязнения и следов нагара.
42

43.

6. Работа турбогенератора под нагрузкой. Щетки после работы
2.2.5. По окончании действия форсировки возбуждения, а также при
ухудшении вибрационного состояния подшипников турбогенератора начальник
смены электрического цеха должен обеспечить внеочередной осмотр ЩКА в
объёме указаний п. 2.2.1.
2.2.6. Сведения о выполнении работ по пп. 2.2.3 и 2.2.4 должны
фиксироваться в журнале учёта работы ЩКА.
2.2.7. Во избежание снижения эффективности вентиляции ЩКА
запрещается его работа с открытыми крышками кожуха (кроме случаев, когда
на аппарате ведутся работы).
43

44.

7. Останов турбоагрегата . Чистка контактных колец.
44

45.

7. Останов турбоагрегата . Чистка контактных колец.
Типовая инструкция РД.153-34.0-45.510-98 раздел 2.4.
45

46.

8 . Неисправности ЩКА, коллектора и пути решения, действия
оперативного персонала
46

47.

8. Неисправности ЩКА, коллектора и пути решения, действия
оперативного персонала.
Типовая инструкция РД.153-34.0-45.510-98 раздел3.
Возникновение кругового огня имеет потенциальную причину. Круговой огонь представляет собой
электрическую дугу с множеством мелких электрических разрядов. Круговой огонь приводит к
аварии. В машинах малой мощности круговой огонь обычно не возникает (всего лишь
потенциальное искрение).
Круговой огонь возникает из единичной вспышки между смежными коллекторными пластинами.
Из-за наличия мостика между пластинами возникает короткая дуга, ток быстро увеличивается, и
пространство над коллектором ионизируется, то есть наполняется раскалёнными светящими
парами меди. По мере перемещения дуги вместе с коллектором ионизируется большое
пространство. Далее развитие процесса имеет случайный характер.
Средства предотвращения:
Для уменьшения вероятности кругового огня необходимо уменьшать напряжение между
коллекторными пластинами uк.
1. Одновитковые секции (в крупных машинах);
2. Уменьшение искажения результирующего поля за счёт увеличения зазора;
3. Кардинальная мера – компенсационная обмотка.
47

48.

8. Неисправности ЩКА, коллектора и пути решения, действия
оперативного персонала.
Типовая инструкция РД.153-34.0-45.510-98 раздел3.
24. Характеристики щёток машины постоянного тока и особенности их применения.
Механизм прохождения тока в контакте между щёткой и коллектором – сложное явление, в
настоящее время не до конца исследованное. Поэтому для описания характеристик щёток
используют эмпирические вольт-амперные характеристики ∆Uщ (jср) и ρщ(jср).
∆Uщ - падение напряжения на щёточном контакте;
ρщ – удельное сопротивление контакта;
jср – средняя плотность тока в контакте.
При малых плотностях тока эта ВАХ линейно возрастает, а затем «насыщается».
Эта ВАХ сильно нестабильна, так как зависит от состояния щётки (температура и т.п.),
окружающей атмосферы.
В машинах постоянного тока применяют электрографитированные, графитные, угольно-графитные
щётки. В низковольтных машинах применяют металлографитные щётки с пониженным ∆Uщ.
48

49.

8. Неисправности ЩКА, коллектора и пути решения, действия
оперативного персонала.
Уменьшение искрения на коллекторе за счёт сдвига щёток с линии
геометрической нейтрали.
Наиболее целесообразным способом уменьшения искрения является
компенсация реактивной ЭДС er, то есть уничтожение электромагнитной
причины искрения. Компенсация производится противоположно
направленной ЭДС вращения ек. Эту ЭДС и создаваемое ей поле называют
коммутирующими.
Коммутирующее поле создаётся двумя способами: сдвигом щёток с нейтрали
и с помощью добавочных полюсов.
Сдвиг щёток осуществляется за линию физической нейтрали так, чтобы
коммутируемые секции находились под полем главных полюсов. На линии
физической нейтрали Bδx = 0, за ней – меняет знак. Поэтому за линией ФН
коммутирующая ЭДС eк направлена встречно er и компенсирует её.
49

50.

8. Неисправности ЩКА, коллектора и пути решения, действия
оперативного персонала.
7.Загрязнение контактных колец ротора турбогенераторов ТВФ-110-2Е.
Щеточно-контактный аппарат (ЩКА) имеет принудительную вентиляцию воздухом, поступающим
из машзала. При этом охлаждающий воздух проходит и через аксиальные каналы, выполненные в
контактных кольцах. Во избежание загрязнения контактных колец и ЩКА помещение машзала
должно быть чистым с минимальным содержанием всевозможной пыли (не более 0,1 кг/м3 на
входе в ЩКА), что не всегда возможно обеспечить по ряду причин. Для снижения загрязнения
контактных колец к ЩКА на выходе присоединяется пылепоглащающее устройство, позволяющее
понизить содержание пыли до необходимой величины. Пылепоглащающее устройство довольно
простое по конструкции и может быть изготовлено ремонтными службами Вашей станции или
«Росэлектромаш».
8.Щеточно-контактный аппарат турбогенераторов ТВФ-110-2Е с быстросъемными бракетами.
Находящиеся в эксплуатации такие турбогенераторы оснащены ЩКА с неподвижными бракетами,
к которым крепятся щеткодержатели со щетками. Обслуживание такого ЩКА довольно
затруднительно из-за сложности конструкции и малого рабочего пространства в зоне
расположения щеток. Для замены щетки необходимо снять щеткодержатель, установленный
вблизи вращающегося контактного кольца. Новая конструкция ЩКА со съемными бракетами
позволяет без особых затруднений снимать одновременно три щеткодержателя со щетками на
одном из контактных колец, проводить их ревизию и устанавливать обратно. ЩКА новой
конструкции может быть изготовлен в «Росэлектромаш».
50

51.

9. Нарушения режима работы ЩКА и действия по восстановлению
режима.
Типовая инструкция РД.153-34.0-45.510-98 раздел 3.4
51

52.

9. Нарушения режима работы ЩКА и действия по восстановлению
режима.
Типовая инструкция РД.153-34.0-45.510-98 раздел 3.4
52

53.

9.Паспорт турбогенератора ТВФ-63-2
53

54.

9. Нарушения режима работы ЩКА и действия по восстановлению
режима. Карта дефектации.
54

55.

10.3. Изолирование токоведущих болтов
Типовая инструкция РД.153-34.0-45.510-98 раздел 3.2
55

56.

10.2. Ремонт узла контактных колец, токопровода
Типовая инструкция РД.153-34.0-45.510-98 раздел 4.
56

57.

10.3 Изолирование токоведущих болтов, сборка узла ЩКА
Типовая инструкция РД.153-34.0-45.510-98 раздел 4.4
57

58.

11. Охрана труда при эксплуатации ЩКА
1. Типовая инструкция РД.153-34.0-45.510-98 раздел 5
2. Видеофильм
58

59.

11. Охрана труда при эксплуатации ЩКА
4. ОХРАНА ТРУДА ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ И РЕМОНТЕ
ЩЁТОЧНО-КОНТАКТНЫХ АППАРАТОВ
4.1. При обслуживании ЩКА на вращающемся турбогенераторе, а также при проточках и
шлифовках контактных колец оперативный персонал и персонал ремонтного участка ЦРС г. Сызрани
должен строго соблюдать требования:
"Правил по охране труда при эксплуатации электроустановок";
"Правил безопасности при работе с инструментом и приспособлениями" (СО-153-34.03.204);
"Типовой инструкции по содержанию и применению первичных средств пожаротушения на
объектах энергетической отрасли: РД 34.49.503-94" (М.: СПО ОРГРЭС, 1995).
4.2. К оперативному обслуживанию и ремонту ЩКА должны допускаться лица, прошедшие
обучение, инструктаж и специальную подготовку по изучению принципа действия, устройства и
методов обслуживания узла контактных колец и щёточного аппарата, приобретшие навыки
практической работы, обученные приёмам оказания доврачебной помощи пострадавшим от
действия электрического тока и при других несчастных случаях, сдавшие экзамены на знание
"Правил по охране труда при эксплуатации электроустановок", должностных и местных инструкций
по эксплуатации ЩКА.
59

60.

11. Охрана труда при эксплуатации ЩКА
4.3. Обточку и шлифовку КК ротора турбогенератора может выполнять по
распоряжению работник из неэлектротехнического персонала под наблюдением работника,
имеющего группу III. При работе следует пользоваться средствами защиты лица и глаз от
механических воздействий.
4.4. Обслуживать щёточный аппарат на работающем генераторе допускается
единолично по распоряжению работнику из оперативного персонала электрического цеха
или выделенному для этой цели лицу ремонтного персонала с группой по
электробезопасности не ниже III, если при этом исключена вероятность появления
однополюсного замыкания на землю или междуполюсного короткого замыкания.
При этом необходимо соблюдать следующие меры предосторожности:
работать в защитной каске и застёгнутой спецодежде, остерегаясь захвата её
вращающимися частями машины;
пользоваться диэлектрическими галошами или резиновыми диэлектрическими коврами
или диэлектрическими перчатками, если есть вероятность случайного прикосновения
участками тела к заземлённым частям;
не касаться руками одновременно токоведущих частей двух полюсов или токоведущих и
заземлённых частей;
пользоваться шумозащитными наушниками;
глаза работающих (при осмотрах, производстве работ по регулированию
токораспределения, замене щёток, производстве продувок аппарата) должны быть
защищены средствами защиты лица и глаз от механических воздействий;
работать в кожаных или хлопчатобумажных перчатках, плотно облегающих руки (для
защиты от ожогов при касании щеток и щёткодержателей).
60

61.

11. Охрана труда при эксплуатации ЩКА
4.5. При установке ЩКА на подставке, закрепленной на фундаментной плите, кожух
щёточного аппарата должен иметь стационарное заземление. При размещении ЩКА на
основании опорного подшипника генератора кожух не заземляется.
4.6. Перед началом работ на ЩКА, кожух которого расположен на основании опорного
подшипника, необходимо убедиться, что исключено сползание с основания подшипника
диэлектрического ковра.
4.7. Слесарно-монтажный инструмент (включая гаечные ключи), используемый при
работах на ЩКА вращающегося возбуждённого генератора, должен быть с изолирующими
рукоятками. Запрещается применение металлических измерительных линеек при работе на
возбуждённом генераторе.
4.8. Запрещается размещать и оставлять инструмент на кожухе ЩКА и других элементах
конструкции во избежание его попадания на вращающиеся части.
61

62.

11. Охрана труда при эксплуатации ЩКА
4.9. Должен вестись строгий учёт инструмента, деталей и материалов, применяемых при
работах на ЩКА. При недостаче их после окончания работ на остановленном или
вращающемся от ВПУ турбоагрегате запрещается его пуск до тех пор, пока не будет найдено
недостающее.
4.10. Замену щёток на вращающемся генераторе производить в следующей
последовательности:
ослабить болт, крепящий наконечник токопровода щётки к траверсе, и отсоединить
токопровод от траверсы;
вынуть нажимную планку из прорези рейки, а щетку из обоймы щёткодержателя;
вставить новую щётку в обойму щёткодержателя, а нажимную планку в соответствующую
прорезь рейки;
подсоединить наконечник токопровода под крепёжный болт и плотно завернуть
последний посредством гаечного ключа.
62

63.

11. Охрана труда при эксплуатации ЩКА
4.11. Запрещается заменять щёткодержатели, закреплённые болтами на траверсе, на
вращающемся генераторе.
4.12. При измерении токов, температур и вибрации щёток переносными приборами
исключать возможность захвата вращающимися частями кабеля связи между датчиком и
прибором. Запрещается приближение рук к вращающимся частям на расстояние менее 50 мм.
4.13. При измерении вибрации электрощёток необходимо использовать вибродатчик с
изолированным щупом.
4.14. При обходах, осмотрах и проведении работ на ЩКА с камерами выброса воздуха
вверх и в сторону запрещается заглядывать в них или стоять напротив них. Проверку
отсутствия вылета механических частиц из ЩКА следует выполнять стоя сбоку и помещая
ладонь в струю выходящего воздуха (для ТГ-8 на отм.6).
63

64.

Спасибо за внимание!
64