Рекомендации по применению измерителей нажатия ИН-641 – ИН-645.

В технических требованиях (паспорте, ТУ, ГОСТе) на электроаппарат или электромашину Вы найдете значение усилия нажатия (величину F) контактной пары, а по чертежам на это оборудование (в КД) Вы найдете величину Н – толщину ножа высоковольтного разъединителя, рубильника, подвижной части контактора… или расстояние щеткодержателя до коллектора. Это основные параметры (F и H), по которым нужно выбирать необходимое исполнение измерителя нажатия ИН-641…- см. таблицу в проспекте «Измерители нажатия ИН-641В и ИН-641Г». Таблица исполнений одна на все модели ИН-641Б, ИН-641В, ИН-641Г - едина, в том числе и для ИН-641А. Более того, по точности измерений все они не уступают друг другу. Разница у них только в габаритах блока измерения, в материале - из чего он сделан, в электропитании – это отличие у модели ИН-641Г, и, соответственно, в цене. ИН-641А, 3-4 года как снят с производства, металлоемкий - имеет большие габариты блока и тензодатчика, что затрудняло его применение для электромашин, но по точности он также не уступает другим измерителям, как и своему ближайшему, по габаритам, аналогу – ИН-641Б. Измерители ИН-641А и сейчас успешно эксплуатируются на ряде предприятий, т. к. назначение его так же едино – контролировать величину усилия F на объекте электроэнергетики.

Большие отклонения контролируемых величин F в большую или меньшую стороны приводят к быстрому износу и выходу из строя электрического оборудования. Могут быть аварийные последствия. Приведем ряд признаков и последствий при отклонениях величин F от рекомендуемой величины:

1. В высоковольтных электрических аппаратах (разъединители, выключатели, рубильники, контакторы… ) - ВВА:

-величина F меньше рекомендуемой – нагрев, искрение, загрязнение контактной пары (растет переходное сопротивление в цепи), подгорание, спекание, перегорание…;

-величина F больше рекомендуемой – неудобство в эксплуатации, механический износ (вмятины, протирание, скол, слом…) ламелей или ножа.

2. В коллекторных (щеточных) электрических машинах (крупные двигатели, генераторы, в том числе тяговые электродвигатели, тяговые генераторы, вспомогательные электромашины тепловозов, электровозов, электропоездов) - ЭМ:

-величина F меньше рекомендуемой – большое (большее) искрение, быстрый износ (перегорание, сколы) электрощеток; загрязнение, подгар коллектора…;

-величина F больше рекомендуемой – быстрый перегрев коллектора и обмотки, обрыв обмотки, как минимум, если на сработает защита… .

Если в результате замера величины F измеритель контактного нажатия типа ИН-641… показывает значение больше или меньше рекомендуемого для конкретного объекта ВВА или ЭМ, то следует выставить (отрегулировать) значение F на среднее значение рекомендуемого предела усилий плюс 1% от этой величины.

Если в результате замера ИН-641… показывает значение F в пределах рекомендуемых усилий – регулировка не требуется (не следует трогать заводскую установку лишний раз).

Конструктивные особенности ВВА (например, высоковольтных разъединителей) учтены в конструкции измерителей нажатия:

- при величине Н от 6 до 20 мм контакты гнездной части имеют цилиндрические поверхности (губки), а измерители имеют плоский щуп;

- при величине Н равной 30 мм и более контакты гнездной части плоские, поэтому в измерителях используются стойки со сферической поверхностью.

Встречаются и другие конструкции гнезд, например, из прутков, что также требует специальной  конфигурации щупа тензодатчика. Такими решениями достигается более высокая точность измерений. Последние два примера были разработаны по индивидуальным ТЗ Самарского ОАО «Электрощит», Екатеринбургских ОАО «Уралэлектротяжмаш» и ОАО «Альтстом»-ЭЛМЗ. При оформлении заказа - ТЗ необходимо уточнять конструктивные особенности ВВА – будет успех для потребителя при эксплуатации и для разработчика, т. к. работа будет не разовой, а получит логическое развитие и тиражирование.

Иногда в технических требованиях на ВВА указывается величина усилия выдергивания (вытягивания) – F_В, но эта величина определяет усилие нажатия (величину F) косвенно, через коэффициент трения – К_тр по формуле:

,

– именно эту величину определяют все измерители ИН-641... Как уже сказано выше, усилие нажатия сильно влияет на переходное сопротивление контактной пары, очень важной характеристики. Его можно измерять с помощью нашего микроомметра МОМ-641 или приближенно рассчитать по формуле:

,

где С – коэффициент, зависящий от чистоты контактирующих поверхностей этой пары (C= 1…2); – удельное сопротивление; Н_Б – поверхностная твердость по Бриннелю; F – усилие контактного нажатия. Из формулы видно, что усилие контактного нажатия сильно влияет на величину переходного сопротивления и, следовательно, на надежность ВВА.

Блок измерения индивидуально отлаживается под один тензодатчик, одного исполнения, чем достигается точность измерения при эксплуатации. Использовать один блок для различных датчиков практически не возможно – никакой преемственности, т. к. не получим требуемой точности измерений. Техническое решение, унифицированное и точное, получено все же на одном тензодатчике, но за счет механики - с дополнительными калиброванными насадками. Это измеритель нажатия ИН-641Д – диапазон измерений Н  от 6 до 110 мм, все промежуточные (требуемые) величины Н выставляются с помощью штангенциркуля, входящего в комплект поставки измерителя, при этом:

1. При настройке на толщину Н = 6-14 мм для диапазона усилий F от 0,5 до 40 кГс используется уголок датчика утопающий в паз его основания, а необходимая величина Н выставляется с помощью штангенциркуля;

2. При настройке на Н = 14-20 мм для F от 0,5 до 70 кГс используется более мощный уголок датчика шириной равной ширине основания. Необходимая величина Н выставляется также с помощью штангенциркуля, как и базовая установка (крепеж) уголка на датчике с Н = 14,5 мм и при развернутом на 180 градусов  крепеже уголка с Н = 40,5 мм. Далее все величины под конкретные ВВА с Н = 30, 40, 85, 110 … мм получаем за счет ввертывания сверху на мощный уголок (в точке наиболее точного измерения усилий нажатия на уголке предусмотрено отверстие с резьбой) калиброванных стоек (насадок) из комплекта поставки на 16, 26, 45 или 70 … мм;

3. Если у потребителя в эксплуатации есть ВВА с другими ножами (с величинами Н больше или меньше), то они могут сами выточить любой удлинитель или заказать нам, сообщив в ТЗ величину Н неучтенного нами ВВА - например, был у нас разовый заказ на 125 мм. Другой пример: ранее диапазон измерений ИН-641Д был до 85 мм, а по инициативе наших потребителей, прежде всего Свердловского Предприятия МЭС, диапазон увеличили до 110 мм – добавилась еще одна калиброванная стойка с Н = 70 мм.

Измерение усилий нажатия (давления, прижатия…) электрощетки на коллектор ЭМ можно проводить двумя способами:

1. Непосредственно под щеткой, снизу, т. е. размещать щуп тензодатчика в зазор (створ) между щеткодержателем и коллектором ЭМ. В этом случае показания величины F будут несколько больше реальных, т. к. на величину Н (толщину щупа) мы как бы увеличиваем саму щетку. Нами проводился эксперимент – мы стачивали новую щетку на 2 мм (Н=2 мм – см. ИН-641… исп.01) и получали:

-         при общей длине 40 мм (укороченная щетка + щуп = 38 + 2) величина усилия F = 4 кГс;

-         при общей длине 42 мм (новая щетка + щуп = 40 + 2) величина усилия F = 4,1 кГс

Значит при измерении под щеткой (на коллекторе) нужно учитывать, что показания несколько завышены.

2. Способ косвенного замера – на щетке сверху, под пальцем. В действительности, измеряя усилие нажатия щетки на коллектор, мы измеряем (проверяем, контролируем) усилие пружины или пальца, прижимающего щетку к коллектору ЭМ. На практике, в частности, при эксплуатации тяговых двигателей и других ЭМ подвижного состава, введены нормы замеров усилия нажатия F именно пальца на щетку. В этом случае мы также рекомендуем выставлять величину F на 1% больше среднего значения регламентированного предела.

Для измерения таким способом удобнее использовать наш динамометр ДТЦ-641, а для мощных ЭМ, например, турбогенераторов и др., рекомендуем применение измерителя нажатия ИН-644 - разработан нами по ТЗ Смоленской АЭС. Этот измеритель позволяет проводить измерения в динамике, т. е. не выключая ЭМ. Все другие измерители работают при условии обесточенного объекта ВВА или ЭМ.

Измеритель нажатия ИН-645 разработан специально для измерения контактных нажатий в ЭМ двумя способами. Контролер снимает два показания F – под щеткой и под пальцем, т. к. ИН-645 снабжен двумя тензодатчиками: один от ИН-641…, другой от ДТЦ-641. Среднеарифметическое значение от двух замеров (показаний) даст наиболее реальное значение величины F.

В настоящее время мы завершаем разработку измерителя нажатия  ИН-646 – для измерения и отображения на табло величины контактного нажатия токоприемников трамвая на провод контактной сети – например, на месте его остановки в депо. Это направление возможно будет приемлемо для всех электроподвижных составов – электротранспорта с токоприемниками, но окончательный вывод сделаем только после регламентных испытаний вместе с заказчиками.

Ниже мы приведем таблицы примеров применения измерителей нажатия по их исполнениям. Первая таблица, которую мы приводим, получилась сводной по сообщениям наших заказчиков и информацией полученной нами при командировках на внедрения и испытания. Хорошую информацию по применению измерителей (конкретные примеры) мы получили из Улан-Удэнского локомотивовагоноремонтного завода и Нижне-Волжского Предприятия МЭС.

Таблица № 1

Применение измерителей нажатия ИН-641Б, ИН-641В и ИН-641Г (по типу исполнений)

для измерения усилий нажатия контактов в электроаппаратах и электромашинах

электроподвижных составов, в электросетях и электростанциях, в т. ч. на тяговых ПС.

(Наиболее характерные примеры применения – по опросу Заказчиков).

* - усилия нажатия измерителей ИН-641… соответствуют (перекрывают) указанные в этой графе диапазоны F;

** - все исполнения с «а» (07а – 11а) выполнены по индивидуальным заказам – по ТЗ заказчика.

     До 2 квартала 2004 года основным (часто заказываемым) исполнением для электроэнергетики (электросети, электростанции…) было исполнение 05 (из них последний год – ИН-641Г исп.05) – Н регулируемая от 8 до 12 мм. Когда был запущен в серию универсальный измеритель ИН-641Д, при диапазоне Н = 6 – 110 мм, стало выгодно заказывать его один, чтобы обеспечить контроль всех ВВА для этой отрасли (например, для подстанций), вместо набора нескольких исполнений измерителей. Он не охватывает освоенный нами диапазон измерений Н от 2 до 6 мм, то есть всего первые три исполнения – см. таблицу в проспекте «Измерители нажатия ИН-641В и ИН-641Г». В таблице № 2 перечислены типы почти всех ВВА, характерных для этой отрасли, и все они могут контролироваться одним измерителем нажатия ИН-641Д.

Таблица № 2

Наиболее типовые ВВ разъединители, применяемые в электроэнергетике:

     Мы будем признательны и благодарны, если Вы сообщите нам свои объекты измерений ВВА или ЭМ, конкретно: что Вы контролируете, тип или марка, какие величины Н и F, и каким исполнением измерителя нажатия ИН-641…– можно по форме в таблице № 1.

Ведущий конструктор НПП «АВИАСТЭК» Олехнович В.А.