Введение
Глава 1. Узлы скользящего токосъема электрических машин. физика процессов, конструкции, диагностика 19
1.1. Механика скользящего контакта 19
1.1.1. Устройства и методы исследования устойчивости контактирования 23
1.1.2. Способы и устройства повышения стабильности токопередачи 24
1.2. Физика токопередачи через скользящий контакт 26
1.3. Конструкции и условия работы узлов скользящего токосъема с контактными кольцами 30
1.4. Диагностика и прогнозирование технического состояния узлов скользящего токосъема 32
1.5. Выводы 36
Глава 2. Моделирование динамики физических процессов в узлах скользящего токосъема 38
2.1. Устойчивость контактирования скользящих электрических контактов 39
2.1.1. Коэффициент относительной неустойчивости 39
2.1.2. Динамика и топология неустойчивости контактирования 43
2.1.3. Основные механические характеристики скользящего контакта 46
2.2. Динамическая модель механики электрофрикционного взаимодействия 51
2.3. Резонансные электромагнитные процессы при неустойчивой работе узлов скользящего токосъема 59
2.3.1. Моделирование динамического токораспределения 61
2.3.2. Режим PAT как причина кругового огня на контактных кольцах 67
2.3.3. Способ уменьшения искрения на контактных кольцах и исключения режима PAT 73
2.4. Системный подход к моделированию динамики токопередачи через переходный слой скользящего контакта 75
2.4.1. Синергетическая модель электрофрикционного взаимодействия 78
2.4.2. Анализ компонент вектора состояния 83
2.4.2.1. Механический класс компонент 84
2.4.2.2. Электрический класс компонент 87
2.4.2.3. Тепловой класс компонент 97
2.4.2.4. Химический класс компонент 99
2.4.3. Структура и алгоритмы модели 99
2.4.3.1. Задание начальных значений компонент векторов состояния контактных элементов 101
2.4.3.2. Формирование и приложение силового вектора управляющих и возмущающих воздействий 102
2.4.3.3. Модификация компонент векторов состояния контактных элементов 103
2.4.3.4. Вычисление и представление интегральных характеристик 108
2.4.3.5. Обобщенная блок-схема программы 109
2.4.4. Теоретическое исследование динамических процессов электрофрикционного взаимодействия 111
2.5. Итоги и выводы 123
Глава 3. Комплексная диагностика и прогнозирование технического состояния узлов скользящего токосъема 125
3.1. Устройства оперативной диагностики узлов скользящего токосъема 126
3.1.1. Приборы для измерения неустойчивости контактирования и токопередачи 127
3.1.2. Приборы для оперативного измерения токов отдельных щеток 134
3.1.3. Диагностический прибор для наблюдения динамического профиля контактной поверхности 137
3.1.4. Способ и устройство для дистанционного измерения распределения температуры по периметру вращающегося токосъемника 139
3.2. Способы и устройства постоянной диагностики технического состояния узлов скользящего токосъема 141
3.2.1. Мультисенсорная микропроцессорная система постоянной диагностики токораспределения 141
3.2.1.1. Способ и устройство 144
3.2.1.2. Исследование и оптимизация характеристик 155
3.2.1.3. Точность измерения и настройка 158
3.2.1.4. Алгоритмы и программное обеспечение 168
3.2.1.5. Подсистема дистанционного мониторинга токораспределения 174
3.2.2. Система постоянной диагностики узла скользящего токосъема по вольт-амперным характеристикам 178
3.2.2.1. Способ и устройство 179
3.2.2.2. Методика настройки основных параметров 182
3.2.2.3. Трактовка показаний диагностической системы 184
3.2.3. Прибор постоянного контроля уровня искрения 186
3.2.4. Система постоянного контроля состояния контактной поверхности токосъемника 188
3.3. Системный подход к диагностике, прогнозированию и техническому обслуживанию 192
3.3.1. Комплексная диагностика и прогнозирование при управлении техническим состоянием 197
3.4. Итоги и выводы 210
Глава 4. Экспериментальные исследования узлов скользящего токосъема и диагностических систем 212
4.1. Экспериментальные исследования неустойчивости контактирования электрощеток 212
4.1.1. Исследования статистических закономерностей процесса контактирования 217
4.1.2. Экспериментальное определение неустойчивости различных соединений скользящих контактов 219
4.2. Длительные промышленные испытания микропроцессорной системы постоянного контроля токораспределения 223
4.3. Исследование способа уменьшения искрения 240
4.4. Верификация формулы для сопротивления стягивания фрактального кластера 244
4.5. Экспериментальное исследование динамических процессов электрофрикционного взаимодействия 250
4.6. Итоги и выводы 252
Заключение 255
Список литературы 258
Авторские публикации 267
Приложения 272
