Надежность щеточного аппарата

Щеточно-коллекторный узел представляет собой одну из основных и менее надежных частей машины постоянного тока, неточный аппарат включает в себя комплекты щеткодержателей со щетками, расположенные на бракетах или пальцах щеточной траверсы.

При эксплуатации в щеточном аппарате могут возникать два вида отказов: внезапные, связанные с выходом из строя щеткодержателей, и постепенные - из-за износа электрощеток. Электрощетка - элемент невосстанавливаемый. Время безотказной работы электрощетки составляет:

где  и - первоначальная и предельно допустимая высота электрощетки, мм; - скорость износа щетки, мм/ч.

Вероятность безотказной работы щеточного аппарата за время t

где  и  - вероятности безотказной работы щеткодержателя и щеток соответственно.

Отказы щеткодержателей обычно носят внезапный характер (поломка пружины, прижимающей щетку к коллектору; заедание щеток в обоймах из-за перекосов) и практически приближаются к экспоненциальному распределению во времени:

где  - интенсивность отказов i-го щеткодержателя.

 

Вероятность отказа одного щеткодержателя

В общем случае число однополярных щеткодержателей на траверсе, которые могут работать на коллекторе параллельно, составляет , где р - число пар полюсов машины; — число щеток на одном болте траверсы.

Тогда при параллельной работе на коллекторе группы  однополярных щеткодержателей вероятность их отказа будет

Вероятность безотказной работы двух разнополярных групп щеткодержателей (последовательное соединение по надежности)

Постепенные отказы щеток из-за их износа с течением времени имеют нормальное распределение, которое для i-й щетки имеет вид

где - нормированная функция Лапласа вида

,

определяемая из таблиц для значения ;

- среднестатистическое значение времени отказов щеток;

- среднеквадратичное отклонение времени отказов щеток от среднестатистического значения его  .

 

 

Вероятность отказа одной щетки

Вероятность отказа  однополярных щеток

Вероятность безотказной работы двух разнополярных групп щеток

На практике щеточный аппарат обычно рассматривается как некоторая резервированная система с дробным коэффициентом резервирования

где N- общее число щеток электрической машины; - допустимое число отказов щеток, не приводящее к отказу машины, которое определяется в ходе испытаний.

Комплект щеток в машине можно рассматривать как выборку объема N из большой совокупности, характеризуемой кривой надежности. Для некоторого выбранного момента времени tпо кривой надежности определяется вероятность безотказной работы щеток  и находится вероятность их отказа

Если допустимое число отказов щеток щ, то вероятность события, что при N испытаниях встретится не более щ отказов, будет:

,

где .