Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук.
Москва, федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования «Московский
государственный университет путей сообщения» (МГУПС (МИИТ)), 2015.
— 201 с.
Специальность 05.09.01 – Электромеханика и электрические аппараты
Научный руководитель: д.т.н., доцент Смирнов В.П.
Целью диссертационного исследования является разработка методик и средств, для повышения ресурса тяговых электрических машин электропоездов постоянного тока.
Научная новизна работы заключается в следующем:
- уточнён механизм процесса снижения диэлектрических свойств изоляционных конструкций ТЭМ электропоездов постоянного тока, который обусловлен: тепловым износом изоляции, ускоряемым перегрузками, из-за неравномерности токовой нагрузки и интенсивным применением электрического торможения и снижением количества охлаждающего воздуха ТЭМ в зимний период вследствие закрытия отверстий для выхода воздуха; термомеханическим износом изоляции, из-за снижения ее упругости в зимний период; а также электрическим старением изоляции ТЭМ, включенных первыми в силовую цепь со стороны контактной сети. При аварийной эксплуатации моторных вагонов с отключенными тяговыми машинами их многопористая изоляция обильно увлажняется, как по скорости, так и по объему накопляемой влаги. Это приводит к резкому снижению электрической прочности и пробою изоляции под действием напряжения контактной сети при вводе ТЭМ в эксплуатацию;
- усовершенствована методика расчета старения изоляционных конструкций ТЭМ электропоездов, позволяющая определить скорость старения изоляции с учетом теплового, термомеханического и электрического износа;
- разработано оригинальное устройство контроля объемного увлажнения изоляционных конструкций ТЭМ, позволившее своевременно выявлять тяговые машины с пониженной электрической прочностью изоляции из-за переувлажнения и предотвратить ее пробой.
Практическая значимость работы:
- уточненный механизм процесса снижения диэлектрических свойств изоляционных конструкций ТЭМ позволяет: совершенствовать систему вентиляции тяговых машин с учетом зимних условий эксплуатации на железных до-рогах России; обеспечивать выравнивание электрического воздействия на изоляцию ТЭМ, находящихся в неравных потенциальных условиях в силовой цепи; совершенствовать систему контроля теплового состояния элементов электрической машины; своевременно выявлять ТЭМ с переувлажненной изоляцией;
- разработанная автором методика статистического контроля изоляции ТЭМ дает возможность определить состояние изоляционных конструкций парка электропоездов депо;
- предложенная автором усовершенствованная методика расчета старения изоляции ТЭМ электропоездов позволяет определить тепловой режим ТЭМ при увеличении токовой нагрузки из-за интенсивного использования электрического торможения и повышения технической скорости на направлениях движения электропоездов без превышения допустимой температуры;
- разработанная оригинальная методика переключения тяговых электрических машин в силовой цепи моторного вагона позволяет существенно снизить электрическое старение ТЭМ;
- усовершенствованная система вентиляции тяговых электрических машин обеспечивает необходимый уровень теплоотдачи и теплопроводности изоляционных конструкций, существенно снижая температуру перегрева обмоток;
- предложенная автором система температурного контроля ТЭМ позволяет обеспечить снижение токовой нагрузки при увеличении температуры выше предельно допустимого значения;
- предлагаемая автором методика контроля объемного увлажнения изоляции ТЭМ позволяет своевременно выявить тяговые машины с пониженной электрической прочностью изоляции и исключить ее пробой.
Целью диссертационного исследования является разработка методик и средств, для повышения ресурса тяговых электрических машин электропоездов постоянного тока.
Научная новизна работы заключается в следующем:
- уточнён механизм процесса снижения диэлектрических свойств изоляционных конструкций ТЭМ электропоездов постоянного тока, который обусловлен: тепловым износом изоляции, ускоряемым перегрузками, из-за неравномерности токовой нагрузки и интенсивным применением электрического торможения и снижением количества охлаждающего воздуха ТЭМ в зимний период вследствие закрытия отверстий для выхода воздуха; термомеханическим износом изоляции, из-за снижения ее упругости в зимний период; а также электрическим старением изоляции ТЭМ, включенных первыми в силовую цепь со стороны контактной сети. При аварийной эксплуатации моторных вагонов с отключенными тяговыми машинами их многопористая изоляция обильно увлажняется, как по скорости, так и по объему накопляемой влаги. Это приводит к резкому снижению электрической прочности и пробою изоляции под действием напряжения контактной сети при вводе ТЭМ в эксплуатацию;
- усовершенствована методика расчета старения изоляционных конструкций ТЭМ электропоездов, позволяющая определить скорость старения изоляции с учетом теплового, термомеханического и электрического износа;
- разработано оригинальное устройство контроля объемного увлажнения изоляционных конструкций ТЭМ, позволившее своевременно выявлять тяговые машины с пониженной электрической прочностью изоляции из-за переувлажнения и предотвратить ее пробой.
Практическая значимость работы:
- уточненный механизм процесса снижения диэлектрических свойств изоляционных конструкций ТЭМ позволяет: совершенствовать систему вентиляции тяговых машин с учетом зимних условий эксплуатации на железных до-рогах России; обеспечивать выравнивание электрического воздействия на изоляцию ТЭМ, находящихся в неравных потенциальных условиях в силовой цепи; совершенствовать систему контроля теплового состояния элементов электрической машины; своевременно выявлять ТЭМ с переувлажненной изоляцией;
- разработанная автором методика статистического контроля изоляции ТЭМ дает возможность определить состояние изоляционных конструкций парка электропоездов депо;
- предложенная автором усовершенствованная методика расчета старения изоляции ТЭМ электропоездов позволяет определить тепловой режим ТЭМ при увеличении токовой нагрузки из-за интенсивного использования электрического торможения и повышения технической скорости на направлениях движения электропоездов без превышения допустимой температуры;
- разработанная оригинальная методика переключения тяговых электрических машин в силовой цепи моторного вагона позволяет существенно снизить электрическое старение ТЭМ;
- усовершенствованная система вентиляции тяговых электрических машин обеспечивает необходимый уровень теплоотдачи и теплопроводности изоляционных конструкций, существенно снижая температуру перегрева обмоток;
- предложенная автором система температурного контроля ТЭМ позволяет обеспечить снижение токовой нагрузки при увеличении температуры выше предельно допустимого значения;
- предлагаемая автором методика контроля объемного увлажнения изоляции ТЭМ позволяет своевременно выявить тяговые машины с пониженной электрической прочностью изоляции и исключить ее пробой.