mirtrМир транспортаWorld of Transport and Transportation1992-3252Russian University of Transport (RUT)10.30932/1992-3252-2020-18-102-115mirtr-1885Research ArticleНАУКА И ТЕХНИКАSCIENCE AND ENGINEERINGНовые подходы к оценке состояния изоляционного материала тяговых электродвигателей электровозовNew Approaches to Assessing State of Insulating Material of Traction Electric Motors of Electric LocomotivesТерегуловО. А.TeregulovO. A.

Терегулов Олег Александрович – Первый заместитель начальника Департамента технической политики

Москва

Teregulov, Oleg A. - First Deputy Head of the Department of Technical Policy

Moscow

teregulovoa@center.rzd.ruОАО «РЖД»РоссияJSC Russian RailwaysRussian Federation202028042020182102115Copyright © Терегулов О.А., 20202020Терегулов О.А.Teregulov O.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://mirtr.elpub.ru/jour/article/view/1885

Повышение эффективности функционирования железнодорожного транспорта в сфере грузовых и пассажирских перевозок, снижение эксплуатационных расходов в настоящее время непосредственно связаны с расходами на содержание и восстановление тягового подвижного состава. Оптимизация эксплуатационных расходов возможна на основе перехода от планово-предупредительной системы ремонта тягового подвижного состава, основанной на оценке среднестатистического уровня его технического состояния без учёта особенностей полигона эксплуатации, к системе ремонта и обслуживания по фактическому техническому состоянию, объективно определяемому на основе создания и внедрения бортовых, переносных и стационарных средств технического диагностирования узлов и агрегатов, формирования банка данных о текущем состоянии электровозов и их узлов. Энергосиловые установки относятся к базовым элементам и узлам конструкций тягового подвижного состава. Надёжность и ресурс тяговых электродвигателей электровозов, особенно изоляции обмоток, не отвечает современным требованиям, а существующие системы диагностики состояния изоляции обмоток не позволяют обеспечить необходимый уровень выявления отказов на ранней стадии. Для качественного определения категории износа изоляционного материала разработаны новые подходы на основе метода ИК-спектрофотометрии по относительному коэффициенту пропускания электромагнитного излучения в газовой атмосфере, отводимой от обмотки тягового электродвигателя, что является основой для создания и внедрения бортовой системы автоматизированного мониторинга текущего состояния изоляции электродвигателя и оценки остаточного ресурса.

Increasing the efficiency of functioning of railway transport in the field of cargo and passenger transportation, reducing operating costs are immediately related at present to the cost of maintaining and restoring traction rolling stock. Optimization of operating costs is possible on the basis of the transition from a scheduled preventive system of repair of traction rolling stock, based on assessment of the average statistical level of its technical condition without considering peculiarities of the operating range, to a system of repair and maintenance based on the actual technical condition, objectively determined on the basis of creation and implementation of onboard, portable and stationary means of technical diagnostics of units and assemblies, of development of a data bank on the current state of electric locomotives and their units. Power plants belong to the basic elements and units of traction rolling stock structures. The reliability and service life of traction electric motors of electric locomotives, especially winding insulation, does not meet modern requirements, and the existing systems for diagnosing the state of winding insulation do not allow providing the required level of failure detection at an early stage. To qualitatively determine the wear category of the insulating material, new approaches have been developed. They are based on the method of IR spectrophotometry based on relative rate of transmittance of electromagnetic radiation in a gas atmosphere removed from the traction motor winding. This is the basis for development and implementation of onboard system for automated monitoring of the current state of the electric motor insulation and assessment of the residual resource.

железная дорогаэлектровозтяговые электродвигателиоценка текущего состоянияизоляционный материалповышение надёжностиrailwayelectric locomotivetraction motorsassessment of the current stateinsulating materialreliability growthReferencesGarcía-Garre, A , Gabaldón, A Analysis, Evaluation and Simulation of Railway Diesel-Electric and Hybrid Units as Distributed Energy Resources Electrical Engineering Area, Universidad Politécnica de Cartagena, 30202 Cartagena, Spain Appl Sci , 2019, Vol 9, Iss 17, 3605 DOI: https://doi.org/10.3390/app9173605García-Garre, A , Gabaldón, A Analysis, Evaluation and Simulation of Railway Diesel-Electric and Hybrid Units as Distributed Energy Resources Electrical Engineering Area, Universidad Politécnica de Cartagena, 30202 Cartagena, Spain Appl. Sci., 2019, Vol 9, Iss 17, 3605 DOI: https://doi.org/10.3390/app9173605Liudvinavičius, L , Jastremskas, V Modernization of Diesel-electric Locomotive 2M62 and TEP-70 Locomotives with Respect to Electrical Subsystem 10th International Scientific Conference Transbaltica 2017, Transportation Science and Technology, Procedia Engineering, 2017, Vol 187, pp 272–280 DOI: 10 1016/j.proeng.2017.04.375Liudvinavičius, L , Jastremskas, V Modernization of Diesel-electric Locomotive 2M62 and TEP-70 Locomotives with Respect to Electrical Subsystem 10th International Scientific Conference Transbaltica 2017, Transportation Science and Technology, Procedia Engineering, 2017, Vol 187, pp 272–280 DOI: 10 1016/j.proeng.2017.04.375Железнодорожный транспорт в Российской Федерации, СНГ и за рубежом: Обзор / ЦНИИТЭИ МПС – М , 2001 – Вып 28 – 131 сRailway transport in the Russian Federation, the CIS and abroad: Review [Zheleznodorozhniy transport Rossiiskoi Federatsii, SNG i za rubezhom: Obzor] / TsNIITEI MPS Moscow, 2001, Iss 28, 131 pЗагребельский A M , Кадышев С А , Ребрик Б Н Стоимость жизненного цикла электровоза // Железнодорожный транспорт – 1998 – № 12 – С 34–36Zagrebelskiy, A M , Kadyshev, S A , Rebrik, B N Cost of the life cycle of an electric locomotive [Stoimost zhiznennogo tsikla elektrovoza] Zheleznodorozhniy transport, 1998, Iss 12, pp 34–36Серебряков А С Методы и средства для диагностики изоляции электрических машин и аппаратов её защиты / Дис… док техн наук – М : МГУПС (МИИТ), 2000 – 438 сSerebryakov, A S Methods and means for diagnostics of insulation of electrical machines and devices for its protection D Sc (Eng) thesis [Metody i sredstva dlya diagnostiki izolyatsii elektricheskikh mashin i apparatov ee zashchity. Dis… doc. tekh. nauk] Moscow, MGUPS (MIIT) publ , 2000, 438 pБазуткин В В , Ларионов В П , Пинталь Ю С Техника высоких напряжений Изоляция и перенапряжения в электрических системах: Учебник для электроэнерг спец вузов / Ред В П Ларионов – 3-е изд , перераб и доп – М : Энергоатомиздат, 1986 – 463 сBazutkin, V V , Larionov, V P , Pintal, Yu S Technique of high voltage Insulation and overvoltage in electrical systems: Textbook for electric power specialties of universities [Tekhnika vysokikh napryazhenii. Izolyatsiya i perenapryazheniya v elektricheskikh sistemakh: Uchebnik dlya elektroenerg. spets. vuzov] Ed by V P Larionov 3rd ed , rev and enl Moscow, Energoatomizdat publ , 1986, 463 pИсследование электрических характеристик внутренней изоляции высоковольтного электрооборудования Испытания на срок службы и исследование старения изоляции силовых конденсаторов, кабелей, электрических машин, токопроводов и элегазовых КРУ 110-330 кВ: Отчёт о НИР (отчёт по этапу) / Науч -исслед ин-т по передаче электроэнергии постоянным током высокого напряжения (НИИПТ); рук В И Попков – Л , 1984 – 45 с – № ГР 01840079292 – Инв № 02050005358Study of electrical characteristics of the internal insulation of high-voltage electrical equipment Tests to check service life and research on aging of insulation of power capacitors, cables, electrical machines, conductors and SF6 switchgear 110–330 kV: Research report (report on the stage) / Scientific Research Institute for Electricity Transmission with High Voltage Direct Current (NIIPT); lead V I Popkov [Issledovanie elektricheskikh kharakteristik vnutrennei izolyatsii vysokovoltnogo elektrooborudovaniya. Ispytaniya na srok sluzhby i issledovanie stareniya izolyatsii silovykh kondensatorov, kabelei, elektricheskikh mashin, tokoprovodov i elegazovykh KPU110–330 kV: Otchet o NIR ( o t c h e t p o e t a p u ) ] L e n i n g r a d , 1 9 8 4 , 4 5 p , No GR01840079292, Inv No 02050005358Исследование путей совершенствования методов испытания и контроля изоляции электрических машин, трансформаторов, конденсаторов: отчёт о НИР (промежут ) / Новосиб электротехн ин-т связи (НИЭИС); рук Ю К Горбунов –Новосибирск, 1987 – 46 с – № ГР 018500 65632 – Инв № 02880914844Study of ways to improve methods of testing and control of insulation of electrical machines, transformers, capacitors: report on research (interim ) [Issledovanie putei sovershenstvovaniya metodov ispytaniya i kontrokya izolyatsii elektricheskikh mashin, transformatoov, kondensatorov: otchet o NIR (promezh.)] Novosibirsk electrical engineering Institute of Communications (NIEIS); lead Yu K Gorbunov Novosibirsk, 1987, 46 p , No GR018500 65632 Inv No 02880914844Гольдберг О Д Испытания электрических машин: Учебник для вузов по спец «Электрические машины» – М : Высшая школа, 1990 – 254 сGoldberg, O D Testing electrical machines: Textbook for universities on specialty of Electric machines [Ispytaniya elektricheskikh mashin: Uchebnik dlya vuzov po spets. «Elektricheskie mashiny»] Moscow, Vysshaya shkola publ , 1990, 254 pГольдберг О Д , Абдуллаев И М , Абиев А Н Автоматизация контроля параметров и диагностика асинхронных двигателей / Ред О Д Гольдберг – М : Энергоатомиздат, 1991 – 159 сGoldberg, O D , Abdullaev, I M , Abiev, A N Automation of parameter control and diagnostics of asynchronous motors [Avtomatizatsiya kontrolya parametrov idiagnostika asinkhronnykh dvigatelei] Ed by O D Goldberg Moscow, Energoatomizdat publ , 1991, 159 pГоффо Р Физический смысл критериев, характеризующих состояние высоковольтной изоляции электрических машин // ВНТИЦентр – 1193: 53979 – № 0689001388 – M , 1988 – 24 с / Пер ст : Goffaux, R Sur la signification physique de critères caractérisant l’état de l’isolation HAT de machines tournantes // Révue Générale de L’Electricité – 1986 – Vol 2Goffaux, R The physical meaning of the criteria characterizing the state of high-voltage insulation of electrical machines [Translation of the article: Goffaux, R Sur la signification physique des critères caractèrisant l’état de l’isolation HT de machines tournantes Révue Générale de L’Electricité, 1986, Iss 2] VNTI-Center, 1193:53979, No 0689001388 Moscow, 1988, 24 pДавид П , Фазекаш Г , Хорват А Характеристика термостойкости электрических изоляционных материалов и изоляций с учётом термогравиметрического индекса и стандартного температурного индекса // ВНТИ-Центр – С-73674 – № 0690200209 – М , 1990 – 10 сDavid, P, Fazekash, G , Horvath, A Characteristics of thermal stability of electrical insulating materials and insulation, taking into account the thermogravimetric index and standard temperature index [Translation of the article published in: Elektrotechnika, 1988, Iss 81, pp 173–176] VNTI-Center, S-73674, No 0690200209 Moscow, 1990, 10 pИсмаилов Ш К Повышение ресурса изоляции обмоток электрических машин подвижного состава в условиях эксплуатации / Дис… док техн наук – Омск, 2004 – 418 сIsmailov, Sh K Increasing the resource of insulation of windings of electric machines of rolling stock under operating conditions D Sc (Eng) thesis [Povyshenie resursa izolyatsii obmotok elektricheskikj mashin podvizhnogo sostava v usloviyakh ekspluatatsii. Dis… doc. tekh. nauk] Omsk, 2004, 418 pВинокуров В А , Попов Д А Электрические машины железнодорожного транспорта: Учебник – М : Транспорт, 1986 – 511 сVinokurov, V A , Popov, D A Electric machines of railway transport: Textbook [Eletricheskie mashiny zheleznodorozhnogo transporta: Uchebnik] Moscow, Transport publ , 1986, 511 pАндреев Г А , Воробьёв А А , Кучин В Д Температурная зависимость электрической прочности ионных кристаллов при тепловом и электрическом пробое // Известия вузов Физика – 1957 – № 1 – С 128–140Andreev, G A , Vorobyov, A A , Kuchin, V D Temperature dependence of the electrical strength of ionic crystals at thermal and electrical breakdown [Temperaturnaya zavisimost’ elektricheskoi prochnosti ionnykh kristallov pri teplovom i elektricheskom proboe] Izvestiya vuzov Physics, 1957, Iss 1, pp 128–140Кучин В Д Зависимость электрической прочности ионных кристаллов от температуры при электронной форме пробоя // Известия вузов Физика – 1958 – № 2 – С 114–120.Kuchin, V D Dependence of the electrical strength of ionic crystals on temperature in the electronic form of breakdown [Zavisimost’ elektricheskoi prochnosti ionnykh kristallov ot temperatury pri elektronnoi forme proboya] Izvestiya vuzov. Physics, 1958, Iss 2, pp 114–120.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.