Оптимизация изоляционных структур тяговых электродвигателей локомотивов

• Автор: Фролов, Николай Олегович
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 167 с. : ил.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ

ИССЛЕДОВАНИЙ

2 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ИЗОЛЯЦИОННОЙ

СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

2.1 Разработка методов оценки потенциальной конфигурации поля

в неоднородных слоистых диэлектриках

2.2 Программа расчета распределения полей в изоляции пазовой части

якорного проводника

3 ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ИЗОЛЯЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ, ПРИМЕНЯЕМЫХ

В ТЯГОВОМ ЭЛЕКТРОМАШИНОСТРОЕНИИ

4 ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ В ЯКОРНОЙ ИЗОЛЯЦИИ

ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА.
4.1 Объект и задачи исследования
4.2 Исследование распределения электрического поля
в изоляционной системе ТЭД ТЛ2К1 в исходном состоянии.
4.3 Исследования влияния эксплуатационных факторов на характер распределения слоевых потенциалов в изоляции тягового двигателя
4.3.1 Исследование влияния теплового фактора на распределение электрического поля в изоляционной системе ТЭД.
4.3.2 Исследование влияния влажностного фактора на распределение электрического поля в якорной изоляции ТЭД
4.3.3 Исследование влияния частоты вращения якоря на характер распределения электрического поля в изоляционной системе ТЭД
4.3.4 Исследование распределения электрического поля в якорной изоляции ТЭД в неустановившихся режимах.
4.3.5 Исследование влияния вида напряжений на характер распределения
. электрического поля в изоляционной системе ТЭД.
4.3.6 Исследование влияния воздушных включений на характер распределения электрического поля в изоляционной системе ТЭД
4.3.7 Исследование влияния места расположения ТЭД в схеме электровоза на характер распределения электрического поля
в якорной изоляции
4.3.8 Исследование влияния предварительной зарядки изоляции на характер распределения электрического поля
в изоляционной системе ТЭД
4.4 . Распределение электрического поля в изоляции ТЭД
при комплексном воздействии эксплутационных факгоров
4.4.1 Совместное влияние теплового и влажностного факторов
4.4.2 Совместное влияние теплового и частотного факторов
, 4.5 Основные выводы по результатам исследований закономерностей
распределения электрического поля в якорной изоляции ТЭД
5 ОПТИМИЗАЦИЯ ИЗОЛЯЦИОННЫХ СТРУКТУР
ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ.
5.1 Методологические принципы формирования многослойных
изоляционных систем ТЭД локомотивов.
5.2 Совершенствование структуры якорной изоляции
тягового двигателя ТЛ2К1
5.3 Исследование закономерностей распределения электрического поля в модернизированной структуре изоляции
с учетом эксплутационных факторов.
г 5.3.1 Тепловой фактор.
5.3.2 Влажностный фактор
5.3.3 Временной фактор
5.3.4 Влияние воздушных включений.
5.3.5 Предварительная зарядка изоляции
5.4 Комплексное воздействие эксплутационных факторов.
5.4.1 Сочетание теплового и влажностного факторов.
5.4.2 Сочетание теплового и частотного факторов.
5.5 Заключения по результатам теоретического сравнения закономерностей распределения электрического поля в новой
и существующей структурах якорной изоляции.
5.6 Опытное сравнение якорных секций тягового электродвигателя ТЛ2К
с новой и существующей изоляцией.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


По итогам проведенных исследований потенциальных распределений в слоистой изоляции, сформулированы методы и способы совершенствования изоляционных систем ТЭД локомотивов, на основе которых разработана новая структура якорной изоляции ТЭД постоянного тока 1. Большинство выводов и результатов работы получено с использованием средств вычислительной техники. Достоверность результатов исследований подтверждены с достаточной степенью точности посредством их сравнения с данными экспериментальных исследований, выполненных в лабораториях УрГУПС. В качестве методологической основы при проведении измерений и обработке результатов использовались положения математической статистики 3, 7, 9, ,, . ТЭД постоянного тока ТЛ2К1, оптимизированной по уровням потенциальной за1рузки ее составляющих компонент, и исследованы основные закономерности распределения электрического поля в усовершенствованной структуре. ТЛ2К1, как в исходном состоянии, так и при воздействии основных эксплуатационных факторов нагружения. Результаты выполненных исследований и разработок включены в перспективные планы реализации программы Уральский электровоз на Уральском заводе железнодорожного машиностроения и Екатеринбургском электровозоремонтном заводе. В работе учитывались результаты научных исследований других авторов в области высоковольтной изоляции электрических машин 5, 8, , , , , , , ,, ,,, , , , , , , 1 5, а также исследования в области физики диэлектриков 8, , . Основные положения диссертационной работы и ее результаты докладывались и обсуждались на кафедре Электрическая тяга УрГУПС г. Ресурсосберегающие технологии на жд транспорте Челябинск,
ЧИПС УрГУПС, г. IV Международной научнотехнической конференции Молодые ученые транспорту Екатеринбург, УрГУПС, г. IV Всероссийской научнопрактической конференции Безопасность движения поездов Москва, МГУПС, г. Всероссийской научнотехнической конференции Проблемы и перспективы развития жд транспорта Екатеринбург, УрГУПС, г. Международной научнотехнической конференции Актуальные проблемы надежности технологических, энергетических и транспортных машин Самара, СамГТУ, г. Материалы диссертации опубликованы в 5 статьях сборников научных трудов, 3 тезисах к докладам и 1 журнальной статье. Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения и списка литературы, включающего 4 наименований. Общий объем диссертации 7 с. Анализ результатов многолетней эксплуатации отечественного подвижного состава свидетельствует о том, что более половины всех отказов электровозов приходится на долю электрических аппаратов, что объясняется, в том числе, и относительной многочисленностью данного вида оборудования. Поэтому сравнение только абсолютных показателей надежности не отражает действительной картины экономического ущерба, вызванного отказом. Так, в общем потоке случайных отказов выходы из строя тяговых двигателей составляют меньшую долю почти рисунок 1. Рисунок 1. Удельное число порч и неисправностей электровозов по видам оборудования на 1 млн. Однако наиболее тяжелые последствия, вызывающие сбои графиков движения поездов, требования резервного локомотива и так далее, возникают именно при отказе тяговых двигателей. В особой степени это проявляется на дорогах с тяжелым профилем пути и высокой интенсивностью движения. Например, для условий Свердловской железной дороги, где интервалы движения поездов в середине х годов прошлого века на грузонапряженных направлениях составляли до 6. Следует ожидать, что эти тенденции проявятся и в течении ближайших лет, т. Кроме того, экономический ущерб от порчи локомотива обуславливается не только потерями, связанными с остановкой поезда на перегоне, сбоем графика движения, но и высокой себестоимостью восстановительных операций. В электровозах серии ВЛС стоимость тяговых двигателей составляет от общей стоимости, а затраты на проведение капитальных ремонтов электрических машин достигают от общих затрат на ремонт локомотива. По затратам на восстановление особую статью потерь составляют пробои изоляционных систем тяговых двигателей. Среднесетевые коэффициенты пробоев электрической изоляции в общем потоке повреждений двигателей достигают рисунок 1. Пробой изоляции ОЯ. Рисунок 1.