Видеоканал РЦИТ на YouTUBE


Яндекс.Метрика

Рейтинг@Mail.ru


Статьи технической тематики из периодических изданий
«Регионального Центра Инновационных Технологий»
Анализ методов контроля теплового состояния
асинхронного тягового электродвигателя
при испытаниях и в эксплуатации


МОНИТОРИНГ ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ
АСИНХРОННЫХ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Дорохина Екатерина Сергеевна
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Анализ методов контроля теплового состояния
асинхронного тягового электродвигателя
при испытаниях и в эксплуатации


1.1 Особенности конструкции
тяговых электрических машин электроподвижного состава,
требования предъявляемые к ним

   Тяговые электродвигатели предназначены для приведения в движение транспортных средств, таких как электропоезда, городской электротранспорт, большегрузные электромобили, подъемно-транспортные машины и т.д.

   Отличительной конструктивной особенностью ТЭД от обычных электродвигателей большой мощности является компактность их конструкции в связи с ограниченным местом их размещения и условиями монтажа.

   Для тяговых электродвигателей железнодорожного транспорта это также является актуальным. Установка ТЭД на электровозы осуществляется на рамах тележек, в связи с чем проектируемый электродвигатель локомотива должен иметь соответствующие размеры, чтобы уложиться в габариты тележки электровоза и обеспечивать требуемую нагрузку на ось. В Приложении 1 представлено размещение АТЭД на раму тележки электровоза 2ЭС10 «Гранит». Ограниченные габариты ТЭД диктуют необходимость максимального использования внутреннего объема машины, что в свою очередь приводит к более высокой рабочей температуре ее узлов по сравнению с электрическими машинами общепромышленного производства [7].

   Необходимо добавить, что условия эксплуатации таких электродвигателей происходят в более тяжелых условиях, чем электрических машин, расположенных в стационарных установках.

   Под тяжелыми условиями работы здесь и далее будем принимать специфические условия эксплуатации тяговых электродвигателей электроподвижного состава [8, 9]:
   - большие колебания температуры и влажности окружающей среды;
   - разнообразные режимы работы ТЭД на локомотиве (кратковременный, повторно-кратковременный с частыми пусками);
   - наличие механических воздействий на электродвигатель при разгоне или остановке поезда.

   Электровоз и все его оборудование, в том числе и ТЭД, предназначены для эксплуатации в различных климатических зонах страны. При этом температурные пределы окружающей среды варьируются от (-50 0С) до (+50 0С) при относительно большой влажности воздуха в разное время года.

   Работа ТЭД при низких температурах способствует снижению механической прочности его отдельных элементов конструкции, а также является причиной появления трещин в изоляционных материалах. В свою очередь и высокие положительные температуры сказываются на электродвигателях отрицательно.

   Эксплуатация в сухом и теплом климате способствует ухудшению условий охлаждения электрической машины и ее запыленности, что приводит к пересыханию применяемых изоляционных материалов и, как следствие, ускоренному их старению. Повышенная влажность воздуха (во время снега или дождя) ухудшает объемное и поверхностное сопротивление изоляции, способствует ускоренной коррозии деталей выполненных из металла.

   Необходимо отметить, что работа ТЭД электровозов связана с часто возникающими механическими нагрузками. Нагрузки, возникающие в двигателе, можно разделить на три группы [10]:
   - нагрузки, вызванные статическим весовым нагружением и кратковременными переходными режимами (трогание, торможение, изменение режима работы электродвигателя и так далее);
   - нагрузки, вызванные взаимодействием железнодорожного полотна и электровоза, прохождение стыков рельс и неровностей пути;
   - нагрузки, вызванные собственной вибрацией ТЭД и другого оборудования электровоза.

   Работа электродвигателей при таких нагрузках также способствует повреждению проводов обмоток машины в местах пайки, появлению трещин и разрушению электрической изоляции [7]. <   Таким образом, все вышеперечисленное накладывает повышенные требования на тяговые электрические двигатели при их проектировании для железнодорожного транспорта. Принимая во внимание, что работа ТЭД сопровождается частыми механическими, тепловыми и электрическими перегрузками, толчками и тряской, в конструкцию машины должны быть заложены повышенная электрическая и механическая прочность ее узлов.
   Нужно отметить, что тяговые электродвигатели, применяемые на электровозах, имеют повышенную защиту узлов для защиты от агрессивных внешних воздействий среды [11]. Для обеспечения необходимого охлаждения элементов конструкции электродвигателя применяется независимая система вентиляции.


1.2 Обзор тяговых электрических машин, применяемых
в электроподвижном составе, и их характеристик

   Исторически развитие тягового привода в области железнодорожного транспорта началось с освоения ТЭД постоянного тока. Традиционно как в России, так и за рубежом основное применение имеют машины постоянного и пульсирующего тока. В настоящее время в российском локомотивном парке основными типами тяговых электродвигателей являются ТЛ-2К, ЭДП-810, ЭК-810, НБ-418, НБ-514 и другие. Широкое применение данных двигателей обусловлено их высокой перегрузочной способностью и хорошими регулировочными свойствами [8, 9], позволяющими достаточно просто производить изменение скорости движения ЭПС.

   По оценке специалистов потребность в грузовых и пассажирских железнодорожных перевозках в Российской Федерации к 2015 году по сравнению с 2000 годом возросла в 2–4 раза в зависимости от региона.

   Обеспечение такого спроса на транспортные услуги производится за счет увеличения массы и скорости движения поездов. На начало 2013 года в инвентарном парке компании ОАО «РЖД» насчитывалось около 20 тыс. локомотивов [12, 13]. При этом необходимо отметить, что возраст большинства тепловозов и электровозов составлял около 25–30 лет (при сроке службы электровоза - 33 года, тепловоза – 26 лет), ежегодно выводятся из эксплуатации более одной тысячи единиц [12].

   Сложившаяся ситуация способствовала тому, что одним из направлений реформирования железнодорожного транспорта согласно «Энергетической стратегии холдинга «Российские железные дороги» на период до 2015 года и на перспективу до 2030 года» является оснащение электровозного парка электровозами нового поколения [1, 5], которые должны отвечать следующим основным требованиям [5, 14]:
   - улучшение тяговых свойств на 15–20 %;
   - экономия энергоресурсов на 10–15 %;
   - увеличение межремонтных пробегов в 2 раза;
   - повышение коэффициента готовности машин за счет обеспечения их высокой надежности и ремонтопригодности;
   - обеспечение КПД электровозов постоянного тока до 90 %, КПД электровозов переменного тока до 88 %;
   - срок службы магистральных локомотивов — 40–45 лет;
   - срок службы маневровых тепловозов — 50 лет.

   Достичь многих из представленных необходимых показателей, применяя только тяговый электропривод постоянного тока, не представляется возможным, поскольку ТЭД постоянного и пульсирующего тока дополнительно к достоинствам имеют ряд серьезных недостатков. К основным из них можно отнести следующие [11]:
   - сравнительно невысокая надежность коллекторного узла и щеточного аппарата;
   - ограничение по условиям коммутации и механической прочности;
   - высокие расходы на техническое обслуживание в условиях эксплуатации и ремонт;
   - повышенная масса двигателя при сравнительно низких значениях вращающего момента;
   - повышенный расход цветного металла и активных материалов.

   Важно отметить, что к настоящему моменту в области проектирования и производства тяговых электрических машин постоянного тока промышленность практически подошла к предельным мощностям по условиям коммутации электромеханическим коммутатором.

   Выходом из данной ситуации согласно стратегии ОАО «РЖД» является оснащение железнодорожного парка страны электровозами нового поколения с асинхронными тяговыми электродвигателями, которые лишены вышеуказанных недостатков и позволяют снять ограничения по мощности.

   Бесколлекторные электрические машины переменного тока имеют широкое применение во всех отраслях техники. Широта использования данных двигателей обусловлена их повышенной надежностью и простотой в обслуживании. Важным фактором применения асинхронных двигателей в качестве тяговых является то, что они имеют жесткую механическую характеристику, такую же, как и двигатель постоянного тока параллельного возбуждения, вследствие чего повышается коэффициент сцепления колес с рельсами [15, 16].

   Представленный в таблице 1.1 сравнительный анализ удельных показателей конструкций тяговых электродвигателей разного типа и назначения [7, 11, 15, 17, 18, 19] показывает, что наименьшие удельные показатели имеют ТЭД электровозов коллекторного типа. Как уже отмечалось, это обусловлено имеющимися в электродвигателях постоянного и пульсирующего тока жесткими ограничениями роста электромагнитных нагрузок и частоты вращения. Так, например, для шестиполюсного ТЭД по условиям потенциальной и коммутационной напряженности на коллекторе допустимой окружной скорости коллектора и тепловой напряженности обмотки якоря максимальная частота вращения не может превышать 1700 об/мин [11].

Таблица 1.1. Удельные показатели тяговых электродвигателей

Марка двигателя Тип двигателя Мощность,
Р, кВт
Крутящий
момент
на валу,
М, Н·м
Масса,
m, кг
Удельная мощность,
Р/(m·n)·10-4,
кВт/ (кг·об/мин)
Удельный
момент,
M/m,
Н·м/кг
ТЛ-2К1 Коллекторный 575 6953 5050 1,455 1,38
НБ-508А Коллекторный 560 6684 4383 1,652 1,52
НБ-514 Коллекторный 795 8210 4077 2,108 2,02
НБ-418К Коллекторный 740 9549 4350 1,910 2,20
ЭК-810Ч Коллекторный 775 9355 5000 2,013 1,87
ДАТ-510 Асинхронный 510 7500 2950 2,660 2,54
6FHA7067 Асинхронный 1600 8984 2370 3,971 3,79
НТА-1200 Асинхронный 1170 8630 2453 3,707 3,52

   Сравнение тяговых электродвигателей постоянного и переменного тока [7, 15, 18, 19, 20, 21] позволяет сделать вывод о том, что эксплуатируемые в настоящее время ТЭД постоянного и пульсирующего тока обладают в 1,5-2 раза меньшими значениями удельных показателей мощности и момента по сравнению с асинхронными тяговыми двигателями.

   Первыми отечественными макетными образцами и ЭПС с асинхронными тяговыми двигателями стали: в 1970 году электропоезд ЭР9А и в 1971 году электровоз ВЛ80а с питанием от контактной сети переменного тока напряжением 25 кВ [11]. Несмотря на улучшенные удельные показатели АТЭД по сравнению с тяговыми двигателями постоянного тока, их широкое применение на локомотивах стало возможным только с появлением силовой полупроводниковой техники и средств автоматики, рассчитанных на большие токи. Развитие ППП и появление IGBT-транзисторов позволило создать надежные и экономичные статические преобразователи частоты, имеющие приемлемые размеры и массы для установки их в локомотивах. Это дало возможность создать техническую базу для освоения и внедрения асинхронного тягового привода в ЭПС.

   Активная работа в направлении создания электроподвижного состава с тяговым электроприводом началась с приходом XXI века. В это время были созданы ряд опытных образцов.

   Так в 2004 году создан образец четырехосного маневрового тепловоза ТЭМ21 мощностью 1500 л.с. [22]. С 2005 по 2007 годы производился выпуск серии электровозов двойного питания ЭП10 [14]. В это же время был введен в эксплуатацию магистральный грузовой двухсекционный тепловоз 2ТЭ25А «Витязь» [22]. В 2010 году был выпущен и введен в экспериментальную эксплуатацию грузовой электровоз постоянного тока 2ЭС10 с асинхронным приводом, созданным совместно с предприятием немецкого концерна « «Siemens AG» и ЗАО «Группа Синара» на базе Уральского завода железнодорожного машиностроения ООО «Уральские локомотивы», получивший название «Гранит».    Сравнение технико-экономических показателей первой опытной эксплуатации электровоза 2ЭС10 с показателями эксплуатируемых в настоящее время грузовых электровозов, оснащенными тяговым электроприводом постоянного тока, показало[16, 23, 24]:
   - снижение затрат на обслуживание и ремонт АТЭД;
   - повышение надежности за счет применения микропроцессорной системы управления, использования управляемых статических преобразователей и асинхронных тяговых двигателей. .

   Подобные показатели были также получены для пассажирского поезда ЭТ4А, оснащенного асинхронным тяговым электродвигателем. Его подконтрольная эксплуатация с июня 2012 и по июнь 2013 года в режиме ускоренного пригородного поезда проходила на маршруте Санкт-Петербург – Балтийский – Луга Октябрьской железной дороги. Заявленные параметры и характеристики данного электропоезда также были подтверждены [5]. Как отмечает Гапанович В.А., расходы, связанные с проведением регламентных работ поезда ЭТ4А, в сравнении с электропоездом ЭТ2М уменьшены примерно на 15 % [5].

   Таким образом, применение асинхронных двигателей в качестве тяговых на подвижном составе позволяет достигнуть предъявляемых к ним высоких энергетических показателей за счет:
   - отсутствия в конструкции двигателя коллектора, повышая его надежность;
   - меньшего расхода меди двигателей переменного тока по сравнению с двигателями постоянного тока при одинаковом моменте и частоте;
   - меньшей массы и габаритов тяговых двигателей;
   - формирования сигнала системы управления АТЭД.

   Представленный план закупок тягового подвижного состава «Российскими железными дорогами» подтверждает увеличение уровня оснащения российских депо электровозами постоянного тока с асинхронным тяговым приводом. Так, в планах закупки техники доля локомотивов новых серий оснащенных АТЭД в 2013 году составило более 16 %, а в 2015 году – 25 % [5].


1.3 Техническое обслуживание и диагностика
тяговых электродвигателей при эксплуатации

   1.3.1 Надежность электроподвижного состава

   Новые экономические условия, в которых работает железнодорожный транспорт, ставят в числе первоочередных задач эффективное использование локомотивного парка и обеспечение приемлемого уровня его эксплуатационной надежности [25]. Экономические показатели железной дороги, сохранность грузов и жизни людей зависит напрямую от надежности используемого оборудования, в частности эксплуатируемых локомотивов [6]. В свою очередь надежность электровоза определяется надежностью отдельных его элементов, узлов и механизмов. Поэтому достичь требуемого уровня надежности можно путем сохранения надежности работы узлов ЭПС.

   Анализ основных показателей технического состояния локомотивного парка, эксплуатируемого в настоящее время в сети магистральных железных дорог РФ, показывает, что общее число неисправных локомотивов сохраняется на уровне 10–12 % в год. Также высокими являются показатели простоев на всех видах ремонта, количество отказов и случаев непланового ремонта локомотивов. При этом нужно отметить, что по данным на 2009 год наиболее часто выходят из строя электрическая аппаратура – (44–55) % и тяговые электродвигатели – (17–21) % [26].

   Такой высокий уровень выхода из строя тяговых электродвигателей обусловлен вышеуказанными тяжелыми условиями их эксплуатации. ТЭД электровоза являются наиболее нагруженным оборудованием с точки зрения комплексного воздействия на них тепловых, электрических, механических и климатических факторов.    Другим фактором, объясняющим выход тяговых электродвигателей из строя, является их работа в электроподвижном составе, вес которого часто превышает критические возможности локомотивов. По данным обследования технического состояния приписного парка локомотивного депо «Тайга» Западно-Сибирской железной дороги, средний вес поездов увеличен на 20–25 % от нормы, что приводит к росту числа случаев выхода из строя электрических машин [27]. Такие меры позволяют обеспечить необходимую экономическую эффективность в практике эксплуатации, но результатом этого является сокращение срока службы узлов электровоза, в первую очередь тяговых электродвигателей, колесных пар, электроаппаратуры. Тяговый подвижный состав, обладая определенным запасом надежности, накапливает неисправности, которые в дальнейшем приводят к массовым повреждениям. В среднем 50 % тяговых электродвигателей требуют ремонта не по пробегу, а по состоянию, по причинам повреждений, связанных с межвитковыми замыканиями якоря и катушек полюсов, пробою изоляции якоря и катушек полюсов, трещинам валов якорей, износу моторно-осевых горловин и другие [28, 29].

   Для снижения уровня повреждаемости электродвигателей проводятся мероприятия конструктивно-технологического характера при изготовлении и ремонте локомотивов [28, 30], однако данные о повреждениях тяговых двигателей за 1 полугодие 2011 года указывают, что удельная повреждаемость продолжает увеличиваться [5, 17]. При этом наибольшее количество отказов в работе приходится на тяговые электрические двигатели грузовых электровозов постоянного тока. .

   В период эксплуатации для адекватной оценки эксплуатационной пригодности таких электродвигателей необходим контроль их технического состояния, в связи с чем приобретают актуальность вопросы оценки и обеспечения надежности на самых ранних стадиях эксплуатации. Одним из путей повышения надежности и снижения эксплуатационных расходов является внедрение диагностики и переход от регламентированной системы технического обслуживания (ТО) и технического ремонта (ТР) к системе обслуживания по фактическому состоянию [23].

   Отсюда вытекает высокая актуальность эффективного планирования сроков ТО и ТР на основе прогнозирования ресурса ТЭД по фактическому техническому состоянию в процессе эксплуатации.

   В соответствии с ГОСТ Р 27.002-2009 [31] «ресурс» трактуется как суммарная наработка ТЭД от начала его эксплуатации или ее возобновления после ремонта до перехода в предельное состояние. Предельное состояние электродвигателя соответствует состоянию, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима. Критерий предельного состояния определяется совокупностью признаков, устанавливаемых нормативной и технической документацией. Выход за допустимые значения любого из признаков характеризует предельное состояние, потерю работоспособности, исчерпывание ресурса и создает угрозу безопасности.    Вся совокупность признаков, характеризующих предельное состояние ТЭД, может быть представлена следующими группами:
   - геометрические размеры отдельных изнашиваемых элементов и деталей машины, изменяющиеся в процессе эксплуатации, выход за допустимые пределы которых приводит к потере работоспособности;
   - параметры электрической изоляции ТЭД, значения которых должны находиться в допустимых пределах;
   - электрические параметры, включая характеристики коммутации, предшествующие круговому огню, электромагнитные и электромеханические переходные характеристики и т.д.;
   - вибромеханические параметры, связанные с возникновением и развитием дефектов подшипников качения, зубозацепления и др.

   Ресурс двигателя может быть определен лишь после того, как наступил отказ или достигнуто предельное состояние. Пока эти события не наступили, можно говорить только о прогнозировании этих величин с большей или меньшей достоверностью. ТР или ТО позволяют частично или полностью восстанавливать ресурс, возвращать ТЭД в работоспособное состояние. Таким образом, для прогнозирования ресурса необходимо иметь значения во времени определяющих предельное состояние параметров тягового электродвигателя.


1.3.2 Характеристика отказов эксплуатируемых тяговых электродвигателей

   Учитывая значительное количество выходов из строя электровозов по причине повреждения тяговых электродвигателей, необходимо проанализировать характерные отказы эксплуатируемых в настоящее время ТЭД.

   Надежная и безотказная работа электрической машины как сложного устройства зависит от надежности работы его составных частей – магнитной системы, обмоток, для двигателей постоянного тока – коллектора и щеточного устройства. Выход из строя любой из этих частей приводит к отказу в работе всей машины.

   В целом по сети российских железных дорог на сегодняшний день наиболее массовыми типами применяемых тяговых электродвигателей являются типы НБ-418К6 и ТЛ-2К1 (36 % и 38 % от общего количества ТЭД).

   Анализ статистических данных отказов тяговых электродвигателей показал примерно 50 % уровень порч и неисправностей данных типов электродвигателей от общего их количества. Так, для двигателя типа ТЛ-2К1 в 2004 году составило 46,9 %, а в 2005 году – 53,4 % [6].    В Приложении 2 представлены диаграммы распределения характера повреждений ТЭД по отдельным узлам и деталям двигателя ТЛ-2К1 за 2006– 2010 года в случае планового и внепланового ремонта. По приписному парку локомотивного депо «Тайга» Западно-Сибирской железной дороги данные по распределению повреждений тяговых электродвигателей марки ТЛ-2К1 приведены в таблице 1.2 [27].

   Данные показывают, что наибольшая часть отказов тяговых двигателей электровозов приходятся на пробои и низкую изоляцию обмоток машины, а также на повреждения соединений между полюсами и компенсационной обмоткой. Это обстоятельство свидетельствует о наличии факторов, отрицательно влияющих на электрическую прочность изоляции обмоток. Проведенный анализ по другим типам тяговых двигателей показывает сохранение процентного соотношения повреждений на том же уровне [6, 26, 27, 29, 32].

 Таблица 1.2. Данные по распределению повреждений тяговых электродвигателей марки ТЛ-2К1

Вид повреждения
электродвигателя
Процент повреждений
от общего количества,
%
Пробой изоляции и межвитковые замыкания обмотки якоря 16 - 25
Пробой изоляции и межвитковые замыкания главных и дополнительных полюсов и компенсационной обмотки 12 - 16
Нарушение коммутации (круговой огонь)   8 - 16
Повреждение якорных подшипников 14 - 16
Нарушение распайки соединений обмотки якоря в петушках коллектора 5 - 6

   Активная эксплуатация электроподвижного состава с асинхронным тяговым электроприводом только начинается, в связи с чем еще не имеется достаточного количества статистических данных о видах повреждений асинхронных тяговых машин.

   Статистика отказов по асинхронным двигателям общепромышленного назначения показывает, что основные повреждения приходятся на обмотки двигателя – (85–95) %, и (2–5) % электродвигателей отказывают из-за повреждений подшипников [33, 34]. При этом основные отказы обмоток обусловлены междувитковыми замыканиями обмотки статора (ОС) – 93 %, вызванные снижением электрической прочности электрической изоляции, а также повреждения целостности обмотки ротора (ОР) [33]. При этом можно предположить, что для АТЭД эти процентные соотношения будут сохраняться.

   Однако для полного анализа требуется статистика.

   Наибольший процент отказов электродвигателей связан с выходом из строя изоляции по причинам превышения допустимых норм теплового состояния, воздействия механических усилий (давление, вибрация и удары), влияние влаги, агрессивных сред и других факторов. При этом одной из главных причин указанных повреждений как для машин постоянного, так и переменного тока является нарушение их теплового состояния (работа с недостаточным охлаждением или вообще без него). Учитывая то, что тяговые электродвигатели ЭПС как постоянного, так и переменного тока работают при одинаковых тяжелых условиях эксплуатации и нагрузках, а также, что системы охлаждения двигателей являются аналогичными, можно сделать вывод о том, что применяемая изоляция в АТЭД будет подвержена преждевременному старению. Имеется большая вероятность того, что основными видами повреждений асинхронных тяговых двигателей локомотивов будут также межвитковые и межфазные замыкания обмотки статора.

   Постепенное разрушение изоляции в эксплуатационных условиях или во время профилактических испытаний обычно завершается пробоем – явлением, свидетельствующим о значительном снижении электрической прочности изоляции.

   Необратимое изменение структуры и химического состава изоляции, происходящее под действием перечисленных факторов, в совокупности называется ее старением. Процесс ухудшения свойств изоляции в результате старения называется износом. Таким образом, термин «старение» относится к материалу; термин «износ» относится к изоляционной конструкции. В отдельных случаях износ может и не быть следствием старения. Кроме того, возможны повреждения изоляции, не связанные с износом: продавливание, прорезание ее острыми кромками металлических деталей, образование трещин из-за значительных напряжений при изгибе и т.п. Такие местные дефекты часто развиваются сравнительно быстро и приводят к пробою изоляции задолго до существенного ухудшения ее свойств во всем объеме вследствие электрического или термоокислительного разрушения [35].

   Скорость старения изоляции определяется в основном эксплуатационными условиями и свойствами применяемых материалов.

   Среди различных факторов, определяющих ресурс изоляции электрических машин, одним из основных является тепловое старение.


1.3.3 Анализ теплового состояния ТЭД

   Срок службы любого электромеханического устройства определяется в первую очередь его рабочей температурой и нагревостойкостью применяемых электроизоляционных материалов, а также электрической прочностью, влагостойкостью и механической прочностью применяемой изоляции.

   Температура электродвигателя влияет на изоляцию обмоток, на работу подшипников, и другие активные элементы машины. Предельно допустимые температуры активных частей относятся к числу важнейших факторов, ограничивающих мощность ТЭД и, таким образом, оказывают определяющее влияние на повышение надежности и ресурса, а также на величину предельной единичной мощности.

   Применяемая в электродвигателях изоляция должна соответствовать двум свойствам: теплоустойчивости и нагревостойкости. Теплоустойчивостью называется способность электроизоляционного материала сохранять свои свойства на определенном уровне при относительно кратковременном нагреве.
   Материал не должен при этом разрушаться и расслаиваться, изменять свой химический состав, не должно возникать значительных пластических деформаций материала и тому подобное [36].

   Нагревостойкость характеризует способность материала без существенного ухудшения характеристик выдерживать воздействие предельной допустимой для данного класса изоляции температуры в течение периода времени, соответствующего ресурсу ТЭД и при обусловленных величинах других эксплуатационных воздействий.

   Нагревание различных элементов ТЭД, особенно изоляции, допустимо до определенной температуры, выше которой происходит необратимое изменение физических свойств этих элементов (например, электрический пробой изоляции). При этом, как уже отмечалось, эксплуатация ЭПС происходит в тяжелых условиях, приводящих к регулярному нарушению теплового режима.
   Результатом чего, в свою очередь, является ускоренное старение изоляции, и, как следствие, происходит отказ тягового электродвигателя [35].

   Таким образом, одним из основных факторов, наряду с электрическим, влияющим на срок службы изоляции обмоток ТЭД, является тепловой фактор. В связи с этим необходимым является постоянный контроль температуры узлов двигателя в процессе эксплуатации.


1.3.4 Оценка и контроль теплового состояния асинхронных тяговых электродвигателей
в период эксплуатации электровозов

   В выпускаемых в настоящее время тяговых асинхронных двигателях для контроля теплового состояния машины встраиваются датчики температуры, в частности, в электродвигателях марки НТА-1200, в пакет статора вмонтированы терморезисторы типа PT-100 [37].

   Используемый датчик температуры (рис. 1.1) представляет собой два терморезистора в виде капсул 1, которые установлены в специальные гнезда в сердечнике статора 2. Соединение датчика со схемой управления электровоза осуществляется специальным кабелем 3 и штепсельным разъемом 4.

   Терморезисторы соединены с выводным кабелем пайкой; место присоединения закрыто специальной уплотнительной крышкой 5 [7].

   Основные технические характеристики рассматриваемого тягового электродвигателя представлены в Приложении 3.


Рис. 1.1. Установка термодатчиков тягового электродвигателя НТА-1200:
1 – капсула с терморезисторами; 2 – сердечник статора; 3 – кабель;
4 – штепсельный разъем; 5 – уплотнительная крышка

   В свою очередь электровозы с данными типами электродвигателей, в частности электровоз ЭП10, оснащен блоком управления, контролирующим температуру каждого двигателя, установленного на электровозе [37]. Любое превышение температуры сердечника статора какого-либо электродвигателя выше допустимой сопровождается появлением соответствующего сообщения на дисплее пульта машиниста. При этом также происходит диагностическая запись в энергонезависимую память системы управления. В последующем это дает возможность анализа и является основой для определения остаточного ресурса электродвигателя.

   Опыт эксплуатации тяговых электрических машин показывает, что нагревание узлов конструкции происходит неравномерно, при разных режимах работы и условиях их охлаждения. Результаты исследований по распределению температуры вдоль оси электродвигателя, представленные в работах Борисенко А.И., Жадана В.А., Сипайлова Г.А., Тихонова Ф.В. и других показывают, что в крупных машинах с аксиальной системой охлаждения недостаточно учитывать только среднюю температуру охлаждающего потока внутри машины. Разница между температурами лобовых частей обмоток машины со сторон подачи и выхода охлаждающего воздуха из электродвигателя может достигать 15-35 % [38, 39, 40, 41]. Такой градиент температуры узлов ТЭД обусловлен достаточно большими его размерами, герметизацией его узлов от внешней среды для защиты от агрессивных воздействий и применением принудительной вентиляции. Необходимо отметить, что это характерно как для машин постоянного, так и для машин переменного тока. Работы Логиновой Е.Ф., Смирнова В.П., Тихонова Ф.В. и других, посвященные температурным исследованиям АТЭД, также подтверждают подобное распределение температур обмоток вдоль оси машины [39, 42, 43, 44]. Так, распределения температур по длине статора тягового электродвигателя ДАТ-470, приведенные в работах Ф.В. Тихонова [44, 45, 46], показывают, что разница между температурами передней и задней лобовыми частями обмотки статора может достигать 12-32 % при разных условиях охлаждения электродвигателя [38].

   Вышесказанное позволяет сделать вывод о том, что информация о температуре сердечника статора в одной точке не может быть использована для корректной оценки теплового состояния всей машины в период эксплуатации, так как этот узел может не быть наиболее теплонапряженным при отдельных условиях эксплуатации электродвигателя. Определение остаточного ресурса изоляции электродвигателя по температуре одного узла не является корректным.

   Для получения достоверной информации технического состояния и оценки остаточного ресурса электродвигателя в период эксплуатации необходимо иметь информацию о полной картине температурного поля машины. Разработка для железнодорожного транспорта системы, позволяющей отслеживать значения температур всех узлов тягового электродвигателя локомотива во время его работы, становится актуальной задачей. Такой мониторинг позволит снизить затраты, связанные с устранением внезапных отказов и постановкой на внеплановые ремонтно-восстановительные работы.

   Определение наиболее нагретых частей АТЭД при различных режимах работы даст необходимую информацию для оценки остаточного ресурса АТЭД по тепловому старению изоляции.


1.3.5 Обзор существующих систем мониторинга тяговых электродвигателей

   В настоящее время испытания электрических тяговых машин производится согласно Инструкции Министерства путей сообщения департаментов вагонного хозяйства и локомотивов ЦТВР №4099 «Испытание электрических машин подвижного состава на железнодорожном транспорте» [47], в соответствии с ГОСТами [48, 49, 50]:
   - ГОСТ 25000-81. Машины электрические вращающиеся. Общие методы испытаний. Методы испытаний на нагревание.
   - ГОСТ 25941-83. Машины электрические вращающиеся. Методы определения потерь и коэффициента полезного действия.
   - ГОСТ 11929-87. Машины электрические вращающиеся. Общие методы испытаний. Определение уровня шума.

   Указанная инструкция предусматривает испытания электрической машины на надежность изоляции по методам определения сопротивления обмоток без отключения ее от сети. Данные испытания предполагают: измерение сопротивления изоляции обмоток относительно корпуса машины; измерение активного и реактивного сопротивления обмоток; проверку электрической прочности межвитковой изоляции обмоток. Нужно отметить, что при выполнении данных испытаний предполагается съем с подвижного состава электрической тяговой машины для оценки ее технического состояния.

   Таким образом, данные методы испытаний можно использовать только в качестве межсервисных.

   Известны ряд российских и зарубежных патентных разработок в области диагностики асинхронных электродвигателей [30, 51, 52, 53]. В данных патентных исследованиях представлены способы определения исправности двигателей. Здесь используются встроенные датчики температуры обмоток для определения состояния изоляции обмотки статора. Так, например, в случае патента «Способ бесконтактного определения температуры обмотки короткозамкнутого ротора частотно-регулируемого асинхронного двигателя» [53] исследования производятся только для ротора электродвигателя. Нужно отметить, что все рассмотренные патентные разработки направлены на диагностирование одного из элементов конструкции – или статора и его обмотки, или ротора. Каждое из представленных решений не дает полного представления о текущем тепловом состоянии электродвигателя.

   Следовательно, необходима такая система мониторинга, которая позволит получать полную информацию о температурном состоянии всех узлов электродвигателя, в том числе, недоступных в период эксплуатации для непосредственного измерения.

   Проведенные патентные исследования позволяют сделать вывод о том, что предлагаемая в работе система не является первой в области мониторинга и контроля теплового состояния электродвигателей. Существует ряд патентных исследований, которые используют расчет температур косвенным путем [54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63]. Температура определяется по аналоговой тепловой модели. Однако большинство моделей рассчитывают температуру обмоток электродвигателя в стационарных режимах работы. С учетом того, что температура данных узлов электродвигателя в неустановившихся режимах может значительно отличаться от температуры ее тепловой модели, применение предложенных патентных решений не позволяет получить картину теплового состояния тягового электродвигателя для всех элементов конструкции. Также важным является то, что, все они направлены на контроль теплового состояния тяговых электродвигателей постоянного тока.

   С учетом современного развития электроподвижного транспорта в России и принятой стратегией оснащения локомотивов тяговыми электродвигателями переменного тока, возникает потребность непрерывного контроля и оценки тепловых нагрузок, эксплуатируемых АТЭД, с целью своевременного обнаружения неисправностей, связанных с нарушением теплового состояния.

   Для достижения указанной цели требуется решение задач, связанных с созданием системы мониторинга теплового состояния асинхронных тяговых электродвигателей в условиях их реальной эксплуатации.


1.4 Постановка задачи

   На основании изложенного задачи исследования в данной работе сводятся к следующему.

   1.4.1 Разработать математическую модель теплового состояния асинхронного тягового двигателя для установившегося режима работы.

   1.4.2 Разработать математическую модель теплового состояния асинхронного тягового двигателя для неустановившихся режимов работы.

   1.4.3 Определить минимальное количество исходных данных, которые позволяют производить оценку теплового состояния асинхронного тягового электродвигателя, необходимые для работы тепловой математической модели.

   1.4.4 Исследовать влияние входных данных на тепловое состояние асинхронного двигателя.

   1.4.5 Разработать систему мониторинга теплового состояния асинхронного тягового двигателя, обеспечивающую непрерывный контроль температур узлов электродвигателя при эксплуатации.


 ПРИЛОЖЕНИЕ 1


Размещение тягового электродвигателя на раме тележки электровоза 2ЭС10 «Гранит»
1 – рама тележки; 2 – колесная пара; 3 – тяговый электродвигатель;
4 – рессора буксового подвешивания/p>


 ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Диаграммы распределения повреждений ТЭД
по отдельным узлам и деталям двигателя ТЛ-2К1 за 2006 -2010 года
в случае планового и внепланового ремонта

1. Плановый ремонт

Характер повреждений:
1 – якорь (обмотка); 2 – полюсы; 3 – повреждение выводов катушек и кабелей;
4 – повреждение подшипников; 5 – прочие повреждения

2. Внеплановый ремонт

Характер повреждений:
1 – якорь (обмотка); 2 – полюсы; 3 – повреждение выводов катушек и кабелей;
4 – повреждение подшипников; 5 – прочие повреждения


ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Основные технические характеристики
асинхронного тягового электродвигателя типа НТА-1200
при питании синусоидальным напряжением

Наименование параметра Величина
Мощность, кВт 1170
Напряжение линейное, В 2183
Ток фазы статора, А 375
Частота вращения, об/мин 1295
Частота тока, Гц 65,4
кпд, % 95,8
Масса, кг 2600
Вентиляция Независимая
Количество охлаждающего воздуха, м/мин 90
Потери полного давления воздуха, Па nt> 1700

Анализ отказов тяговых двигателей электровозов серии «Ермак».
Технологии и технические средства восстановления изоляции ЭМ ТПС.
Анализ методов контроля теплового состояния асинхронного тягового электродвигателя при испытаниях и в эксплуатации.
Анализ надёжности ТЭМ электровозов, эксплуатируемых на железных дорогах Восточного региона.


 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

   1. «Стратегия развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года». Утверждена Правительством Российской Федерации от 17 июня 2008 г. № 877-р.
   2. Федоров, В. В. Перспективные направления развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации [Электронный ресурс]. Режим доступа http://www.old.wciom.ru/fileadmin/news/2013/fedorov_rzhd_2013.pdf, http://xn---- ctb4bme9c.xn--p1ai/upload/iblock/2ba/2ba14627e7261bc6f5d1a1422aee1b90.pdf. (дата обращения 10.05.2014 г.).
   3. Бахвалов, Ю. А. Моделирование электромеханической системы электровоза с асинхронным тяговым приводом / Ю. А. Бахвалов, А. А. Зарифьян, В. Н. Кашников и др. под ред. Е. М. Плохова. – М. : Транспорт, 2001. – 286 с.
   4. Стратегические направления научно; технического развития ОАО «РЖД» на период до 2015 г. («Белая книга» ОАО «РЖД», утверждены ОАО «РЖД» 31.08.2007 № 964).
   5. Гапанович, В. А. «Соотношение в планах закупки техники в пользу машин нового поколения довольно быстро меняется» // Транспорт №03/2013, [Электронный ресурс]. Режим доступа http://www.indpg.ru/transport/2013/03/ (дата обращения 05.10.2014 г.).
   6. Исмаилов, Ш. К. Повышение ресурса изоляции электрических машин подвижного состава : Монография / Ш. К. Исмаилов. – Омский государственный университет путей сообщения. Омск, 2007. – 391 с.
   7. Грищенко, А. В. Новые электрические машины локомотивов : учебное пособие для вузов ж.-д. транспорта / А. В. Грищенко, Е. В. Козаченко. – М. : ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2008. – 271 с.
   8. Давыдов, Ю. А. Тяговые электрические машины : учебное пособие / Ю. А. Давыдов. – Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2006. – 116 с. : ил..
   9. Давыдов, Ю. А. Тяговые электрические машины : учебное пособие / Ю. А. Давыдов, А. К. Пляскин. – Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2012. – 126 с. : ил..
   10. Бочаров, В. И. Тяговые электродвигатели электровозов / В. И. Бочаров, В. И. Захаров, Л. Ф. Комаровский, В. Г. Наймушин, В. И. Седов, И. И. Талья, В. Г. Щербаков, В. П. Янов; под ред. В. Г. Щербакова. – Новочеркасск : Агентство Наутилус, 1998. – 672 с. : ил..
   11. Ротанов, Н. А. Электроподвижной состав с асинхронными тяговыми двигателями / H. A. Ротанов, A. C. Курбасов, Ю. Г. Быков, В. В. Литовченко; под ред. H. A. Ротанова. – М. : Транспорт, 1991. – 336 с.
   12. Карякин, A. B. «Обеспечить надежность парка локомотивов» [Электронный ресурс]. Режим доступа http://scbist.com/zhurnal-lokomotiv/30983- 08-2007-obespechit-nadezhnost-parka-lokomotivov.html (дата обращения 05.10.2014 г.).
   13. Ильин, Ю. «Локомотивный парк полуюрского периода» // «Отечественные записки» №3(54)/2013, [Электронный ресурс]. Режим доступа http://www.strana-oz.ru/2013/3/lokomotivnyy-park-poluyurskogo-perioda (дата обращения 05.10.2014 г.).
   14. Наймушин, В. Г. Результаты эксплуатации первых российских пассажирских электровозов ЭП1 и задачи по созданию перспективных электровозов / В. Г. Наймушин, Ю. А. Орлов, И. К. Юренко // Вестник Всероссийского научно-исследовательского и проектно-конструкторского института электровозостроения, 2006. – № 1. – с. 55-63.
   15. Кабалык, Ю. С. Системы управления электроподвижным составом : учебное пособие / Ю. С. Кабалык. – Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2013. – 119 с. : ил..
   16. Сопов, В. И. Системы электроснабжения электрического транспорта на постоянном токе : [учебник для вузов по направлению подготовки 140400 – «Энергетика и электротехника» модуль «Электротехника»] / В.И. Сопов, Н.И. Щуров. – Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2013 – 727 с.
   17. «Энергетическая стратегия холдинга «Российские железные дороги» на период до 2015 года и на перспективу до 2030 года». Распоряжение ОАО «РЖД» от 15 декабря 2011г. № 2718-р.
   18. Захаров, В. И. Пути повышения технических показателей тяговых электродвигателей. / В. И. Захаров, Н. В. Князев. – Электровозостроение : Сб. науч. тр. ОАО «Всерос. н.-и. и проектно-конструкт. ин-т электровозостроения» (ОАО «ВЭлНИИ»), 1998. – т. 40. – 348 с., с. 57-72.
   19. Грищенко, А. В. Электрические машины и преобразователи подвижного состава : учебник для студентов учреждений спер.проф. образования / А. В. Грищенко, В. В. Стрекопытов. – М. : Издательский центр «Академия», 2005. – 320 с.
   20. Николаев, А. Ю. Устройство и работа электровоза ВЛ80с : учебное пособие для учащихся образовательных учреждений железнодорожного транспорта, осуществляющих профессиональную подготовку / А. Ю. Николаев, Н. В. Сесявин ; под ред. А. Ю. Николаева. – М. : Маршрут, 2006. – 512 с.
   21. Флора, В. Д. Тяговые электрические двигатели / В. Д. Флора ; под ред. доцента к.т.н. Ю. С. Коробкова. / – Запорожье – Информационная система iElectro, 2011. – 318 с.
   22. Литвинов, А. В. Состояние и перспективы развития подвижного состава с асинхронным тяговым приводом в России. / А. В. Литвинов // Актуальные вопросы транспортной отрасли: проблемы и решения: Материалы Всероссийской научно-практической конференции (Воронеж, 22 ноября 2013 г.). – Воронеж : Руна, 2013. – №1. – с. 30-37.
   23. Коноваленко, Д. В. Опыт отечественного и зарубежного электровозостроения с бесколлекторным тяговым приводом / Д. В. Коноваленко, А. Г. Полуянов // Проблемы транспорта Восточной Сибири : сборник трудов Третьей всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых электромеханического факультета 18–19 апреля 2012 г. – Иркутск : ИрГУПС, 2013. – Часть 1. – с. 87-91.
   24. Кущ, А. В. Комплекс микропроцессорных защит для систем возбуждения турбо- и гидрогенераторов / А.В. Кущ, Б.Ф. Симонов, А.И. Кадышев // Электрические станции. 2011. – № 9. – с. 36-42.
   25. Девликамов, Р. М. Повышение эксплуатационной надежности коллекторно-щеточного узла тяговых двигателей электроподвижного состава железных дорог. : диссертация ... кандидата технических наук : 05.22.07 : защищена 18.05.2007 / Девликамов Рашит Музаферович. – Ростов-на-Дону, 2007. – 151 с.: ил. РГБ ОД, 61 07-5/3632.
   26. Белан, Д. Ю. Анализ отказов тяговых двигателей по причине попадания смазки в остов / Д. Ю. Белан // Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта : сборник науч. статей молодых ученых и аспирантов университета. – Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2009. – вып. №10. – с. 48-52.
   27. Щербатов, В. В. Моделирование теплового состояния тягового электродвигателя для прогнозирования ресурса. / В. В. Щербатов, О. Л. Рапопорт, А. Б. Цукублин // Известия Томского политехнического университета. – Томск. 2005. – т. 308. № 7. – с. 156-159.
   28. Правила ремонта электрических машин электроподвижного состава // под редакцией Е.М. Зубкович. – М. : Транспорт, 1992.
   29. Харламов, В. В. Оценка технического состояния изоляции тяговых электродвигателей подвижного состава / В. В. Харламов, П. К. Шкодун, И. В. Шестаков // Эксплуатационная надежность локомотивного парка и повышение эффективности тяги поездов Материалы второй Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. Омский государственный университет путей сообщения. Омск, 2014. – с. 211-221.
   30. Харламов, В. В. Перспективные разработки в области испытаний асинхронных тяговых двигателей подвижного состава железных дорог / В. В. Харламов, Д. И. Попов, А. В. Литвинов // Повышение энергетической эффективности наземных транспортных систем : Материалы международной научно-практической конференции. Министерство транспорта Российской Федерации, Федеральное агентство железнодорожного транспорта, ОАО «Российские железные дороги», Международная ассоциация транспортных университетов стран Азиатско-Тихоокеанского региона (МАТУ АТР, Омский государственный университет путей сообщения. Омск, – 2014. – с. 255-262.
   31. ГОСТ Р 27.002 – 2009. Надежность в технике. Термины и определения. – Введ. 2009-12-09. – М. : Стандартинформ, 2010. – 32 с.
   32. Попов, A. A. Результаты экспериментального и расчетного определения температур обмоток тягового электродвигателя электровоза / А. А. Попов, Е. Ю. Логинова. – Вестник ВНИИЖТ, 1999. – №6. – с. 34-39.
   33. Копылов, И. П. Справочник по электрическим машинам : в 2 томах / под ред. Б. К. Клокова, И. П. Копылова. – М. : Энергоатомиздат, 1988 – т. 1. – 1988. – 456 с.
   34. Кузнецов, Н. Л. Надежность электрических машин : учебное пособие для вузов / Н. Л. Кузнецов. – М. : Издательский дом МЭИ, 2006. – 432 с.
   35. Котеленец, Н. Ф. Испытания, эксплуатация и ремонт электрических машин : учебник для вузов. / Н. Ф. Котеленец, Н. А. Акимова, М. В. Антонов. – М. : Издательский центр «Академия», 2003. – 384 с.
   36. Смирнов, В. П. Износ изоляции тяговых электрических машин. / В. П. Смирнов, В. В. Лексаков, Д. В. Шарапов, Е. Г. Кармаданов // Наука и техника транспорта, 2012. – № 4. – с. 62-64.
   37. Покровский, С. В. Система управления и диагностики электровоза ЭП10. / под ред. С. В. Покровского. – М. : Интекст, 2009. – 356 с.
   38. Бочаров, Г. В. Магистральные электровозы. Тяговые электрические машины / В. И. Бочаров, Г. В. Василенко, А. Л. Курочка и др. ; под ред. В. И. Бочарова, В. П. Янова. – М. :Энергоатомиздат, 1992. – с. 464. : ил.
   39. Сипайлов, Г. А. Тепловые, гидравлические и аэродинамические расчеты в электрических машинах : учебное пособие. / Г. А. Сипайлов, Д. И. Санников, В. А. Жадан. – М. : Высшая школа, 1989. – 239 с.
   40. Борисенко, А. И. Аэродинамика и теплопередача в электрических машинах. / А. И. Борисенко, В. Г. Данько, А. И. Яковлев. – М. : Энергия, 1974. – 560 с.
   41. Борисенко, А. И. Охлаждение промышленных электрических машин. / А. И. Борисенко, О. Н. Костиков, А. И. Яковлев – М. : Энергоатомиздат, 1983. – 296 с.
   42. Логинова, Е. Ю. Влияние температуры обмоток тягового асинхронного двигателя на алгоритм управления им в передаче локомотива / Е. Ю. Логинова, В. В. Чащин // Транспорт, наука, техника, управление. – 2003. – №4.
   43. Чащин, В. В. Прогнозирование эффективности работы асинхронного тягового привода на тепловозе / В. В. Чащин, Е. Ю. Логинова, В. А. Кофанов // Вестник ВНИИЖТа. – 2005. – №1.
   44. Тихонов, Ф. В. Математическая модель асинхронного тягового электродвигателя ДАТ-470 как теплового объекта / Ф. В. Тихонов // Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов. 2008. – №6.
   45. Тихонов, Ф. В. Разработка методов выбора параметров асинхронного тягового двигателя с учетом теплового состояния обмоток: диссертация канд. тех. наук: 05.14.01 / Тихонов Филипп Владимирович. – М., 2008. – 136 с.
   46. Тихонов, Ф. В. Исследование теплового состояния асинхронного тягового двигателя в эксплуатации / Ф. В. Тихонов // Транспорт: наука, техника, управление. – 2007. – №12. с. 16–19.
   47. Инструкция Министерства путей сообщения департаментов вагонного хозяйства и локомотивов ЦТВР №4099 «Испытание электрических машин подвижного состава на железнодорожном транспорте».
   48. ГОСТ 25000 – 81. Машины электрические вращающиеся. Общие методы испытаний. – Введ. 1987-07-01. – М. : ИПК Издательство стандартов, 2003. – с. 32.
   49. ГОСТ 25941 – 83. Машины электрические вращающиеся. Методы определения потерь и коэффициента полезного действия. – Введ. 1984-01-01. – М. : ИПК Издательство стандартов, 2002. – с. 30.
   50. ГОСТ 11929 – 87. Машины электрические вращающиеся. Общие методы испытаний. Определение уровня шума. – Введ. 1988-01-01. – М. : Издательство стандартов, 1988. – с. 35.
   51. Пат. 2274869 Российская Федерация, МПК G01R 31/34. Способ контроля электротехнического состояния электрических машин / Горелик А. В., Менщиков И. А., Монахов С. Б. ; заявитель и патентообладатель: Российский государственный открытый технический университет путей сообщения Министерства путей сообщения Российской Федерации (РГОТУПС) (RU). – № 2004119900/09 ; заявл. 01.07.2004 ; опубл. в БИ N 11, 20.04.2006.
   52. Пат. 2484490 Российская Федерация, МПК G01R 31/34. Устройство диагностики асинхронных электрических двигателей / Хоменко А. П., Худоногов А. М., Каргапольцев С. К., Коноваленко Д. В. ; заявитель и патентообладатель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ИрГУПС (ИрИИТ)) (RU). – № 2011140171/28 ; заявлен 03.10.2011 ; опубл. в БИ N 16, 10.06.2013.
   53. Пат. 2386114 Российская Федерация, МПК G01K 13/08 G01R 27/02. Способ бесконтактного определения температуры обмотки короткозамкнутого ротора частотно-регулируемого асинхронного двигателя / Вольвич А. Г., Орлов Ю. А., Таргонский И. Л., Щербаков В. Г. ; заявитель и патентообладатель: Открытое акционерное общество «Всероссийский научно- исследовательский и проектно-конструкторский институт электровозостроения» (ОАО «ВЭлНИИ») (RU). – № 2008135802/28 ; заявлен 03.09.2008 ; опубл. в БИ № 10, 10.04.2010.
   54. Patent. US 3629676 A, UNITED STATES PATENT. Traction motor temperature control of locomotive power / Ephraim Max Jr, Smith Earl D. ; заявитель и патентообладатель : Gen Motors Corp. - № CA935905A1 ; заявл. 09.04.1970 ; опубл. 21.12.1971.
   55. Patent. US 5528445 A, UNITED STATES PATENT. Automatic fault current protection for a locomotive propulsion system / Cooke Philip R. (Erie, PA), Laukaitis Joseph A. (Erie, PA) ; заявитель и патентообладатель: General Electric Company ; заявл. 23.09.1994 ; опубл. 18.06.1996.
   56. Patent. US20140062371 A1, UNITED STATES PATENT. Method and system for motor thermal protection/ Roy David Schultz, Jeffrey Daigle, Sudhir Gupta ; заявитель и патентообладатель: Roy David Schultz, Jeffrey Daigle, Sudhir Gupta ; заявл. 06.09.2012 ; опубл. 06.03.2014.
   57. Пат. 2121209 Российская Федерация, МПК6 H02K9/04. Устройство для автоматического регулирования температуры электрической машины / Космодамианский А. С., Луков Н. М. ; заявитель и патентообладатель: Российский государственный открытый технический университет путей сообщения. – № 97102016/09 ; заявлен 11.02.1997 ; опубл. в БИ 1998, № 30, 27.10.1998.
   58. Пат. 2201028 Российская Федерация, МПК7 Н02К9/04, Н02Н7/06. Исполнительно-регулирующее устройство для автоматических систем регулирования температуры обмоток тяговых электрических машин / Космодамианский А. С., Луков Н. М., Алейников И. А. ; заявитель и патентообладатель: Российский государственный открытый технический университет путей сообщения. – № 2000125692/09 ; заявлен 10.09.2002 ; опубл. в БИ 2003, № 8, 20.03.2002.
   59. Авторское свидетельство 748683 (СССР), М. Кл2 Н02К9/04, Н02К11/00. Устройство непрерывного контроля и автоматического регулирования температуры электрической машины / Герасимов А. Г., Луков Н. М. – № 2621358/27-07 ; заявлено – 01.06.1978 ; опубл. в БИ 1980, № 26, 15.07.1980.
   60. Полезная модель 79840 Российская Федерация МПК7 H02H7/06 B60L11/02, Устройство для мониторинга теплового состояния тягового двигателя / Жадан В.А., Сидорук А. М., Хомченко Д. Н., Рапопорт О. Л. ; заявитель и патентообладатель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет (RU). - № 2008129975/22 ; заявлен 21.07.2008 ; опубл. в БИ № 2, 20.01.2009.
   61. Пат. 2478046 Российская Федерация, МПК В60L1/12. Устройство непрерывного температурного контроля и автоматического регулирования нагрузки силового электрооборудования электровоза / Коноваленко Д. В., Мельниченко О. В., Лукьянов Э. В. ; заявитель и патентообладатель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ИрГУПС (ИрИИТ)) (RU). – № 2011132421/11 ; заявлен 01.08.2011 ; опубл. в БИ № 9, 27.03.2013.
   62. Пат. 2256996 Российская Федерация, МПК7 H02K9/04. Автоматическая система регулирования температуры обмоток тяговых электрических машин с электрическим на переменном токе приводом вентилятора / Луков Н. М., Ромашкова О. Н., Космодамианский А. С., Алейников И. А., Попов Ю. В. ; заявитель и патентообладатель: Российский государственный открытый технический университет путей сообщения Министерства путей сообщения Российской Федерации (РГОТУПС) (RU) – № 2003132783/11 ; заявлен 11.11.2003 ; опубл. в БИ № 20, 20.07.2005.
   63. Пат. 2456193 Российская Федерация, МПК B61L25/00, B60L11/02, B60L3/12, B60L9/00, G01K7/00. Устройство для мониторинга теплового состояния и уровня влажности тяговых электрических машин / Комков С. В. ; заявитель и патентообладатель: Закрытое акционерное общество «Созвездие- центр» (RU) – № 2011105324/11 ; заявлен 15.02.2011 ; опубл. в БИ № 20, 20.07.2012.
   64. Филиппов, И. Ф. Теплообмен в электрических машинах: Учебное пособие для вузов / И. Ф. Филиппов. – Л.:Энергоатомиздат, 1986. – 256 с. 65. Бухгольц, Ю. Г. Основы аэродинамических и тепловых расчетов в электромеханике: Учебное пособие для студентов по направлениям: мехатроника и автоматизация, энергетика и электротехника / Ю. Г. Бухгольц, В. А. Тюков, Т. В. Честюнина. – Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2008. – 196 с.
   66. Фисенко, В. Г. Численные расчеты электромагнитных полей в электрических машинах на основе метода конечных элементов: учебное пособие по курсу «Электромагнитные расчеты», по направлению «Электротехника, электромеханика и электротехнологии»/ В. Г. Фисенко. – Моск. энерг. ин-т (МЭИ ТУ). – М. : Изд-во МЭИ, 2002. – 44 с.
   67. Вяльцев, Г. Б. Расчет характеристик электрической машины при помощи известных точек, определенных методом конечных элементов // Г. Б. Вяльцев, А. Ф. Шевченко // «Электротехника, электромеханика и электротехнологии» ЭЭЭ-2009 материалы четвертой научно-технической конференции с международным участием. М-во образования и науки Российской Федерации, Новосибирский гос. технический ун-т, Фак. мехатроники и автоматизации г. Новосибирск, 2009. – с. 53-57.
   68. Зинкевич, О. Метод конечных элементов в технике / О. Зинкевич– М. : Мир, 1975. – 115 с.
   69. Демирчан, К. С. Машинные расчеты электромагнитных полей / К. С. Демирчан, В. Л. Чечурин. – М. : Высш. шк., 1986. – 240 с.
   70. Шевченко, А. Ф. Сравнение возможностей аналитического и численного методов моделирования электрической машины /А. Ф. Шевченко, Г. Б. Вяльцев // Электротехника. 2011. – № 6. – с. 20a-24.
   71. ELCUT. Моделирование двумерных полей методом конечных элементов. Версия 5.10. Руководство пользователя.— СПб.: ООО «ТОР», 2012.— 356 с.
   72. Дубицкий, С. Д. Elcut 5.1 – Платформа разработки приложений анализа полей / С. Д. Дубицкий // ExponentaPro. – 2004. – № 1.
   73. Дубицкий, С. Д. Elcut–инженерный инструмент МКЭ-моделирования / С. Д. Дубицкий, О. Я. Ильина [Электронный ресурс]. Режим доступа http://elcut.ru/publications/dubitsky8.pdf (дата обращения 10.10.2014 г.).
   74. ANSYSIcepak [Электронный ресурс]. Режим доступа http://caeexpert. ru/product/ansys-icepak (дата обращения 10.10.2014 г.).
   75. Филиппов, И. Ф. Основы теплообмена в электрических машинах / И. Ф. Филиппов. – Л.: Энергия, 1974. – 384 с.: ил..
   76. ГОСТ 2582 – 2013. Машины электрические вращающиеся тяговые. Общие технические условия. – Введ. 2015-01-01. – М. :Стандартинформ, 2014. – с. 56.
   77. Филиппов, И. Ф. Вопросы охлаждения электрических машин / И. Ф. Филиппов. – М. ; Л. : Энергия, 1964. – 334 с. : ил.. 78. Брандина, О. В. Тепловые гидравлические и аэродинамические расчеты в электрических машинах : учебное пособие / Е. П. Брандина, О. В. Шелудько. – Л. : СЗПИ, 1991. – 92 с. : ил..
   79. Идельчик, И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / И. Е. Идельчик. – М. : Машиностроение, 1975. – 560 с.
   80. Прандтль, Л. Гидроаэродинамика / Л. Прандтль. – Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2000. – 576 с.
   81. Электровоз грузовой постоянного тока 2ЭС10 с асинхронными тяговыми электродвигателями. Руководство по эксплуатации. Часть 3. Описание и работа. Оборудование SIEMENS. 2ЭС10.00.000.000 РЭЗ. ООО «Уральские локомотивы».
   82. Электровоз грузовой постоянного тока 2ЭС10 с асинхронными тяговыми электродвигателями. Руководство по эксплуатации. Часть 4. Описание и работа. Механическое оборудование и системы вентиляции. 2ЭС10.00.000.000 РЭЗ. ООО «Уральские локомотивы».
   83. Гольдберг, О. Д. Проектирование электрических машин : учебник для вузов / О. Д. Гольдберг, Я. С. Гурин, И. С. Свириденко. – 2-е изд., перераб. – М.: Высшая школа, 2001. – 430 с.
   84. Копылов, И. П. Проектирование электрических машин : учебник для вузов / И. П. Копылов, Б. К. Клоков, В. П. Морозкин, Б. Ф. Токарев; под ред. И. П. Копылова. – 4-е изд., перераб. и доп.. – М.: Высшая школа, 2005. – 767 с. : ил..
   85. Гольдберг, О. Д. Инженерное проектирование и САПР электрических машин : учебник / О. Д. Гольдберг, И. С. Свириденко. – М. : Академия, 2008. – 560 с. : ил..
   86. Находкин, М. Д. Проектирование тяговых электрических машин : учебное пособие / под ред. М. Д. Находкина. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Транспорт, 1976. – 624 с. : ил..
   87. Балагуров, В. А. Проектирование специальных электрических машин переменного тока : учебное пособие / В. А. Балагуров. – М. : Высшая школа, 1982. – 272 с. : ил..
   88. Щуров, Н. И. К определению мощности тягового двигателя троллейбуса с мотор-колесом / Н. И. Щуров, А. М. Головин, В. В. Бирюков // Транспорт: наука, техника, управление. 2009. – № 12. – с. 41-43.
   89. Адлер, Ю. П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю. П. Адлер, Е. В. Маркова, Ю. В. Грановский. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Наука, 1976. – 279 с.
   90. Дорохина, Е. С. Применение метода конечных разностей для определения распределения температуры в изоляции тяговых электрических машин / Е. С. Дорохина, О. Л. Рапопорт, А. А. Голдовская (Хорошко) // Электроника и электрооборудование транспорта. – 2013 – №. 6. – с. 29–30.
   91. Константинова, Л. И. Теория вероятностей и математическая статистика : учебное пособие / Л. И. Константинова; Томский политехнический университет. – Томск : Изд-во ТПУ, 2005. – 139 с. : ил..
   92. Кремер, Н. Ш. Теория вероятностей и математическая статистика : учебник для вузов / Н. Ш. Кремер. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : ЮНИТИ- ДАНА, 2004. – 573 с.
   93. Красовский, Г. И. Планирование эксперимента / Г. И. Красовский, Г. Ф. Филаретов. – Минск : Изд-во Белорусского ГУ, 1982. – 302 с. : ил..
   94. Ивоботенко, Б. А. Планирование эксперимента в электромеханике / Б. А. Ивоботенко, Н. Ф. Ильинский, И. П. Копылов. – М. : Энергия, 1975. – 185 с. : ил..
   95. Грачев, Ю. П. Математические методы планирования эксперимента / Ю. П. Грачев, Ю. М. Плаксин. – М. :ДеЛипринт, 2005. – 296 с.
   96. Гмурман, В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика : учебное пособие / В. Е. Гмурман. – 7-е изд., стер.– М. : Высшая школа, 1999. – 479 с. : ил..
   97. Горлач, Б. А. Теория вероятностей и математическая статистика : учебное пособие / Б. А. Горлач. – СПб. : Издательство «Лань», 2013. – 320 с. : ил..
   98. Налимов, В. В. Логические основания планирования эксперимента / В. В. Налимов, Т. И. Голикова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Металлургия, 1981. – 151 с. : ил..
   99. Радин, В. И. Электрические машины; Асинхронные машины : учебник / В. И. Радин, Д. Э. Брускин, А. Е. Зорохович; под ред. И. П. Копылова. – М. : Высшая школа, 1988. – 328 с.: ил.. – Библиогр.: с. 325.
   100. Хвостов, В. С. Электрические машины; Машины постоянного тока : учебник / В. С. Хвостов; под ред. И. П. Копылова. – М.: Высшая школа, 1988. – 335 с.: ил.. –Библиогр.: с. 333.
   101. Плакс, А. В. Системы управления электрическим подвижным составом : учебник для вузов ж.-д. транспорта / А.В. Плакс. – М. : Маршрут, 2005. – 360 с.
   102. Вяльцев, Г. Б. Расчет характеристик электрической машины при помощи известных точек, определенных методом конечных элементов // Г. Б. Вяльцев, А. Ф. Шевченко // «Электротехника, электромеханика и электротехнологии» ЭЭЭ-2009 материалы четвертой научно-технической конференции с международным участием. М-во образования и науки Российской Федерации, Новосибирский гос. технический ун-т, Фак. мехатроники и автоматизации г. Новосибирск, 2009. – с. 53-57.


Дорохина Екатерина Сергеевна
 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Анализ методов контроля теплового состояния асинхронного тягового электродвигателя при испытаниях и в эксплуатации
 МОНИТОРИНГ ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ АСИНХРОННЫХ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ