Цель: Описание эквивалентного режима ускоренного теплового старения системы изоляции электрических машин для подтверждения ресурса, соответствующего заданным сроку и условиям эксплуатации. Методы: Эквивалентный режим ускоренного теплового старения был определен исходя из правила Монтзингера и опробован при выполнении научно-исследовательской опытноконструкторской работы (НИОКР) по разработке, изготовлению и проведению комплекса стендовых и эксплуатационных испытаний системы изоляции повышенного класса нагревостойкости тепловозного тягового двигателя. Результаты: Выявлена актуальность выполнения НИОКР, вследствие выполнения которой и потребовалась реализация идеи, основанной на утверждении о сокращении ресурса изоляции электрических машин при превышении допустимых нагревов на 8–12 °С к различным видам изоляционных материалов. Представлены преимущества излагаемого метода по отношению к традиционным решениям такой задачи, а также охарактеризованы улучшенные потребительские свойства тягового электродвигателя тепловоза с замененной системой изоляции повышенного класса нагревостойкости. Как правило, экспериментальные испытания и данные опытной эксплуатации являются приемлемой основой для термической оценки электроизоляционных материалов. Однако при этом важно помнить о соблюдении критерия научности и не использовать в анализе результаты испытаний разных типов. На основе мирового опыта диагностики дополнительных параметров изоляции для контроля состояния параметров изоляции определена и практически подтверждена возможность внедрения приборов контроля изоляции серии «Доктор». В совокупности с результатами последующих эксплуатационных испытаний, контроль изоляции при которых проводился также при помощи данных мобильных приборов, утверждается, что после соответствующих исследовательских работ, благодаря мобильным устройствам серии «Доктор», возможно осу ществлять предиктивную аналитику выхода из строя тяговых электродвигателей (ТЭД) в любых условиях эксплуатации. Определено и применено на практике функциональное значение ТЭД. Разработанная специалистами АО «ВНИКТИ» система изоляции класса «H» выполнена в основном на базе изоляционных материалов производства АО «Холдинговая компания “Элинар”», в качестве пропиточного материала применяется компаунд «Элпласт 180 ИД» (АО «Электроизолит») или его аналог «Элком-180» (АО «Холдинговая компания “Элинар”»), для якорных катушек и уравнителей – обмотанный провод ППИПК-2 в полиимидно-фторопластовой изоляции (ГК «Москабельмет»). Практическая значимость: Констатируется, что все стадии изготовления и испытаний, определенные на начальной стадии НИОКР, подтвердили результаты этапов разработки (капитальный ремонт (изготовление) опытных образцов ТЭД с использованием новой системы изоляции по конструкторской документации АО «ВНИКТИ»), а стендовые испытания – типовые характеристики, заданный ресурс и характеристики изоляции при эквивалентном ускоренном тепловом старении, соответствующем сроку работы электродвигателя 20 лет в рядовой эксплуатации на тепловозе, остаточный ресурс элементов системы изоляции натурально вырезанных сегментов якоря, катушек главных и добавочных полюсов. В специализированной лаборатории АО «Холдинговая компания “Элинар”» изготовлен опытный тепловозокомплект ТЭД с исследуемой системой изоляции и осуществлена его установка на две секции магистрального тепловоза 2ТЭ116. Эксплуатационные испытания опытного тепловозокомплекта ТЭД в условиях эксплуатации прошли успешно.
Ключевые слова: Тяговый электродвигатель, изоляция, тепловое старение, остаточный ресурс, дополнительные параметры изоляции, применение приборов серии «Доктор-060М» для контроля изоляции.
Контакты: Prohor_Denis@mail.ru, N_V_grachev@mail.ru
Evaluation of the resource and characteristics of the insulation of traction motors of locomotives by means of accelerated heat aging method D. I. Prokhor, N. V. Grachev
DOI: 10.20295/1815-588X-2021-1-80-94
Objective: An equivalent mode of accelerated thermal aging of the insulation system of electrical machines is described to confi rm the resource corresponding to a given period and operating conditions. Methods: The equivalent mode of accelerated heat aging was determined based on the Montzinger rule and tested in the course of research and development work (R&D) on the development, manufacture and implementation of a set of bench and operational tests of the insulation system of an increased heat resistance class of a diesel locomotive traction motor. Results: The relevance of R&D has been revealed, as a result of which the implementation of the idea was required, based on the statement about the reduction of the insulation resource of electrical machines when the permissible heating is exceeded by 8–12 °С to various types of insulating materials. The advantages of the method presented in the article in relation to traditional solutions of this problem are demonstrated, and also improved consumer properties of the traction electric motor of a diesel locomotive with a replaced insulation system of an increased class of heat resistance are presented. Generally, experimental tests and preliminary operational data are an acceptable basis for thermal evaluation of electrical insulating materials. However, it is important to remember that the scientifi c criterion is met and not to use the results of different types of tests in the analysis. Based on the world experience in diagnostics of additional insulation parameters for monitoring the state of insulation parameters, the possibility of using the “Doctor” series insulation monitoring devices has been determined and practically confi rmed. Together with the results of subsequent operational tests, during which the insulation was also monitored using these mobile devices, it is argued that after carrying out the relevant research work, thanks to the mobile devices of the “Doctor” series, it is possible to carry out predictive analytics of the failure of traction motors (TED) in any operating conditions. The functional value is determined and applied in practice. The “H” class insulation system developed by the specialists of JSC “VNIKTI” is mainly based on insulating materials produced by JSC “Holding Company „Elinar“”; the compound “Elplast 180ID” (JSC “Electroizolit”) or its analogue “Elkom-180” JSC “Holding company „Elinar“”), for anchor coils and equalizers, a wound PPIPK-2 wire in polyimidefl uoroplastic insulation (GC “Moskabelmet”) is used. Practical importance: It is stated that all stages of manufacturing and testing, determined at the initial stage of R&D, confi rmed the results of the development stages (overhaul (manufacture) of prototypes of TED using a new isolation system according to the design documentation of JSC “VNIKTI”). Bench tests have confi rmed typical characteristics, specifi ed resource and insulation characteristics with equivalent accelerated thermal aging corresponding to an electric motor’s service life of 20 years in ordinary operation on a diesel locomotive, residual life of elements of the insulation system of naturally cut armature segments, main and auxiliary poles coils. In the specialized laboratory of JSC “Holding Company „Elinar“”, an experimental TED diesel locomotive set with the investigated insulation system was manufactured and installed on two sections of the mainline diesel locomotive 2TE116. Operational tests of an experimental TED diesel locomotive set under operating conditions were successful.
Keywords: Traction motor, insulation, heat aging, residual life, additional insulation parameters, use of “Doktor-060M” series devices for insulation monitoring.
Contacts: Prohor_Denis@mail.ru, N_V_grachev@mail.ru
