Анализ тяговых электрических машин

Размещено на http://allbest.ru

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Дальневосточный государственный университет путей сообщения

Кафедра ”Локомотивы”

Контрольная работа

По теме: Анализ тяговых электрических машин

Разработал: Колесник А.А.

студент 151 группы

Руководитель: Новачук Я.А.

Хабаровск

2014

В настоящие время на локомотивах приписки ТЧЭ-9 используют тяговые электродвигатели марки ЭД-118Б. При работе тягового двигателя неизбежно возникают потери энергии, вызывающие нагрев его частей. Нагревание ТЭД зависит от потерь мощности, продолжительности нагрева и интенсивности охлаждения. Нагревание тяговой электрической машины локомотива зависит от величины тока, проходящего через её обмотки. Чем больший ток проходит через ее обмотки, тем сильнее нагреваются ее части. При малом нагреве изоляции ее изоляционные свойства сохраняются долго, а при высоких температурах происходит интенсивный процесс ее старения и потери изоляционных свойств.

В среднем за 10 месяцев 2014 года локомотивными бригадами ежесуточно производит отключение 2-х тяговых электродвигателей эксплуатируемого парка тепловозов. При этом в основном депо Комсомольск в среднем ежесуточно производится смена 2-х колесно-моторных блоков только по неисправности тяговых электродвигателей, что негативно сказывается на содержании эксплуатируемого парка трехсекционных тепловозов в ремонте и эксплуатации. Смена 377 (2013 год - 634) тяговых электродвигателей производилась на следующих видах ремонта:

· техническое обслуживание ТО-3 - 89 ТЭД примерно 24%. (134 ТЭД - 21%)

· текущий ремонт в объеме ТР-1 - 100 ТЭД примерно 26%. (216 ТЭД - 34%)

· на не плановом ремонте - 188 ТЭД примерно 50%. (284 ТЭД - 45%)

Данные в таблице 1 показывают анализ тяговых электродвигателей, смененных в неплановом и плановом порядке (визуальный осмотр, измерение рабочих параметров) показывает, что основной причиной выхода из строя тяговых электродвигателей является:

· низкое сопротивление изоляция якоря и обмотки возбуждения - 187 ТЭД примерно 50%.

· пробой и МВЗ обмотки якоря ТЭД - 50 ТЭД примерно 13%.

На рисунке 1 показана статистика неисправностей тяговых электродвигателей за 2013 и 2014 года. Исходя из диаграммы видно, что в 2014 году значения отказов данных неисправностей значительно меньше по сравнению с 2013 годом.

Таблица 1 - Анализ повреждений тяговых электродвигателей 2014 года

локомотивный электродвигатель ремонт колесный

Основной причиной выхода из строя ТЭД за 10 месяцев 2014/2013 года является низкое сопротивление изоляции якоря и обмотки возбуждения - 187 случаев в 2014 году и 279 случаев в 2013 году, это можно объяснить тем, что с октября 2013 года по апрель 2014 года наблюдалось снижение количества выходов из строя тяговых электродвигателей, по причине низкое сопротивление изоляции якоря и обмотки возбуждения ТЭД.

Рисунок 1 - Диаграмма неисправностей тяговых электродвигателей за 2013/2014 годы

С мая по сентябрь 2014 года наблюдается относительно небольшой рост в связи с тем, что среднемесячная температура окружающей среды с октября по январь месяц значительно ниже, чем с мая по сентябрь, следовательно, ТЭД работают в условиях достаточного охлаждения, без перегревов. С мая месяца среднемесячная температура увеличивается и учитывая тот факт, что еще не все тяговые электродвигатели переведены на летний режим работы можно предположить, что причинной данных неисправностей (низкое сопротивление изоляции якоря и обмотки возбуждения) является работа тяговых электродвигателей под большими нагрузками с недостаточным их охлаждением, что приводит к нагреву изоляции обмоток и преждевременному их старению.

Проведя анализ по выходу из строя ТЭД по пробегу от 0 до 50 тыс.км. от ремонта произведенного в СЛД-88, установлено, что за 10 месяцев 2014 года допущено 23 случаев, из них:

- низкое сопротивление изоляции обмоток якоря - 11 случаев;

- пробой изоляции якоря - 7 случая;

- пробой изоляции выводного кабеля на корпус - 2 случай;

- выработка поверхности коллектора - 2 случай;

- ослабление стеклобандажа - 1 случай.

Возникновение вышеуказанных неисправностей ТЭД вызвано значительным превышением температурного режима их эксплуатации. Максимально допустимые температуры ТЭД ограничены нагревостойкостью изоляционных материалов (для изоляционных материалов класса F предельно допустимая температура составляет: якоря - 140⁰С, полюсов - 155⁰С, коллектора - 95⁰С). Эксплуатация ТЭД с температурами выше допустимых вызывает преждевременное старение изоляции и влечёт за собой выход из строя ТЭД. Нагрев обмоток тяговых электродвигателей сверх допустимой температуры возникает при движении тепловозов со скоростью менее установленной на критических подъёмах, в особенности при следовании с поездами критического веса (более 5600 тонн) и боксовок, вызывающих броски токов.

Исходя, из этого следует, что при перегрузках ТЭД изоляция обмоток теряет влагостойкость, возникают трещины в поверхностном слое изоляции, которые достигают верхних проводников обмотки. В эти трещины изоляции проникает токопроводящая среда и происходит утечка тока через изоляцию. Сопротивление изоляции снижается и становится недостаточным для безопасной работы электрических частей. Электрический пробой изоляции наступает, когда изоляция теряет свою электрическую прочность и происходит короткое замыкание между проводником тока и корпусом (замыкание на корпус, землю) или между витками катушки (межвитковое замыкание).

По результатам вышеизложенного анализа, были выделены основные причины, которые послужили к выходу из строя тяговых электродвигателей:

1. перегрузки при движении со скоростями ниже критических.

2. проследования по боковым путям поездов с тяжелыми весами, следования по удалению.

3. боксование коленных пар.

4. ограничений скорости по предупреждениям перед лимитирующими подъёмами.

5. остановки перед лимитирующими подъемами.

6. недостатки в ремонте и обслуживании.

7. наличие в парке тепловозов имеющих перепробеги от ремонта и технического обслуживания.

Анализ теплового состояния ЭД-118 показывает, что при существующем алгоритме охлаждения наиболее тяжелыми по нагреву обмоток являются режимы 7-9 позиций контроллера (п.к.), когда двигатель работает практически во всем диапазоне изменения тока при значениях расхода воздуха, составляющих 64%-73% номинального. Так, если на 15 п.к. средняя температура обмотки якоря достигает допустимого значения при I=780 А, то на 7 п.к. - при I=710 А. Причем фактические значения температур обмотки могут значительно отличаться от ее средних значений.

На номинальном режиме работы ЭД-118 температура в его обмотках распределяется таким образом, что при I<780 А лимитирующим по нагреву узлом является лобовая часть обмотки якоря. При больших значениях тока и полном возбуждении определяют надежность изоляции верхние витки катушек главного полюса в области межполюсного окна.

Данная система очистки воздуха для охлаждения тяговых электрических машин представляет собой набор сеток разного диаметра. Во время эксплуатации локомотива сетки забиваются грязью, пылью и снегом. Сопротивление воздуха возрастает и охлаждения ТЭД становится не эффективным, вследствие чего приводит к перегреву и в ряде случаев выходу из строя. Поэтому необходимо модернизировать систему охлаждения тяговых электродвигателей, а именно систему очистки воздуха для охлаждения.

Размещено на Allbest.ru