Дослідження процесу інтенсивності зниження пробійної витривалості ізоляції обмоток тягових електричних двигунів

Abstract

Мета роботи: Підвищення експлуатаційної надійності тягового рухомого складу шляхом комплексного дослідження механізмів деградації ізоляції обмоток тягових електричних двигунів (ТЕД) під дією синергетичних експлуатаційних факторів та розробки математичних моделей для прогнозування її залишкового ресурсу, а також визначення закономірностей та механізмів зниження пробійної витривалості ізоляційних конструкцій обмоток тягових електричних двигунів під впливом комплексних експлуатаційних чинників для обґрунтування методів прогнозування їхнього залишкового ресурсу та підвищення надійності рухомого складу. Для досягнення поставленої мети необхідно виконати такі завдання: Проаналізувати структуру та фізико-хімічні властивості сучасних ізоляційних матеріалів класів нагрівостійкості H та C, що застосовуються в обмотках ТЕД. Проаналізувати специфіку експлуатаційних режимів тягових електричних двигунів та класифікувати основні деструктивні чинники, що впливають на стан обмоткової ізоляції. Класифікувати та кількісно оцінити вплив основних деструктивних факторів (електричних, теплових, механічних та навколишнього середовища) на кінетику старіння ізоляції. Дослідити фізико-хімічні та структурні зміни в діелектричних матеріалах, які відбуваються внаслідок теплового, електричного та механічного старіння. Розробити математичну модель зниження електричної міцності (пробійної витривалості) обмоток ТЕД з урахуванням високочастотних перенапруг, зумовлених роботою напівпровідникових перетворювачів частоти. Оцінити вплив сучасних систем частотного регулювання (зокрема, імпульсної напруги з високою крутизною фронту) на інтенсивність розвитку часткових розрядів в ізоляції. Провести експериментальні дослідження та статистичний аналіз (із застосуванням розподілу Вейбулла) напруги пробою ізоляційних конструкцій після різних термінів еквівалентного теплового старіння. Визначити взаємозв’язок між зміною діагностичних параметрів ізоляції (опору, тангенса кута діелектричних втрат, характеристик часткових розрядів) та реальним зниженням її пробійної міцності. Обґрунтувати комплекс діагностичних параметрів та рекомендації щодо впровадження систем безперервного моніторингу стану ізоляції для запобігання раптовим аварійним відмовам ТЕД. Розробити рекомендації щодо вдосконалення системи технічного обслуговування тягових двигунів на основі моніторингу поточного стану ізоляції обмоток.