Научная статья на тему 'СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ОБМОТОК СТАТОРА АСИНХРОННОГО ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ТИПА 1ТВ2822 ЭЛЕКТРОВОЗА 2ЭС10 "ГРАНИТ" С ПОМОЩЬЮ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА ТОКА'

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ОБМОТОК СТАТОРА АСИНХРОННОГО ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ТИПА 1ТВ2822 ЭЛЕКТРОВОЗА 2ЭС10 "ГРАНИТ" С ПОМОЩЬЮ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА ТОКА Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
131
23
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ТЯГОВЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ / СТРУКТУРНАЯ МОДЕЛЬ / ОБМОТКА СТАТОРА / ЛОГАРИФМИЧЕСКИЙ СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ / ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Менщиков Игорь Александрович, Космодамианский Андрей Сергеевич, Баташов Сергей Иванович

Статья посвящена совершенствованию методики диагностирования технического состояния асинхронного тягового электродвигателя типа 1ТВ2822 грузового магистрального электровоза серии 2ЭС10 «Гранит». Для диагностирования межвитковой изоляции обмоток статора предложена структурная модель замкнутой асинхронной системы тягового электродвигателя типа 1ТВ2822. Представлены результаты моделирования работоспособного и аварийного режимов функционирования тягового электродвигателя. С помощью цифровой обработки осциллограмм тока обмотки статора получены логарифмические спектрограммы тока статора, графики псевдоспектра мощности логарифмического спектрального компонента тока статора как работоспособного, так и аварийного тягового асинхронного электродвигателя типа 1ТВ2822 с межвитковым замыканием в обмотке статора. На основании анализа графика псевдоспектра мощности, выполненного с помощью цифровой обработки осциллограммы кривой тока в пакете программы MATLAB, представлены логарифмические мощности спектра тока в обмотке статора, служащие для построения бортовой адаптивной системы диагностирования асинхронных тяговых электродвигателей типа 1ТВ2822 электровоза 2ЭС10 «Гранит».

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Менщиков Игорь Александрович, Космодамианский Андрей Сергеевич, Баташов Сергей Иванович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

IMPROVEMENT OF DIAGNOSTICS OF ISOLATION OF STATOR WINDINGS OF ASYNCHRONOUS TRACTION ELECTRIC MOTOR TYPE 1TV2822 OF ELECTRIC LOCOMOTIVE 2ES10 "GRANIT" BY MEANS OF SPECTRAL ANALYSIS OF CURRENT

The article is devoted to improving the methodology for diagnosing the technical condition of an asynchronous traction electric motor of type 1TV2822, a cargo mainline electric locomotive of the 2ES10 "Granit" series. To diagnose the inter-turn isolation of the stator windings, a structural model of a closed asynchronous traction motor system of type 1TV2822 is proposed. The results of modeling the operational mode and emergency mode of operation of a traction electric motor are presented, using digital processing of current waveforms in the stator winding, logarithmic spectrograms of the stator current are obtained, graphs of the pseudo spectrum of the power of the logarithmic spectral component of the stator current as operable, and an emergency traction asynchronous electric motor of type 1TV2822 with an inter-turn circuit in the stator winding.Based on the analysis of the power pseudo spectrum graph performed using digital processing of the current curve waveform in the MATLAB program package, the logarithmic powers of the current spectrum in the stator winding are presented, which serve to build an on-board adaptive system for diagnostics of asynchronous traction electric motors of the type 1TV2822 of the electric locomotive 2ES10 «Granite».

Текст научной работы на тему «СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ОБМОТОК СТАТОРА АСИНХРОННОГО ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ТИПА 1ТВ2822 ЭЛЕКТРОВОЗА 2ЭС10 "ГРАНИТ" С ПОМОЩЬЮ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА ТОКА»

УДК 629.423.31; 681.5.015.8

И. А. Менщиков, А. С. Космодамианский, С. И. Баташов

Российская открытая академия транспорта (РОАТ) Российского университета транспорта, г. Москва,

Российская Федерация

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ОБМОТОК СТАТОРА АСИНХРОННОГО ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ТИПА 1ТВ2822 ЭЛЕКТРОВОЗА 2ЭС10 «ГРАНИТ» С ПОМОЩЬЮ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА

ТОКА

Аннотация. Статья посвящена совершенствованию методики диагностирования технического состояния асинхронного тягового электродвигателя типа 1ТВ2822 грузового магистрального электровоза серии 2ЭС10 «Гранит». Для диагностирования межвитковой изоляции обмоток статора предложена структурная модель замкнутой асинхронной системы тягового электродвигателя типа 1ТВ2822. Представлены результаты моделирования работоспособного и аварийного режимов функционирования тягового электродвигателя. С помощью цифровой обработки осциллограмм тока обмотки статора получены логарифмические спектрограммы тока статора, графики псевдоспектра мощности логарифмического спектрального компонента тока статора как работоспособного, так и аварийного тягового асинхронного электродвигателя типа 1ТВ2822 с межвитковым замыканием в обмотке статора. На основании анализа графика псевдоспектра мощности, выполненного с помощью цифровой обработки осциллограммы кривой тока в пакете программы MATLAB, представлены логарифмические мощности спектра тока в обмотке статора, служащие для построения бортовой адаптивной системы диагностирования асинхронных тяговых электродвигателей типа 1ТВ2822 электровоза 2ЭС10 «Гранит».

Ключевые слова: тяговый электродвигатель, структурная модель, обмотка статора, логарифмический спектральный анализ, частотные характеристики.

Igor A. Menshchikov, Andrey S. Kosmodamianskiy, Sergei. I. Batashov

Russian Open Academy of Transport (ROAT) of Russian University of Transport, Moscow, the Russian Federation

IMPROVEMENT OF DIAGNOSTICS OF ISOLATION OF STATOR WINDINGS OF ASYNCHRONOUS TRACTION ELECTRIC MOTOR TYPE 1TV2822

OF ELECTRIC LOCOMOTIVE 2ES10 «GRANIT» BY MEANS OF SPECTRAL

ANALYSIS OF CURRENT

Abstract. The article is devoted to improving the methodology for diagnosing the technical condition of an asynchronous traction electric motor of type 1TV2822, a cargo mainline electric locomotive of the 2ES10 "Granit" series. To diagnose the inter-turn isolation of the stator windings, a structural model of a closed asynchronous traction motor system of type 1TV2822 is proposed. The results ofmodeling the operational mode and emergency mode of operation ofa traction electric motor are presented, using digital processing of current waveforms in the stator winding, logarithmic spectrograms of the stator current are obtained, graphs of the pseudo spectrum of the power of the logarithmic spectral component of the stator current as operable, and an emergency traction asynchronous electric motor of type 1TV2822 with an inter-turn circuit in the stator winding.Based on the analysis of the power pseudo spectrum graph performed using digital processing of the current curve waveform in the MATLAB program package, the logarithmic powers of the current spectrum in the stator winding are presented, which serve to build an on-board adaptive system for diagnostics of asynchronous traction electric motors of the type 1TV2822 of the electric locomotive 2ES10 «Granite».

Keywords: traction electric motor, simulation model, stator winding, logarithmic spectral analysis, frequency characteristics.

В связи с повышением интенсивности движения на железнодорожном транспорте растут потребности в повышении надежности, безопасности и устойчивости функционирования электроподвижного состава. Наиболее перспективным направлением, призванным удовлетворить эти потребности, является разработка и внедрение на электрическом транспорте железных дорог адаптивных бортовых систем диагностирования технического состояния тяговых

электродвигателей (ТЭД). Основной проблемой в создании адаптивных бортовых систем диагностирования тяговых электродвигателей является сложность идентификации причинно-следственных связей развития дефектов. Степень влияния дефектов на работоспособность тяговых электродвигателей зависит от многих конструктивных, производственных и эксплуатационных факторов, а также от характеристик самого дефекта [1 - 4].

На электрическом транспорте железных дорог существуют несколько методов диагностирования технического состояния асинхронных тяговых электродвигателей (АТЭД), однако каждый из них имеет свои недостатки. Наиболее оптимальным для условий создания бортовых систем диагностики АТЭД является метод измерения и анализа электрических параметров тяговых электродвигателей [1, 2, 8].

Математическая модель асинхронного тягового электродвигателя типа 1ТВ2822 электровоза серии 2ЭС10 «Гранит» в неподвижной системе координат представляет собой пространственные векторы, разложенные по действительной оси а и мнимой оси в [9, 10]:

+

+

Лр ; ¥к =¥яа+

(1)

Запишем эти значения в общее известное уравнение асинхронного тягового электродвигателя с короткозамкнутым ротором. В результате получим систему уравнений:

и - Г1 + Т' кк

— ¥яа - ккР®т¥кр',

кк

Щр - гЧр + - у ¥кр+ ккр®т¥ка;

к

0 - -кккк4а + -1 ¥яа+ + Р®т¥кр

Тк а1

0 - -кККкЧр + 1 ¥кр+ - Р®т¥ка

(2)

3

М -Т РкЯ {Ояа^Зр -0яр!за)

2

Jа^mL - м - М

аи

н-

Система уравнений асинхронного тягового электродвигателя с короткозамкнутым ротором 1ТВ2822 в операторной форме примет вид:

и8а - Г(1 + )Ча Ока - КР®т¥Кр

Т

к

- Г С1 + ) Чр ¥кр+ ккР^т¥ка';

Т

0 - -кККК18а + — С1 + ТКЯ) Ока + Р®т¥кр

Т

(3)

0 - -кТКкЬр + ~С1 + ТКЯ)0кр- Р^тОка

Т

з

М - ^ РкК С0яа18р-0яр18а) JSШm - М - Мн .

и

я

л

где г — ^ Rs + кЯ RR | - приведенное значение активного сопротивления обмотки статора к ак-

Г

тивному сопротивлению ротора;

Т —

Т

2 Л

т т

Т--

5 Т

V ъя J

- приведенное значение индуктивности об-

ь

мотки статора к индуктивности обмотке ротора; кЯ — —т - коэффициент магнитных связей в

ь

обмотке ротора; ТЯ — — - постоянная времени обмотки ротора; Ща и и8р (В) - напряжение

Я

питания обмотки статора по действительной оси а и по мнимой оси в; 18аи Цр (А) - токи в

обмотке статора по действительной оси а и по мнимой оси в; ¡¡(Ом) - активное сопротивление обмотки ротора; Ц/^ и у/Яр (Гн) - потокосцепление обмотки ротора по действительной оси

а и по мнимой оси в; Т (Гн) - приведенная индуктивность обмотки статора; СОт (рад/с) - угловая частота вращения ротора; р - число пар полюсов тягового электродвигателя; М (Нм) - электромагнитный момент асинхронного тягового электродвигателя; Мн (Нм) - момент нагрузки на валу асинхронного тягового электродвигателя; 3 (кг) - момент инерции на валу асинхронного тягового электродвигателя; 5 - скольжение ротора асинхронного тягового

Т

электродвигателя; т^— — (с) - приведенная постоянная времени обмотки статора.

г

На основании системы уравнений (3) математической моделиасинхронного тягового электродвигателя предложена структурная модель асинхронного тягового электродвигателя типа 1ТВ2822 электровоза 2ЭС10 «Гранит» в программе МА^АВ^тиНпк [5 - 7, 9] (рисунок 1).

Исходными данными для разработки структурной модели асинхронного электродвигателя являлись паспортные данные тягового электродвигателя типа 1ТВ2822 и значения рассчитанных коэффициентов математического моделирования в неподвижной системе координат в операторной форме [3, 5, 9, 10].

Для моделирования диагностического процесса асинхронного тягового электродвигателя типа 1ТВ2822 задавались параметры расчета в соответствии с таблицами 1 и 2.

Амгпкпуда приошкк

Рисунок 1 - Структурная модель работоспособного асинхронного тягового электродвигателя типа 1ТВ2822 электровоза 2ЭС10 «Гранит»

Для оперативного выявления межвиткового замыкания в обмотках статора тягового электродвигателя типа 1ТВ2822 авторами предлагается использовать методику спектрального анализа тока, позволяющую из логарифмической спектрограммы тока вычислить значения мощности логарифмических спектральных компонентов тока в обмотках статора на различных частотных гармониках тока, разложенных в ряд Фурье и чувствительных к повреждению меж-витковой изоляции, что увеличивает достоверность и селективность диагностирования опасных отказов.

Это обусловлено тем, что каждому виду повреждения соответствуют своя характерная гармоника частоты тока статора и логарифмическая мощность компонента тока.

В структурной модели асинхронного тягового электродвигателя типа 1ТВ2822 задавались следующие параметры в соответствии с паспортными данными на тяговый электродвигатель типа 1ТВ28222 электровоза 2ЭС10 «Гранит»: номинальная часовая мощность 1050 кВт; номинальное напряжение в цепи обмотки статора ином = 335 В; сопротивление обмотки статора г = 0,01253 Ом; индуктивность обмотки статора Ь = 0,000226 Гн; сопротивление обмотки ротора Гг = 0,012310м; индуктивность обмотки ротора 1г = 0,000226 Гн; индуктивность цепи намагничивания 1т =0,0002225Гн; номинальный момент вращения Мн = 11,141 кНм; номинальная частота вращения ротора п = 900 об/мин; номинальная частота тока статора ^ - 9930 Гц; КПД - 0,93[1].

Коэффициенты структурной модели тягового электродвигателя типа 1ТВ2822 работоспособного тягового электродвигателя 1ТВ2822 представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Коэффициенты структурной модели тягового электродвигателя типа 1ТВ2822

Коэффициент г Гя kя

Единица измерения Ом С С - Гн

Значение коэффициента 0,0244 0,00908 0,0183 0,9845 0,0002197

Значения амплитуды гармоник тока обмотки статора и начальная фаза тока работоспособного тягового электродвигателя 1ТВ2822 представлены в таблице 2.

Так как осциллограмма кривой тока симметрична относительно оси абсцисс, то при разложении такой кривой в ряд Фурье будут отсутствовать постоянная составляющая и четные гармоники тока, т. е. они будут равны нулю, поэтому осциллограмма кривой тока в обмотке статора будет раскладываться только на нечетные гармоники ряда Фурье. Осциллограмма тока в обмотке статора работоспособного тягового электродвигателя 1ТВ2822 показана на рисунке 2.

<

£ бо 1

£ 40

и

си

Ё 20 з ю

а 0

|

2 -20 I

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

1Г *40

Е

| '60

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1.0 Время (с)

Рисунок 2 - Осциллограмма тока в обмотке статора работоспособного тягового электродвигателя 1ТВ2822

Изображение осциллограммыкривойтока статора работоспособного асинхронного тягового электродвигателя 1ТВ2822 (см. рисунок 2) можно записать рядом Фурье:

10) = 64,97 + щ) + 20,76 sm(3аt + щ3) +10,28 sm(5аt + щ5),

(4)

где а = 408,4 рад/с - угловая частота тока якоря первой гармоники; 3а = 1225,2 рад/с - угловая частота тока якоря третьей гармоники; 5а = 2042 рад/с - угловая частота тока якоря пятой гармоники.

Для анализа осциллограммы тока в цепи обмотки статора работоспособного АТЭД используем логарифмическую спектрограмму тока в зависимости от времени (рисунок 3).

400 350 300 250 200 150

100 50

I [

----1----_1__

I I

___

|--------

I

¡&.1-»

I

50

о

-50 -100 -150 -200 -300

О 0.1 0.2

0,3

0.4 0,5 Время, с

0,7 СГЙ 0,9 1,0

Рисунок 3 - Логарифмическая спектрограмма тока статора работоспособного тягового асинхронного электродвигателя типа 1ТВ2822

На рисунке 4 представлен график мощности логарифмического псевдоспектра тока статора работоспособного асинхронного тягового электродвигателя типа 1ТВ2822.

140

I 120

I 100 |в 80 I а 30

га В

0 Ц 40 ? о

1 20 а>

ЕЗ о

о.

* -20 -40

1 1 1 1 т н 1 1 -1- 1 Г 1 -Г" 1 т 1 1 1 ! 1 Н 1 1 1 1

Т ~1 1 ¡ Г" т \ 1 1

Т 1 1 1 1 1 1 ¡~ ! I

\---— [ 1 1 ^ ——— 1 1 1 1 --1 — 1

~ "К ~ "1 -------Н _ 1 1 а 1 ---1— 1 1 1 — + _ 1 _1 - {

{ Г 1 Т 1 1 1 1 1 1 1 1 , ;

0,5 1,0

15 2,0 Частота, кГц

2,5

3,0 3,5 4,0

Рисунок 4 - График псевдоспектра мощности логарифмического спектрального компонента тока статора работоспособного асинхронного тягового электродвигателя типа 1ТВ2822

На основе анализа логарифмической спектрограммы тока статора работоспособного тягового асинхронного электродвигателя типа 1ТВ2822 установлено, что логарифмическая спектрограмма тока имеет равномерную мощность по всей площади спектра. В логарифмическом псевдоспектре тока статора работоспособного асинхронного тягового электродвигателя можно выделить частотные составляющие, которые рассчитываются в пакете программы МА^АВ (ртшю и ), их можно записать в виде комплексных

векторов частот:

0,35 3,5 0 0,42 3,65 0 2,0 3,82 0

W (/) =

(5)

На основании расчета можно сделать вывод о том, что максимальный уровень логарифмического псевдоспектра тока статора 30 db соответствует частоте гармоники тока статора -0,35 кГц, на частоте гармоники тока 0,42 кГц уровень логарифмического спектра соответствует 30db, на частоте гармоники тока 3,5 кГц уровень логарифмического спектра соот-

ветствует 30db, на частоте гармоники тока 3,65 кГц уровень логарифмического спектра соответствует 30db, на частоте гармоники тока 3,82 кГц уровень логарифмического спектра соответствует 20 db.

Для исследования аварийного режима работы тягового асинхронного электродвигате-лятипа 1ТВ2822 с межвитковым замыканием обмотки статора в структурной модели задавались следующие параметры: номинальное линейное напряжение в цепи обмотки статора ином = 335 В; для моделирования межвиткового замыкания в обмотках статора активное сопротивление уменьшалось до значения к = 0,00125 Ом; индуктивность обмотки статора Ъ = 0,000226 Гн; сопротивление обмотки ротора Гг = 0,01231 Ом; индуктивность обмотки ротора 1г = 0,000226 Гн; номинальный момент вращения ротора Мн устанавливался в пределах 11,14 кНм; частота переменного тока f = 9930 Гц (рисунок 5).

В таблице 2 представлены коэффициенты структурной модели аварийного тягового электродвигателя типа 1ТВ2822.

Таблица 2 - Коэффициенты структурной модели аварийного тягового электродвигателя типа 1ТВ2822

Коэффициент г Г, Тя kя I

Единицы измерения Ом С С - Гн

Значение коэффициента 0,0236 0,0183 0,0183 0,995 0,0002197

100 ео 60 40 20 о -20 -40 -60 -80 ■100

I

-к—¡—1Г" !—

ч

\

ТТЛ

i

-ЦЛ1-1- Г

а 1 л 1

—Н—/—I—н—/—

I / 1 ■

____

____!_

■ I , .

Г—I---Т/|"'

____!____\____I__

! I 1 _I_I__—

т

■V 11

!

1 1 1 ■ -I----у-----1----\---

_ /¡\___|___^

I /| I I

-Ь_____!____

|—Л

! "Т! ТТ"Т! Т

|----1----1---1~Г - г

'—7~{——1~г~\

\ \ \! Л 1

-и--/—'—И----'—

/ 1 1 ---— - 4 Ц*---и - ~

I I ' I -1---

О 0,1 0,2 0,3

0.4 0,5 Время, с

0,6 0,7 0.8 0,9 1,0

Рисунок 5 - Осциллограмма тока в обмотке статора аварийного тягового электродвигателя 1ТВ2822

Значения амплитуды гармоник тока обмотки статора и начальная фаза тока аварийного тягового электродвигателя 1ТВ2822 с межвитковым замыканием изоляции обмотки статора представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Значения амплитуды гармоник тока обмотки статора и начальная фаза тока аварийного режима функционирования тягового электродвигателя 1ТВ2822

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Номер гармоники 1 3 5 7 9 11 13 15 17 9

Амплитуда тока, А 79,81 16,56 8,114 5,389 4,053 3,241 2,695 2,295 2,028 1,8

Начальная фаза тока, рад -90 -7,57 176,4 -2,17 178,5 -0,88 179,9 0,04 -179,2 0,43

Изображение кривой осциллограммы тока статора аварийного асинхронного тягового электродвигателя 1ТВ2822 можно записать рядом Фурье:

I ^) = 79,8Ып(а + +16,56 эт(3 + щ) + 8,114 + у/5), (6)

где а = 408,4 рад/с - угловая частота тока якоря первой гармоники; 3а = 1225,2 рад/с - угловая частота тока якоря третьей гармоники; 5а = 2042 рад/с - угловая частота тока якоря пятой

гармоники. Логарифмическая спектрограмма тока якоря аварийного тягового двигателя с повреждением межвитковой изоляции обмотки статора представлена на рисунке 6.

400

0 0,1 0.2 0,3 0,4 0,5 0,6 0Т7 0,8 0,9 1,0 Время, с

Рисунок 6 - Логарифмическая спектрограмма тока якоря аварийного асинхронного тягового двигателя

На рисунке 7 представлен график мощности логарифмического псевдоспектра тока статора аварийного асинхронного тягового электродвигателя типа 1ТВ2822.

£

£

§ Ф

О. Ил £

о Ш С Й

о

а.

>

80

60

40

20

-20

-40

I |

I 1

___.___(____

------------------

I

I I

I I

" X |\ 1 ( I

- + —II I

I X.

.

I i

I 1 __|_

|

I |

I

1—*

I

I

4---

I

|

! I

]_

|

!

\

т

/

_

0,5

1,0 1,5

2.0

2,5 3.0 3.5 4,0

Частота, кГц

Рисунок 7 - График мощности логарифмического псевдоспектра тока статора аварийного асинхронного тягового электродвигателя типа 1ТВ2822

Аварийный тяговый электродвигатель типа 1ТВ2822 с межвитковым замыканием в обмотке статора имеет колебания магнитного потока в воздушном зазоре и большой размах амплитуд мгновенных значений тока. На основе анализа логарифмической спектрограммы тока статора аварийного тягового асинхронного электродвигателя типа 1ТВ2822 установлено, что логарифмическая спектрограмма тока имеет неравномерную мощность по всей площади спектра.

В логарифмическом псевдоспектре тока статора аварийного асинхронного тягового электродвигателя можно выделить частотные составляющие, которые рассчитываются в пакете программы МА^АВ (ртшю и ), их можно записать в виде комплексных

векторов частот:

W (/) =

0,47 0,32 4,0

0,4

3,76 4,3

(7)

На основании расчета можно сделать вывод о том, что максимальный уровень логарифмического псевдоспектра тока статора 20 db соответствует частоте гармоники тока статора 0,32 кГц, на частоте гармоники тока статора 0,47 кГц уровень логарифмического спектра соответствует 20 db, на частоте гармоники тока 3,76 кГц уровень логарифмического спектра

соответствует 40 db, на частоте гармоники тока 4,3 кГц уровень логарифмического спектра соответствует 50 db.

В расчетах используются АТЭД типа 1ТВ2822 мощностью 1050 кВт с суммарной наработкой за 2020 г. более 27 000 ч исходя из одного работающего АТЭД на электровозе серии 2ЭС10 «Гранит».

Использование предлагаемой методики диагностирования межвитковой изоляции обмоток статора асинхронного тягового электродвигателя позволяет на ранних стадиях выявлять дефекты изоляции обмотки статора асинхронного тягового электродвигателя.

Преимуществами данной методики являются невысокаяя стоимость оборудования диагностирования асинхронного тягового электродвигателя в реальных условиях эксплуатации, возможность удаленного мониторинга состояния изоляции обмотки статора АСТД, отсутствие необходимости преждевременного вывода асинхронного тягового электродвигателя в ремонт [3 - 5, 9, 10].

Предложенная в статье методика диагностирования изоляции обмоток статора асинхронных тяговых электродвигателей электровозов позволяет анализировать и выявлять опасные отказы асинхронных тяговых электродвигателей при длительной эксплуатации.

Таким образом, реализация на практике методики анализа логарифмических спектральных составляющих тока статора асинхронного тягового электродвигателя позволяет сократить трудозатраты на поиск неисправностей АТЭД; выявить дефекты изоляции обмотки статора асинхронного тягового электродвигателя на начальных стадиях их развития; обеспечить эффективное планирование ремонтных работ по фактическому состоянию АТЭД; свести к минимуму возможности возникновения аварий.

Список литературы

1. Электровоз грузовой постоянного тока 2ЭС10 «Гранит» с асинхронными тяговыми электродвигателями : руководство по эксплуатации. - Екатеринбург : Конструкторско-иссле-довательский центр ОАО«СТМ», 2009. - 98 с. - Часть 1. - Текст : непосредственный.

2. Стратегия научно-технологического развития холдинга «РЖД» на период до 2025 года и на перспективу до 2030 года (Белая книга). - Москва : ОАО «РЖД», 2015. - 128 с. - Текст : непосредственный.

3. Хамидов, О. Р. Математическое моделирование асинхронных тяговых электродвигателей локомотивов с короткозамкнутым ротором / О. Р. Хамидов. - Текст : непосредственный // Бюллетень результатов научных исследований. - 2019. - № 1. - С. 41-47.

4. Космодамианский, А. С. Повышение надежности тяговых и вспомогательных электроприводов локомотивов / А. С. Космодамианский, В. И. Воробьев, А. А. Пугачев, А. С. Самотканов. - Текст : непосредственный // Эксплуатационная надежность подвижного состава : материалы междунар. науч.-практ. конф. - Омск : НИИТКД, 2013. -С. 105-111.

5. Менщиков, И. А. Кепстральный анализ диагностических параметров электромеханических систем электропоезда переменного тока серии ЭР9Т / И. А. Менщиков, С. И. Баташов. -Текст : непосредственный // Электроника и электрооборудование транспорта - 2018. - № 6. -С. 9-13.

6. Харламов, В. В. Применение нейронной сети для оценки технического состояния тяговых электродвигателей локомотивов в технологическом процессе ремонта / В. В. Харламов, П. К. Шкодун, А. С. Огневский. - Текст : непосредственный // Инновационные проекты и технологии машиностроительных производств : сборник трудов конференции. - Омск : Омский гос. ун-т путей сообщения, 2015. - С. 39-45.

7. Менщиков, И. А. Интеллектуальная бортовая система автоматизированного контроля и диагностирования силовых цепей электровоза переменного тока серии ЭП1 / И. А. Менщиков. - Текст : непосредственный // Современные проблемы железнодорожного

транспорта: материалы междунар. науч.-практ. конф. - Москва : Российский университет транспорта, 2019. - С. 131-141.

8. Шантаренко, С. Г. Совершенствование технологической готовности технического обслуживания и ремонта тягового подвижного состава : специальность 05.22.07 «Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация» : диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Шантаренко Сергей Георгиевич ; Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск, 2006. - 419 с. - Текст : непосредственный.

9. Хамидов, О. Р. Современные методы и средства диагностирования асинхронных тяговых электродвигателей локомотивов : монография / О. Р. Хамидов. - Ташкент: Tafakkurqanoti, 2020. - 200 с - Текст : непосредственный.

10. Герман-Галкин, С. Г. Matlab&Simulink. Проектирование мехатронных систем на ПК / С. Г. Герман-Галкин. - Санкт-Петербург : КоронаВек, 2011. - 368 с. - Текст : непосредственный.

References

1. Electric freight locomotive DC 2ES10 with asynchronous traction motors.Operation Manual, part 1. Design and Research Center of JSC «STM» 2009, 98 p.

2. The strategy of scientific and technological development of the Russian Railways holding for the period up to 2025 andfor the future up to 2030 (White Paper). Moscow: JSC Russian Railways Publ., 2015, 128 p.

3. Khamidov O. R. Mathematical modeling of asynchronous traction electric motors of locomotives with a short-circuited rotor [Matematicheskoe modelirovanie asinkhronnykh tiagovykh el-ektrodvigatelei lokomotivov s korotkozamknutym rotorom]. Biulleten' rezul'tatov nauchnykh issle-dovanii - Bulletin of the results of scientific research, 2019, no. 1, pp. 41 - 47.

4. Kosmodamiansky A. S., Vorobyev V. I., Pugachev A. A., Samotkanov A. S. Improving the reliability of traction and auxiliary electric drives of locomotives [Povyshenie nadezhnosti tiagovykh i vspomogatel'nykh elektroprivodov lokomotivov]. Ekspluatatsionnaia nadezhnost' podvizhnogo sostava : materialy mezhdunar. nauch.-prakt. konf. (International scientific and practical conference "Operational reliability of rolling stock"). - Omsk: NIITKD, 2013, vol. 1, pp. 105 - 111.

5. Menshchikov I. A. Kepstral analysis of diagnostic parameters of electromechanical systems of alternating current electric train seriER9T [Kepstral'nyi analiz diagnosticheskikh parametrov el-ektromekhanicheskikh sistem elektropoezda peremennogo toka serii ER9T]. Elektronika i elektrooborudovanie transporta - Electronics and electrical equipment of transport, 2018, no. 6, pp. 9 - 13.

6. Kharlamov V. V., Shkodun P. K., Ognevsky A. S. The use of a neural network to assess the technical condition of traction electric motors of locomotives in the technological process of repair [Primenenie neironnoi seti dlia otsenki tekhnicheskogo sostoianiia tiagovykh elektrodvigatelei lokomotivov v tekhnologicheskom protsesse remonta]. Innovatsionnye proekty i tekhnologii mashi-nostroitel'nykh proizvodstv : sbornik trudov konferentsii (Proceedings of the conference "Innovative projects and technologies of machine-building industries"). - Omsk, 2015, vol. 1, pp. 39 - 45.

7. Menshchikov I. A. The onboard system of automated control and diagnostics of power circuits of an electric locomotive of the EP1 series is intelligent [Intellektual'naia bortovaia sistema avtoma-tizirovannogo kontrolia i diagnostirovaniia silovykh tsepei elektrovoza peremennogo toka serii EP1]. Sovremennye problemy zheleznodorozhnogo transporta: materialy mezhdunar. nauch. -prakt. konf. (Modern problems of railway transport: materials of International scientific). - Moscow, 2019, vol. 1, pp. 131 - 141.

8. Shantarenko S. G. Sovershenstvovanie tekhnologicheskoi gotovnosti tekhnicheskogo obslu-zhivaniia i remonta tiagovogopodvizhnogo sostava (Improvement of technological readiness of technical maintenance and repair of traction rolling stock). Doctor's thesis, Omsk, OSTU, 2006, 419 p.

9. Khamidov O. R. Sovremennye metody i sredstva diagnostirovaniia asinkhronnykh tia-govykh elektrodvigatelei lokomotivov [Modern methods and means of diagnosing asynchronous traction electric motors of locomotives]. Tashkent, Tafakkurqanoti Publ., 2020, 200 p.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

10. Herman-Galkin S. G. Matlab&Simulink. Proektirovanie mekhatronnykh sistem na PK (Matlab& Simulink. Design of mechatronic systems). Saint Petersburg: Korona Vek Publ., 2011, 368 p.

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

Менщиков Игорь Александрович

Российская открытая академия транспорта (РОАТ) Российского университета транспорта.

Часовая ул., д. 22/2, стр. 1, г. Москва, 125315, Российская Федерация.

Кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Тяговый подвижной состав», РОАТ.

Тел. +7(906)153-32-11.

E-mail: igormenshikov55@yandex.ru

КосмодамианскийАндрей Сергеевич

Российская открытая академия транспорта (РОАТ) Российского университета транспорта.

Часовая ул., д. 22/2, стр. 1, г. Москва, 125315, Российская Федерация.

Доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Тяговый подвижной состав», РОАТ.

Тел. +7(909)915-72-63.

E-mail: askosm@mail.ru

Баташов Сергей Иванович

Российская открытая академия транспорта (РОАТ) Российского университета транспорта.

Часовая ул., д. 22/2, стр. 1, г. Москва, 125315, Российская Федерация.

Кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Тяговый подвижной состав», РОАТ.

Тел. +7(905)572-13-79.

E-mail: s.batashov61@mail.ru

БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ

Менщиков, И. А. Совершенствование диагностирования изоляции обмоток статора асинхронного тягового электродвигателя типа 1ТВ2822 электровоза 2ЭС10 «Гранит» с помощью спектрального анализа тока / И. А. Менщиков, А. С. Космодамианский, С. И. Баташов. - Текст : непосредственный // Известия Транссиба. - 2021. - № 3 (47). - С. 51 - 60.

INFORMATION ABOUT THE AUTHORS

Menshchikov Igor Aleksandrovich

Russian Open Academy of Transport (ROAT) of Russian University of Transport.

Chasovaya str., 22/2, p. 1, Moscow, 125315, the Russian Federation.

Ph. D. in Engineering, Associate Professor of the department "Traction rolling stock", ROAT.

Phone: +7(906)153-32-11.

E-mail: igormenshi-kov55@yandex.ru

Kosmodamianskiy Andrey Sergeevich

Russian Open Academy of Transport (ROAT) of Russian University of Transport.

Chasovaya str., 22/2, p. 1, Moscow, 125315, the Russian Federation.

Doctor of Sciences in Engineering, Head of the department "Traction rolling stock", ROAT.

Phone: +7(909)915-72-63.

E-mail: askosm@mail.ru

Batashov Sergey Ivanovich

Russian Open Academy of Transport (ROAT) of Russian University of Transport.

Chasovaya str., 22/2, p. 1, Moscow, 125315, the Russian Federation.

Ph. D. in Engineering, Associate Professor of the department "Traction rolling stock", ROAT.

Phone: +7(905)572-13-79.

E-mail: s.batashov61@mail.ru

BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION

Menshchikov I. A., Kosmodamiansky A. S., Batashov S. I. Improvement of diagnostics of isolation of stator windings of asynchronous traction electric motor type 1TB2822 electric locomotive 2ES10 "Granite" using spectral analysis of current. Journal Of Transsib Railway Studies, 2021, no. 3 (47), pp. 51 - 60 (In Russian).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.