Россия
Цель: Рассмотреть задачу повышения надежности тяговых электрических машин. Выполнить оценку влияния термомеханических напряжений на срок службы изоляционного материала тяговых электродвигателей. Методы: Основным методом исследования и расчета температурных полей выбран метод конечных элементов, выполненный в программном пакете SolidWorks 2005. Результаты: Результаты показывают, что термомеханические напряжения играют значительную роль во время динамического термического старения системы изоляции обмотки статора. При динамическом изменении температуры изоляционная система испытывает повторяющиеся термомеханические нагрузки, поскольку коэффициенты теплового расширения изоляционных материалов и медных проводников различны. Практическая значимость: Выявлена необходимость дальнейшего изучения фактического теплового состояния электрических машин, которая позволит повысить точность определения температуры, предупредить возможный перегрев в эксплуатации, тем самым продлив ресурс тяговых двигателей, и снизить вероятность внезапных отказов. Разработанные методы определения теплового состояния электрических машин рекомендуются к практическому использованию.
тяговый электродвигатель локомотива, тепловые процессы электрических машин
1. Pan, T.-Y. Thermal cycling induced plastic deformation in solder joints-Part II: Accumulated deformation in through hole joints. IEEE Trans. Compon. Hybrids Manuf. Technol. 1991, 14, 824-832.
2. Li, W.; Zhang, X. Thermal-mechanical failure and life analysis on CBGA package used for great scale FPGA chip. In Proceedings of the International Conference on Electronic Packaging Technology High Density Packaging, Beijing, China, 10-13 August 2009.
3. Yuan, Q.; Endoh, R.; Ima, T.; Kajita, Y.; Luo, Y. Failure mode verification of power IGBT under different thermal stress application conditions in power cycling test environment. In Proceedings of the International Conference on Electronics Packaging and iMAPS All Asia Conference (ICEP-IAAC), Mie, Japan, 17-21 April 2018; pp. 367-370.
4. Pedersen, K.B.; Pedersen, K. Dynamic modeling method of electro-thermo-mechanical degradation in IGBT modules. IEEE Trans. Power Electron. 2016, 31, 975-986.
5. Грищенко А.В., Шрайбер М.А. Термомеханические напряжения в изоляции тяговых электрических машин тепловозов. В сборнике: III Бетанкуровский международный инженерный форум. Сборник трудов в двух томах. Санкт-Петербург, 2021. С. 107-109.
6. Грищенко А.В., Грачев В.В., Базилевский Ф.Ю., Шрайбер М.А. Экспериментальные исследования теплового состояния коллектора ТЭД. В сборнике: Локомотивы. Электрический транспорт. XXI век. Сборник материалов VI Международной научно-технической конференции. посвященной 90-летию со дня рождения доктора технических наук, профессора кафедры "Электрическая тяга" ПГУПС А.В. Плакса. 2018. С. 124-129.
7. Chen W., Nelson C., Thermal stress in bonded joints, IBM Journal of Research and Development, vol. 23, no. 2, pp. 179-188 (1979).
8. Voitto I.J. Kokko, Ageing Due to Thermal Cycling by Start and Stop Cycles in Lifetime Estimation of Hydroelectric Generator Stator Windings, IEEE International Electric Machines & Drives Conference (IEMDC), 2011
9. Dakin T.W., Electrical insulation deterioration treated as a chemical rate phenomenon, Transactions of the American Institute of Electrical Engineers, vol. 67, no. 1, pp. 113-122 (1998).
