Bulletin of scientific research results Bulletin of scientific research results Бюллетень результатов научных исследований 2223-9987 89309 10.20295/2223-9987-2024-03-142-153 Проблематика транспортных систем PROBLEMATIC OF TRANSPORT SYSTEM Проблематика транспортных систем Restoration of the lacquer layer of TEM insulation fingers using a chamber-type infrared heating system Восстановление лакового слоя изоляционных пальцев ТЭД с применением установки инфракрасного нагрева камерного типа Лобыцин Игорь Олегович Lobycin Igor' Olegovich Lobytsin.Igor@vniizht.ru https://orcid.org/0000-0002-6637-3104 Дульский Евгений Юрьевич Dulskiy Evgeny Yuryevich e.dulskiy@mail.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Баранов Николай Алексеевич Baranov Nikolay Alekseevich Baranov.Nikolai@vniizht.ru Кручек Виктор Александрович Kruchek Viktor Aleksandrovich victor.kruchek@yandex.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Акционерное общество «Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта» Россия Railway Research Institute Russian Federation Иркутский государственный университет путей сообщения Иркутск Россия Irkutsk State Transport University Irkutsk Russian Federation Акционерное общество «Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта» Россия Railway Research Institute Russian Federation Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University Saint-Petersburg Russian Federation 03 10 2024 03 10 2024 2024 3 142 153 03 10 2024 https://atjournal.ru/en/nauka/article/89309/view

Цель: на основании углубленного анализа причин повреждения изоляционных пальцев тяговых двигателей электровозов необходимо разработать способ повышения их эксплуатационной надежности. Наиболее эффективным способом получения требуемого результата является применение усовершенствованной технологии восстановления электроизоляционного лакового слоя изоляционных пальцев с использованием терморадиационного нагрева. Реализация перспективной технологии в деповских условиях возможна с применением установки инфракрасного нагрева камерного типа, в блок управления которой заложен наиболее оптимальный режим энергоподвода, определенный в ходе экспериментальных исследований на лабораторной установке комбинированного нагрева. Методы: наиболее значимые результаты работы были получены благодаря экспериментальным исследованиям электрической и механической прочности отвержденного электроизоляционного лакового слоя изоляционных пальцев. Кроме того, в процессе проведения работ по определению оптимального режима энергоподвода применялись методы конечно-элементного моделирования тепловых процессов. Результаты: разработана конструкция лабораторной установки комбинированного инфракрасного нагрева, благодаря которой определен оптимальный режим сушки изоляционных пальцев, заложенный в работу промышленной установки камерного типа для сушки комплекта изоляционных пальцев. Также определена зависимость пробивного напряжения и твердости наружной поверхности изоляционного пальца, связывающая его механические и диэлектрические свойства. Практическая значимость: результаты работы могут быть использованы для совершенствования существующих технологий деповского и заводского ремонта изоляционных пальцев, в частности для создания серии промышленных установок инфракрасного нагрева в сервисные локомотивные депо. Стоит также отметить, что полученная кривая зависимости твердости и пробивного напряжения в перспективе позволит проводить оценку электрической прочности изоляционных пальцев косвенным способом по параметру твердости наружного лакового слоя.

Purpose: based on an in-depth analysis of the causes of damage to the insulating fingers of traction motors of electric locomotives, it is necessary to develop a method for increasing their operational reliability. The most effective way to obtain the desired result is to use an improved technology for restoring the electrical insulating varnish layer of insulating fingers using thermoradiation heating. The implementation of a promising technology in depot conditions is possible with the use of a chamber-type infrared heating unit, the control unit of which contains the most optimal energy supply mode determined during experimental studies on a laboratory combined heating unit. Methods: the most significant results of the work were obtained thanks to experimental studies of the electrical and mechanical strength of the cured electrical insulating varnish layer of insulating fingers, in addition, in the process of determining the optimal energy supply mode, finite element modeling methods of thermal processes were used. Results: a design of a laboratory combined infrared heating unit has been developed, thanks to which the optimal drying mode of insulating fingers has been determined, embedded in the operation of an industrial chamber-type unit for drying a set of insulating fingers. Also, the dependence of the breakdown voltage and the hardness of the outer surface of the insulating finger, linking its mechanical and dielectric properties, was determined. Practical significance: the results of the work can be used to improve existing technologies for depot and factory repair of insulating fingers, in particular, to create a series of industrial infrared heating units in locomotive service depots. It is also worth noting that the obtained curve of the dependence of hardness and breakdown voltage, in the future, will allow assessing the electrical strength of insulating fingers indirectly by the hardness parameter of the outer varnish layer.

 тяговый электродвигатель подвижной состав изоляционные пальцы электроизоляционный лак сушка инфракрасное излучение механические характеристики сушильная камера traction electric motor rolling stock insulating fingers electrical insulating varnish drying infrared radiation mechanical characteristics drying chamber

Тычков А. С., Золкин А. Л., Кремнев К. С. Диагностирование тяговых электродвигателей электровозов с применением средств классификации образов // Наука и образование транспорту: материалы III Всероссийской научно-практической конференции. Самара: СамГУПС, 2010. С. 14–16. Tychkov A. S., Zolkin A. L., Kremnev K. S. Diagnostirovanie tyagovyh elektrodvigateley elektrovozov s primeneniem sredstv klassifikacii obrazov // Nauka i obrazovanie transportu: materialy III Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferencii. Samara: SamGUPS, 2010. S. 14–16. Зеленченко А. П., Коломиец Д. М. Диагностические параметры коллекторно-щеточного аппарата тягового электродвигателя // Электрификация, развитие электроэнергетической инфраструктуры и электрического подвижного состава скоростного и высокоскоростного железнодорожного транспорта: материалы VIII международного симпозиума «Элтранс‑2015». СПб.: ПГУПС, 2017. С. 190–191. Zelenchenko A. P., Kolomiec D. M. Diagnosticheskie parametry kollektorno-schetochnogo apparata tyagovogo elektrodvigatelya // Elektrifikaciya, razvitie elektroenergeticheskoy infrastruktury i elektricheskogo podvizhnogo sostava skorostnogo i vysokoskorostnogo zheleznodorozhnogo transporta: materialy VIII mezhdunarodnogo simpoziuma «Eltrans‑2015». SPb.: PGUPS, 2017. S. 190–191. Харламов В. В., Шкодун П. К., Долгова А. В. Использование математического аппарата теории подобия для оценки износа элементов коллекторно-щеточного узла тягового электродвигателя // Инновационные факторы развития Транссиба на современном этапе: тезисы междунар. науч.-практич. конф., посвящ. 80-летию СГУПСа: в 3-х ч. Новосибирск, 2012. Ч. 1. С. 378–380. Harlamov V. V., Shkodun P. K., Dolgova A. V. Ispol'zovanie matematicheskogo apparata teorii podobiya dlya ocenki iznosa elementov kollektorno-schetochnogo uzla tyagovogo elektrodvigatelya // Innovacionnye faktory razvitiya Transsiba na sovremennom etape: tezisy mezhdunar. nauch.-praktich. konf., posvyasch. 80-letiyu SGUPSa: v 3-h ch. Novosibirsk, 2012. Ch. 1. S. 378–380. Дульский Е. Ю. Научные основы теории упрочнения изоляции электрооборудования тягового подвижного состава тепловым излучением: дисс. … докт. техн. наук. СПб., 2023. 394 с. Dul'skiy E. Yu. Nauchnye osnovy teorii uprochneniya izolyacii elektrooborudovaniya tyagovogo podvizhnogo sostava teplovym izlucheniem: diss. … dokt. tehn. nauk. SPb., 2023. 394 s. Исследование существующих методов сушки увлажненной изоляции тяговых электродвигателей локомотива / М. Ю. Хажеева [и др.] // Известия Петербургского университета путей сообщения. 2024. Т. 21, № 2. С. 508–516. Issledovanie suschestvuyuschih metodov sushki uvlazhnennoy izolyacii tyagovyh elektrodvigateley lokomotiva / M. Yu. Hazheeva [i dr.] // Izvestiya Peterburgskogo universiteta putey soobscheniya. 2024. T. 21, № 2. S. 508–516. Лобыцин И. О., Худоногов И. А., Худоногов А. М. Управление микрошероховатостью в технологии восстановления изоляционных пальцев коллекторных тяговых электродвигателей // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2018. № 4 (60). С. 15–23. Lobycin I. O., Hudonogov I. A., Hudonogov A. M. Upravlenie mikrosherohovatost'yu v tehnologii vosstanovleniya izolyacionnyh pal'cev kollektornyh tyagovyh elektrodvigateley // Sovremennye tehnologii. Sistemnyy analiz. Modelirovanie. 2018. № 4 (60). S. 15–23. Лобыцин И. О. Использование инфракрасного излучения при упрочнении изоляционных конструкций электрооборудования тягового подвижного состава // Известия Петербургского университета путей сообщения. 2020. Т. 17, № 1. С. 108–116. Lobycin I. O. Ispol'zovanie infrakrasnogo izlucheniya pri uprochnenii izolyacionnyh konstrukciy elektrooborudovaniya tyagovogo podvizhnogo sostava // Izvestiya Peterburgskogo universiteta putey soobscheniya. 2020. T. 17, № 1. S. 108–116. Лобыцин И. О., Панков И. А., Худоногов А. М. Исследование твердости лакового слоя изоляционных пальцев тягового электродвигателя локомотива при конвективном и терморадиационном способах сушки // Известия Транссиба. 2021. № 1 (45). С. 11–22. Lobycin I. O., Pankov I. A., Hudonogov A. M. Issledovanie tverdosti lakovogo sloya izolyacionnyh pal'cev tyagovogo elektrodvigatelya lokomotiva pri konvektivnom i termoradiacionnom sposobah sushki // Izvestiya Transsiba. 2021. № 1 (45). S. 11–22. Управление механическими свойствами изоляции элементов крепления щеточного аппарата двигателей постоянного тока в процессе ремонта / И. О. Лобыцин [и др.] // Железная дорога: путь в будущее: сборник материалов I Международной научной конференции аспирантов и молодых ученых (Москва, 28–29 апреля 2022 года). М.: НИИ железнодорожного транспорта, 2022. С. 154–159. Upravlenie mehanicheskimi svoystvami izolyacii elementov krepleniya schetochnogo apparata dvigateley postoyannogo toka v processe remonta / I. O. Lobycin [i dr.] // Zheleznaya doroga: put' v buduschee: sbornik materialov I Mezhdunarodnoy nauchnoy konferencii aspirantov i molodyh uchenyh (Moskva, 28–29 aprelya 2022 goda). M.: NII zheleznodorozhnogo transporta, 2022. S. 154–159. Устройство для контроля электроизоляции лакокрасочных покрытий на проводящей основе / В. И. Вертяев [и др.] // Патентное ведомство СССР. 1972. № 1460954/18-1. Ustroystvo dlya kontrolya elektroizolyacii lakokrasochnyh pokrytiy na provodyaschey osnove / V. I. Vertyaev [i dr.] // Patentnoe vedomstvo SSSR. 1972. № 1460954/18-1. Новая технология ремонта изоляционных пальцев тягового электродвигателя постоянного тока / И. О. Лобыцин [и др.] // Инфраструктура и эксплуатация наземного транспорта. материалы международной студенческой научно-практической конференции: в 2 ч. Ч. 2. 2019. С. 17–21. Novaya tehnologiya remonta izolyacionnyh pal'cev tyagovogo elektrodvigatelya postoyannogo toka / I. O. Lobycin [i dr.] // Infrastruktura i ekspluataciya nazemnogo transporta. materialy mezhdunarodnoy studencheskoy nauchno-prakticheskoy konferencii: v 2 ch. Ch. 2. 2019. S. 17–21. Лобыцин И. О., Дульский Е. Ю., Худоногов А. М. Совершенствование процесса восстановления изоляционных пальцев тяговых электродвигателей // Политранспортные системы: материалы X Международной научно-технической конференции. Новосибирск: СГУПС, 2019. С. 317–321. Lobycin I. O., Dul'skiy E. Yu., Hudonogov A. M. Sovershenstvovanie processa vosstanovleniya izolyacionnyh pal'cev tyagovyh elektrodvigateley // Politransportnye sistemy: materialy X Mezhdunarodnoy nauchno-tehnicheskoy konferencii. Novosibirsk: SGUPS, 2019. S. 317–321.