Антиплагиат Кукуренчук (1231318)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

10.06.2016АнтиплагиатУважаемый пользователь!Обращаем ваше внимание, что система Антиплагиат отвечает на вопрос, является ли тот или иной фрагменттекста заимствованным или нет. Ответ на вопрос, является ли заимствованный фрагмент именно плагиатом, ане законной цитатой, система оставляет на ваше усмотрение. Также важно отметить, что система находитисточник заимствования, но не определяет, является ли он первоисточником.Информация о документе:Имя исходного файла:Имя компании:Комментарий:Тип документа:Имя документа:Дата проверки:Модули поиска:Текстовыестатистики:Индекс читаемости:Неизвестные слова:Макс. длина слова:Большие слова:DIplomKU27.docДальневосточный гос. Университет путей сообщенияКукуренчук Дмитрий АнатольевичКнигаРазработка технологии контроля температуры нагревания частей тяговыхэлектродвигателей в эксплуатации10.06.2016 03:29Кольцо вузов, Диссертации и авторефераты РГБ, Интернет (Антиплагиат),Дальневосточный гос. Университет путей сообщения, Цитированиясложныйв пределах нормыв пределах нормыв пределах нормыИсточникСсылка на источникКоллекция/модуль поискаДоля Доляввотчёте тексте[1] 2015­РОАТ­ТЭ­Анохин ...Кольцо вузов7.54% 7.54%[2] Оленцевич, Дмитрий А...http://dlib.rsl.ru/rsl01004000000/rsl01004707000/rsl01004707...Диссертации иавторефератыРГБ6.22% 6.3%[3] Диагностика силовых ...http://www.bibliofond.ru/view.aspx?id=539597Интернет(Антиплагиат)4.58% 5.52%http://dlib.rsl.ru/rsl01003000000/rsl01003389000/rsl01003389...Диссертации иавторефератыРГБ0.17% 4.44%[5] Пояснительная записк...Кольцо вузов0.09% 4.38%[6] Источник 6http://p6.ru/referats/files98980537/16/240­1193.zipИнтернет(Антиплагиат)0%4.35%[7] Источник 7http://referat­monster.ru/online/13/6137.htmlИнтернет(Антиплагиат)0%4.35%[8] Источник 8http://referat­monster.ru/online/13/6107.htmlИнтернет(Антиплагиат)0%4.35%[9] Послеремонтные испыт...http://knowledge.allbest.ru/transport/3c0b65635b3ad68b4d53a8...Интернет(Антиплагиат)3.59% 3.59%[10] Инструкция по охране...http://www.rplbg.com/RegulatoryDocuments/Instrukcija­po­oxra...Интернет(Антиплагиат)0.06% 3.29%http://dlib.rsl.ru/rsl01004000000/rsl01004120000/rsl01004120...Диссертации иавторефератыРГБ0.99% 2.8%[12] 2015­РОАТ­ТЭ­Юмангул...Кольцо вузов0.41% 2.39%[13] Межотраслевые правил...http://www.kadrovik.ru/docs/p.mintruda.pr.minenergo05.01.01....Интернет(Антиплагиат)0.08% 2.19%[14] Дульский, Евгений Юр...http://dlib.rsl.ru/rsl01007000000/rsl01007528000/rsl01007528...Диссертации иавторефератыРГБ1.55% 2.14%[15] Смирнов, Валентин Пе...http://dlib.rsl.ru/rsl01002000000/rsl01002802000/rsl01002802...Диссертации иавторефератыРГБ0.05% 2.04%[16] 2015­РОАТ­ТЭ­ПищулинКольцо вузов0.48% 2%[17] Устройство и ремонт ...http://bibliofond.ru/view.aspx?id=667582Интернет(Антиплагиат)0.39% 1.85%[18] PDF (7/8)http://www.usurt.ru/ru/data/index1/files/20_2_1/009_5_16_1.p...Интернет(Антиплагиат)1.79% 1.79%[19] Полный текст диссерт...http://www.omgups.ru/diss/dis_dulskii_e_yu.pdf#1Интернет(Антиплагиат)0.23% 1.6%[20] info. labview. rukov...http://inethub.olvi.net.ua/ftp/library/share/homelib/spec128...Интернет(Антиплагиат)1.51% 1.51%[21] Серебряков, Александ...http://dlib.rsl.ru/rsl01000000000/rsl01000300000/rsl01000300...Диссертации иавторефератыРГБ0.12% 1.48%[22] Лыткина, Екатерина М...http://dlib.rsl.ru/rsl01005000000/rsl01005020000/rsl01005020...Диссертации иавторефератыРГБ0.08% 1.39%[23] Экономическая эффект...http://bargu.by/2983­ekonomicheskaya­effektivnost­apk.htmlИнтернет(Антиплагиат)1.33% 1.33%[24] Иванов, Владимир Ник...http://dlib.rsl.ru/rsl01007000000/rsl01007519000/rsl01007519...Диссертации иавторефератыРГБ0.07% 1.28%[25] Расчёт экономической...http://coolreferat.com/%D0%A0%D0%B0%D1%81%D1%87%D1%91%D1%82_...

Интернет(Антиплагиат)[4] Герцен, Николай Теод...[11] Гамаюнов, Иван Серге...[26] Головаш, Анатолий Но...http://dlib.rsl.ru/rsl01004000000/rsl01004665000/rsl01004665...Диссертации иавторефератыРГБ[27] Проблемы и перспекти...http://ngiei.ru/data/problemy_i_persrectivychh.pdfИнтернет(Антиплагиат)http://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23053144&repNumb=11.17% 1.17%1.06% 1.14%0%1.14%1/2010.06.2016Антиплагиат[28] Демина, Юлия Алексан...http://dlib.rsl.ru/rsl01004000000/rsl01004980000/rsl01004980...Диссертации иавторефератыРГБ0%1.1%[29] Повышение функционал...http://elib.altstu.ru/elib/books/Files/pv2004_01/pdf/257Smir...Интернет(Антиплагиат)0%1.08%[30] сборник материаловhttp://www.omgups.ru/conf/10­11_11_2011/artcls.pdfИнтернет(Антиплагиат)0.09% 1.06%[31] Козявин, Александр А...http://dlib.rsl.ru/rsl01003000000/rsl01003394000/rsl01003394...Диссертации иавторефератыРГБ0%1%[32] Источник 32http://www.vibrotek.com/russian/articles/sovrsost/Интернет(Антиплагиат)0%0.98%[33] Довгий_Инновационный...Кольцо вузов0%0.97%[34] Аржаткина, Мария Сер...http://dlib.rsl.ru/rsl01006000000/rsl01006746000/rsl01006746...Диссертации иавторефератыРГБ0.19% 0.93%[35] ЭЛЕКТРОВОЗ МАГИСТРАЛ...http://www.studmed.ru/docs/document36993?view=21Интернет(Антиплагиат)0.76% 0.76%[36] Внедрение станции ис...http://vunivere.ru/work12094Интернет(Антиплагиат)0.74% 0.74%[37] Система удаленного у...http://knowledge.allbest.ru/physics/3c0b65625a3bd68a4c53a895...Интернет(Антиплагиат)0.73% 0.73%[38] 2015­РОАТ­ТЭ­ШабашовКольцо вузов0.41% 0.71%[39] Разуваева Т (восстан...Кольцо вузов0.45% 0.7%[40] Козлов, Николай Алек...http://dlib.rsl.ru/rsl01005000000/rsl01005507000/rsl01005507...Диссертации иавторефератыРГБ0%0.69%[41] Семенов, Дмитрий Але...http://dlib.rsl.ru/rsl01006000000/rsl01006738000/rsl01006738...Диссертации иавторефератыРГБ0%0.67%[42] Коноваленко, Даниил ...http://dlib.rsl.ru/rsl01003000000/rsl01003322000/rsl01003322...Диссертации иавторефератыРГБ0%0.63%[43] Пилипенко, Александр...http://dlib.rsl.ru/rsl01006000000/rsl01006705000/rsl01006705...Диссертации иавторефератыРГБ0.07% 0.62%[44] Грищенко, Марина Але...http://dlib.rsl.ru/rsl01004000000/rsl01004877000/rsl01004877...Диссертации иавторефератыРГБ0.01% 0.57%[45] Автаев, Михаил Алекс...http://dlib.rsl.ru/rsl01003000000/rsl01003343000/rsl01003343...Диссертации иавторефератыРГБ0.38% 0.47%[46] Фоменко, Валентин Ко...http://dlib.rsl.ru/rsl01004000000/rsl01004574000/rsl01004574...Диссертации иавторефератыРГБ0.04% 0.42%[47] СОЛДАТОВ.docxДальневосточныйгос. Университет 0.18% 0.32%путей сообщения[48] Источник 48Цитирования[49] Андреев БЖД ч.2.docДальневосточныйгос. Университет 0%путей сообщения0.21%[50] Бабенко_УП.docДальневосточныйгос. Университет 0%путей сообщения0.21%[51] Укрепление оползнево...Дальневосточныйгос. Университет 0%путей сообщения0.21%[52] Игнатенко_УП+.docДальневосточныйгос. Университет 0%путей сообщения0.2%[53] Диссертация Буняевой...Дальневосточныйгос. Университет 0.02% 0.14%путей сообщения[54] УП_Доронина.docДальневосточныйгос. Университет 0%путей сообщения0.13%[55] диссертации­201312 2...Дальневосточныйгос. Университет 0%путей сообщения0.12%[56] ПОВЫШЕНИЕ КОЭФФИЦИЕН...Дальневосточныйгос. Университет 0%путей сообщения0.12%[57] Су Да ­ Особ­ти разв...Дальневосточныйгос. Университет 0%путей сообщения0.12%[58] ДИССЕРТАЦИЯ _ ДОРОНИ...Дальневосточныйгос. Университет 0%путей сообщения0.12%[59] Разработка тестера д...Дальневосточныйгос. Университет 0.09% 0.09%путей сообщения[60] Низамов Максим Адийе...Кольцо вузов0%0.09%[61] Исмаилов, Шафигула К...Диссертации иавторефератыРГБ0%0.08%http://dlib.rsl.ru/rsl01002000000/rsl01002635000/rsl01002635...0.16% 0.26%[62] АвторефератДальневосточныйгос. Университет 0.02% 0.07%путей сообщения[63] ДИАГНОСТИКА КОЛЕСНЫХ...Дальневосточныйгос. Университет 0%путей сообщенияhttp://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23053144&repNumb=1Дальневосточныйгос. Университет0.06%2/2010.06.2016[64] 1.pdfАнтиплагиатгос. Университет 0%путей сообщения0.05%Оригинальные блоки: 62.11% Заимствованные блоки: 37.73% Заимствование из "белых" источников: 0.16% Итоговая оценка оригинальности: 62.27% http://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23053144&repNumb=13/2010.06.2016АнтиплагиатМинистерство транспорта Российской Федерации[30]Федеральное агентство [12]железнодорожного транспортаФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО [1]ОБРАЗОВАНИЯ«ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»Кафедра « Локомотивы»К ЗАЩИТЕ ДОПУСТИТЬЗаведующий кафедрой__________А.К. [47]Пляскин«___»__________2016 г.РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ НАГРЕВАНИЯ ЧАСТЕЙ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ В ЭКСПЛУАТАЦИИПояснительная записка к дипломному проектуДП 23.05.03.12.153.ПЗСтудент гр.153 Д.А. [47]КукуренчукРуководитель(профессор, д.т.н., профессор) Ю.А. ДавыдовКонсультант по безопасностижизнедеятельности(профессор, д.т.н., профессор) В.Д. КатинКонсультант по экономике(доцент, к.э.н., доцент) О.Б. ЛазареваНормоконтроль(доцент, к.т.н.) Ю.С. КабалыкХабаровск – 2016ABSTRACTIn this diploma project will be represented the development of technology of control of temperature of heating of parts of traction electric motors. Theinsulation temperature was elected as measured quantity, because the determinant of implications is overheating, which leads to reliability weakness ofinsulation costruction. The technology is noncontact in relation to insulation and meets all requirements of operation. The developmen could allow to preventexpensive repairs of electrical machines and would give the chance to proofread the modes of train­guiding, that would be followed by increasing of between­repairs run.СОДЕРЖАНИЕВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………...... 7 1 АНАЛИЗ НЕИСПРАВНОСТЕЙ ТЭД В ЭКСПЛУАТАЦИИ...……………….. 8 1.1 Анализ надежноститяговых электродвигателей электровозов серии «ЕРМАК»……………………………………………………………………..... 8 1.2 Основные факторы и причины выходаиз строя изоляции обмотоктяговых электродвигателей электровозов…..……………………………….. 16 2 АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИИ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ.………… 202.1 Конструкция и описание работы тяговых двигателей пульсирующего тока НБ­514……………………………………………………………………. 20 2.2 Материалыприменяемые в изоляции……………………………………. 28 3 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СРЕДСТВ И МЕТОДОВ ДИАГНОСТИКИ ИЗОЛЯЦИИ.……………………………………………………………………… 34 3.1 Стационарные железнодорожные методы диагностики изоляции……. 34 3.1.1 Контроль изоляциипо ее сопротивлению……………………….... 34 3.1.2 Испытание изоляции с помощью повышенного напряжения….... 35 3.1.3 Определение влажностиизоляции……………………………….... 36 3.1.4 Нахождение места пробоя изоляции полюсных катушек накорпус[9]…………………………………………………………………….... 38 3.1.5 [16] Использование комплексной системы контроля качестваэлектромашинного цеха (КСК­ЭМЦ[26])……………………………………. 40 3.2 Методы применяемые на трансформаторах, производственных и транспортных электрическихмашинах……………………………………... 42 3.3 Бортовые железнодорожные методы контроля………………................ 47 4 ТЕХНОЛОГИЯ КОНТРОЛЯТЕМПЕРАТУРЫ ИЗОЛЯЦИИ ТЯГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ НБ­514…………………………………………………………….. 50 4.1 Компоненты устройства и иххарактеристики………………………….. 51 4.1.1 Инфракрасные стационарные термометры (пирометры)……….. 52 4.1.2 Измерительный контроллер(аналого­цифровойпреобразователь)……………………………………..……………………. 54 4.1.3 Блок питания……………………………………………………….. 56 4.1.4 Остальныекомпоненты……………………………………………. 57 4.2 Компоновка устройства…………………………………………………... 57 4.3 Электрическая схема устройстваконтроля температуры …………….. 62 5 ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ………………………………………….. 66 5.1 Среда программированияLabVIEW……………………………………. 66 5.2 Алгоритм работы программы …………………………………………... 67 6 ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИПРИ ВНЕДРЕНИИ ТЕХНОЛОГИИ КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ИЗОЛЯЦИИ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ………………………………………………………….. 74 6.1Понятие экономического эффекта……..................................................... 74 6.2Методика расчета экономической эффективности …………………….. 75 6.3 Основные показатели экономической эффективностивнедренияновой техники [25]………………………………………………………………… 76 6.4 Расчет расходов на изготовление устройства…………………………… 77 6.5 Расчет экономическойэффективности от внедрения новогоустройства……………………………………………………………………... 83 7 БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА ПРИ ДИАГНОСТИКЕ ИЗОЛЯЦИИ ТЯГОВЫХЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ………………………………………………………… 87 7.1 Обеспечение безопасности труда при диагностике изоляции тяговыхэлектродвигателей……………………………………………......................... 87 7.2 Критерии электробезопасности…………………………………………. 94ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………... 98 Список использованных источников…………………………………................ 100[59]Уменьшенные копии демонстрационных листов……………..…………….…. 102ВВЕДЕНИЕСтатистические данные по надежности узлов и деталей оборудования электровозов показывают, что большая часть отказовприходится на тяговые [11]электродвигатели.Наиболее важным и уязвимым звеном тяговых электрических машин, особенно в отношении перегревов, являются их обмотки. Трудоемкостьтекущего, среднего и капитального ремонта обмоток составляет от 30 до 70 % общего объема работы. В свою очередь, в обмотках наиболеененадежным элементом является изоляция. Системный анализ причин отказов тяговых электродвигателей указывает на совокупность факторов,приводящих к снижению надежности, обусловленных в основном перегревом обмоток полюсов, якоря, тепловым и электрическим пробоем изоляции,вызванным, как следствие, и отсутствием многомерных систем температурного контроля.http://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23053144&repNumb=14/2010.06.2016АнтиплагиатЦелью данной квалификационной работы является разработка технологии контроля температуры нагревания частей тягового электродвигателя вэксплуатации, где основным контролируемым узлом двигателя будет изоляция обмоток. Данная технология является бесконтактной по отношению кизоляции и удовлетворяет требованиям эксплуатации. Сохранение и визуализация значений температур даст обслуживающему персоналу четкоепредставление о тепловом состоянии обмотки возбуждения, коллектора и частиобмотки якоря, а в случае возникновения перегрева персонал будет иметь возможность принять срочные меры по устранениюнеисправности, предупредив тем самым дорогостоящий ремонт электрической машины. [18]Т��к же по этим данным в дальнейшем можно будет корректировать режимы ведения поезда. Визуальная сигнализация даст возможностьисключить аварийные режимы работы тяговых электродвигателей и увеличить межремонтные пробеги.1 АНАЛИЗ НЕИСПРАВНОСТЕЙ ТЭД В ЭКСПЛУАТАЦИИВ данном разделе будет произведен анализ неисправностей, а так же приведены основные факторы и причины выхода из строя изоляции1.1 Анализ надежности тяговых электродвигателей электровозов серии «ЕРМАК»Качество тяговых электродвигателей представляет собой наборсвойств, определяющих их пригодность для эксплуатации. Надежность является важнейшим технико­экономическим показателемкачества любого [12]агрегата, в том числе тягового электродвигателя, определяющим егоспособность безотказно работать с неизменными техническими характеристиками в течение заданного промежутка времени приопределенных условиях эксплуатации. [12]Нынешнее экономическое положение, в котором работает железнодорожный транспорт, ставит первоочередной задачей эффективное использованиелокомотивного парка и поддержание необходимого уровня его эксплуатационной надежности [11]. Отказы тяговых электродвигателей причиняютдостаточно большой материальный убыток. Наиболее уязвимой частью тяговых электродвигателей являются их обмотки. Трудоемкость текущего,среднего и капитального ремонта обмоток составляет от 30 до 70 % общего объема работы [6]. В свою очередь, в обмотках наиболее ненадежнымэлементом является их изоляция.В соответствии с ГОСТ Р 27.002­2009 [11] «ресурс» трактуется как суммарная наработка ТЭД от начала его эксплуатации или ее возобновленияпосле ремонта до перехода в предельное состояние. Предельное состояние электродвигателя соответствует состоянию, при котором его дальнейшаяэксплуатация недопустима. Критерий предельного состояния определяется совокупностью признаков, устанавливаемых нормативной и техническойдокументацией. Выход за допустимые значения любого из признаков подразумевает предельное состояние, потерю работоспособности,исчерпывание ресурса и создает угрозу безопасности. Ресурс двигателя может быть определен только после того, как наступил отказ или достигнутопредельное состояние. Пока эти события не произошли, можно говорить только о прогнозировании этих величин с большей или меньшейвероятностью. ТР или ТО позволяют частично или полностью восстанавливать ресурс, вернуть ТЭД в работоспособное состояние. Поэтому дляпрогнозирования ресурса нужно иметь значения во времени, определяющие предельное состояние параметров тягового электродвигателя.Оценка технического состояния и определение надежности локомотивов в эксплуатации возможны исключительно на основе анализа надёжности электровозов, который [24]показывает, что одним из самых повреждаемых узлов являются [22]тяговые электродвигатели.По итогам 1 квартала 2016 года (ООО «ТМХ­Сервис») на ДВЖД количество неисправностей с тяговыми двигателями составило 376 случаев всравнении с аналогичным периодом 2015 года 257 случаев, увеличение на 119 случаев или 46 %, что отражено в таблице 1.1 и показано нарисунке 1.1.Таблица 1.1 – Распределение неисправностей ТЭД по узлам за 1 квартал 2015 и 2016 годаУзел 2016 2015 Щеточный аппарат тягового двигателя пульсирующего тока 218 164 Коллектор тягового двигателя пульсирующего тока 86 42 Якорьтягового двигателя пульсирующего тока 4 29 Остов тягового двигателя пульсирующего тока 8 0 Дополнительные полюса тягового двигателяпульсирующего тока 11 2 Главные полюса тягового двигателя пульсирующего тока 15 2 Моторно­якорный якорный подшипник тягового двигателяпульсирующего тока 3 1 Якорь тягового двигателя постоянного тока 12 4 Компенсационная обмотка тягового двигателя пульсирующего тока 3 1Окончание таблицы 1.1Щеточный аппарат тягового двигателя постоянного тока 2 2 Дополнительные полюса тягового двигателя постоянного тока 8 2 Выводная коробкатягового двигателя постоянного тока 2 0 Коллектор тягового двигателя постоянного тока 2 0 Кран главного резервуара 1 0 Выводная коробкатягового двигателя пульсирующего тока 1 0 Остов тягового двигателя 0 4 Удерживающая катушка выключателя быстродействующего 0 1 Главныеполюса тягового двигателя постоянного тока 0 1 Круговой огонь по коллектору (ст.кл.) 0 1 Силовые контакты электропневматического контакторасиловой цепи 0 1Рисунок 1.1 – Распределение неисправностей ТЭД по узлам за 1 квартал 2015 и 2016 годаПри разложении неисправностей по видам получилось, что наибольшее количество неисправностей допущено по эксплуатационной ипроизводственной причине, что отражено в таблице 1.2 и показано на рисунке 1.2.Таблица 1.2 – Распределение неисправностей ТЭД по видам за 1 квартал 2015 и 2016 годаГруппа 2016 2015 +/­ % Эксплуатационная 175 99 76 76,77% Производственная 192 148 44 29,73% Деградационная 2 4 ­2 50,00%Технологическая 1 1 0 0,00% Конструктивная 5 2 3 150,00%Рисунок 1.2 – Распределение неисправностей ТЭД по видам за 1 квартал 2015 и 2016 годаРаспределение числа неплановых ремонтов по видам оборудования электровозов показано на рисунке 1.3, по предоставленным данным филиалаООО «ТМХ­СЕРВИС» «Дальневосточный» за 12 месяцев 2013­2014гг.Рисунок 1.3 – Распределение числа неплановых ремонтов по видам оборудования электровозов за 2013 и 2014 годаНаибольшее количество неплановых ремонтов по электровозам за 12 месяцев 2014 года допущено по причине выхода из строя следующегооборудования:­ электрическая аппаратура (23 % от общего количества);­ пневматическое оборудование (17,5 % от общего количества);­ тяговые электродвигатели (14 % от общего количества).Непредвиденное обслуживание электровозов ООО «ТМХ­СЕРВИС» «Дальневосточный» за 12 месяцев 2015 года в сравнении с 12 месяцами 2014года представлено на рисунке 1.4.Рисунок 1.4 – Непредвиденное обслуживание электровозов за 12 месяцев 2015 года в сравнении с 12 месяцами 2014 годаБольшинство отказов в эксплуатации приходится на тяговые электродвигатели грузовых электровозов.Это объясняется увеличением в последние годы нагрузок на грузовые электровозы. Данные анализа технического состояния приписного парка электровозов ОАО «РЖД» в [2]период с 1980 года по 2015 год показывают, что среднийвес поездов [11]увеличился на 20–30 %. Из­за этого возросло количество отказов тяговых электродвигателей (в период с 1999 года по 2015 год произошлоувеличение в 3,3 раза). Можно сказать, что это косвенно подтверждает резкий рост числа поврежденных тяговых двигателей. Приблизительно 50 %тяговым двигателям требуется ремонтКР не по пробегу, а по состоянию, из­за [2]повреждений, связанных с межвитковыми замыканиями якоря и катушек полюсов,пробою изоляции [11]якорных обмоток и катушек полюсов.В [12]настоящее время рабочий парк грузовых электровозов состоит в основном из электровозов серии «ЕРМАК» [11].http://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23053144&repNumb=15/2010.06.2016АнтиплагиатЭти электровозы считаются современными, но на них используются тяговые электродвигатели пульсирующего тока, применяемые так же и на болеестарых электровозах ВЛ85, поэтому проблема с конкретными неисправностями перешла и на электровозы серии «ЕРМАК» [6].По электровозам серии 2ЭС5К, 3ЭС5К за период 12 месяцев 2012 года, установлено 1371 заходов электровозов на неплановый ремонт. В сравнениис тем же периодом 2011 года, произошло 267 случая заходов, что говорит о увеличении количества заходов на неплановый ремонт в 5,2 раза.Втаблице 1.3 представлены сведения по отказам электровозов по сериям.Таблица 1.3 – Распределение отказов по сериям электровозов за 2012 г.Серияэлектровоза 2[14]ЭС5К 2х2ЭС5К 3ЭС5К Количествоотказов 228 467 676 Итого 1371[19]Как показывает анализ, одной из наиболее ярко выраженных причин выхода из строя тяговых электродвигателей является пробой изоляции(таблица 1.4). Это говорит о сложных условиях эксплуатации тяговых электродвигателей: перегрузки, коммутационные перенапряжения,увлажнение и т.д. [11]. Большое количество отказовТЭД из­за пробоя изоляции наблюдается во [2]время перепада температур, так как сильно увеличивается вероятность увлажнения обмоток вследствие попадания влаги в электродвигатель.Поскольку изоляция является наиболее уязвимым и дорогостоящим звеном в тяговом электродвигателе, задаче повышения её ресурсапредоставляется большое внимание [6]. Примерно 35 % отказов тяговых электродвигателей приходится на лобовые части обмоток якоря.Показан (рисунок 1.5) участок характерного локального нарушения изоляции лобовой части якорной обмотки ТЭД НБ­514 со стороныпротивоположной коллектору.Рисунок 1.5 – Участок нарушенной изоляции на лобовой части обмотки тягового электродвигателяТаблица 1.4 – Распределения отказов элементов ТЭД типа НБ­514Б электровозов серии «ЕРМАК» [14] за 2011 и 2012 годХарактер повреждений 2011 год 2012 год [19]Пробой изоляции и МВЗ якоря 39 54 Повреждение МЯП 38 47 Повреждения остова(трещина) 14 17 Пробой и МВЗ обмоток ДП 14 14 Пробой и МВЗ обмоток ГП 12 19 Повреждение соединений между ГП, ДП, КО 11 15Проникновение смазки в остов 10 16 Задир коллектора 9 11 Ослабление подшипникового щита. 7 13 Низкая изоляция якоря 6 11Повреждение выводов ГП, ДП, КО 4 6 Ослабление ДП 4 6 Биение якоря 4 6 Оплавление пластин коллектора 3 10 Выплавлениепетушков 3 7 Повреждение выводных кабелей ТЭД 3 6 Повреждение перемычек траверсы 3 6 Разрушение бандажа якоря 2 10Повреждение перемычек между [14]щёткодержателями 2 5 [19]Излом вала якоря 2 3 Пробой и МВЗ КО 1 3 Ослабление сердечникаГП 0 0 Заклинивание траверсы 0 0 Прочие повреждения 18 22 МВЗ – межвитковое замыкание; МЯП – моторно­якорныеподшипники; ДП – дополнительные полюса; ГП – главный полюс; КО – [14]компенсационная обмотка[19]Восстановление изоляции тяговых электродвигателей НБ­514 проводится при деповском ремонте (ТР­3) времонтных депо через каждые 500 тыс. км пробега электровозов серии «ЕРМАК». В [14]действительности эта цифра намного меньше и приблизительно равна 350 тыс. км [11].Анализ надежности тяговых электродвигателей НБ­514 по электровозам серии «ЕРМАК» продемонстрировал повышенную уязвимость изоляции отвоздействия внешних причин, что говорит о низком качестве современных методов и средств диагностики изоляционных конструкций. Все этоприводит к снижению межремонтных пробегов до восстановительных работ при деповском ремонте (ТР­3) для тяговых электродвигателей НБ­514приблизительно на 150 тыс. км.Увеличение надежности и продление ресурса тяговых электродвигателей – задача разносторонняя и требует комплексного решения. Соответственновыделяют следующие пути решения задачи: улучшение конструкции ТЭД; модернизация действующих ТЭД и внедрение систем диагностики;улучшение технологии защиты от аварийных режимов [6].1.2 Основные факторы и причины выхода из строя изоляции обмоток тяговых электродвигателей электровозовВ условиях эксплуатации электровозов на изоляцию электродвигателей воздействует множество внешних факторов [11], которые со временемприводят к деградации структуры и ухудшению диэлектрических свойств изоляции. Такими факторами являются:– температурные перепады (от – 50 до + 40 оС);– вибрационные механические воздействия;– переувлажнение изоляции;– запыленность;– внутренние перенапряжения;– грозовые перенапряжения.Приведенные факторы приводят к физическому старению изоляции. Считается, что в некоторых случаях последствия старения изоляции возможноустранить при восстановительных ремонтах. Но, в основном, изменения свойств изоляции носят необратимые последствия и заканчиваются пробоем[11].Работа тяговых электродвигателей при больших перепадах температур усугубляется быстрыми изменениями скоростей движения [12]электровозов, которые приводят к изменениям нагрузок на электродвигатели, что вызывает изменение частоты вращения, толчки и механическуювибрацию. Значительные нагрузки приводят к перегреву якорных обмоток, обмоток возбуждения и как следствие тепловой деградации изоляции [6].Так же перегреву обмоток способствует неравномерное распределение охлаждающего воздуха внутри электродвигателя [11].Неправильные режимы управления электровозами приводят к боксованию колесных пар и перегрузке тяговых двигателей, следствием чего являетсяповреждения якоря электродвигателя и обмоток возбуждения. Обмотка главных и добавочных полюсов повреждается также в результате попаданиявлаги в остов через плохие уплотнения и ослабленные крепления полюсных катушек на сердечниках. Динамические нагрузки отрицательно влияютна работу щеточно­коллекторного узла, что в итоге приводит к повышенному искрению под щетками, нарушению коммутации и как следствиеобразованию кругового огня, который вызывает выплавление коллекторных пластин и перегрев обмоток якоря. Перегрев обмоток ТЭД приводит ктому, что изоляция становится жесткой и хрупкой, летучие материалы вещества изоляции испаряются, вследствие чего она теряет электрическуюпрочность.Сильный вред изоляции приносит влага вкупе с теплой [6]. Впитывание изоляцией влаги снижает её объемное и поверхностное сопротивления, врезультате чего растет угол диэлектрических потерь и уменьшается электрическая прочность. Важным является то, что переувлажненные фрагментыизоляции обладают значительной диэлектрической проницаемостью, а в менее увлажненных фрагментах изоляции резко возрастает напряженность. [19]Это вызывает межвитковые замыкания и пробои.Главной причиной наличия влаги в электродвигателе НБ­514 является несовершенная система вентиляции (рисунок 1.6) [11], обусловленная тем, что обмотки лобовых частей [14]якоря находятся в конце пути охлаждающего воздушного потока, поэтому воздух успевает нагреваться до того момента, как достигнет этих участковобмотки [11].http://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23053144&repNumb=16/2010.06.2016АнтиплагиатРисунок 1.6 – Образование конденсированной влаги при осуществлении вентиляции ТЭД типа НБ­514[14]Если тяговый электродвигатель снаружи располагается под действием пониженных температур, то в зоне его задней прижимной шайбы начинаетконденсироваться влага, и при остановке двигателя это приводит к переувлажнению лобовой части обмотки.Также конденсации влаги способствует постановка электровоза в теплое помещение с непрогретыми до этого электродвигателями во время низкихтемператур вне помещения.Проникновение влаги в изоляцию лобовых части обмоток также объясняется несовершенством конструкции. Рабочаячасть обмотки укладывается в пазы и предохраняется от радиального [19]смещения клиньями из (стекло­) текстолита, в этихместах изоляция наиболее защищена от проникновения влаги [6]. [14]Изоляция же в лобовых частях обмотки не имеет подобной защиты и поэтому подвержена образованию на ней влаги (рисунок 1.7).Рисунок 1.7 – Участкипроникновения влаги в паз из­за несовершенства конструкции обмоток якоря электродвигателя НБ­514: 1, 2 – зоны возможногопроникновения влаги[14]Все это в конечном итоге приводит к межвитковому замыканию и пробою изоляции.Возможное повреждение изоляции может происходить из­за вибрационных перегрузок, влияющих на ТЭД. Причинами вызывающими эти перегрузкимогут быть силы механического и электрического происхождения [11].Достаточно вредное воздействие на изоляцию оказывают химически активные вещества: щёлочи, кислоты и их ангидриды, находящиеся вокружающей среде. Разрушение изоляции также вызывают масла и пары растворителей. Пыль, находящаяся в окружающем воздухе, оказывает наизоляцию абразивное воздействие.Все эти негативные факторы могут действовать на изоляцию в параллельном направлении, взаимно стимулируя друг друга.2 АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИИ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙВ данном разделе будет рассмотрена конструкция тяговых электродвигателей пульсирующего тока, а так же материалы из которых изготавливаетсяизоляция.2.1 Конструкция и описание работы тяговых двигателей пульсирующего тока НБ­514Тяговые двигатели НБ­514 являются двигателями пульсирующего тока и предназначеныдля преобразования электрической энергии, получаемой из контактной сети, в механическую, передаваемую с вала тяговогодвигателя на колесную пару электровоза.[17]Техническая характеристика тяговых электродвигателей представлена в таблице 2.1.Таблица 2.1 – Техническая характеристика тяговых электродвигателей НБ­514Наименование показателя Значение Номинальный режим работы часовой продолжительный [35]Номинальная мощность, кВт 820 765 Номинальное напряжение, В 1000 Номинальный ток якоря, А 870 810 Номинальная частота вращения, об/мин920 940 КПД, % 94,55 94,7 Расход вентилирующего воздуха при полном напоре 620 Па, не менее, м3/мин 70 Класс изоляции: якорь/остов F/FСопротивление обмоток постоянному току при температуре плюс 20 0С, Ом:­ якоря­ главных полюсов (без шунта)­ компенсационной [35] обмотки и добавочных полюсов0,0112±0,0005600,0069±0,0003450,0125±0,000625 Масса двигателя НБ­514Б ( без зубчатой передачи), кг 4300 [17]Масса двигателя НБ­514Е (без зубчатой передачи), кг 4350По климатического исполнению двигателей попадают под категорию У1 в соответствии с ГОСТ 15150, что означает эксплуатацию в умеренномклимате на открытом воздухе [3].Тяговый электродвигатель исполнен для опорно­осевого подвешивания и является шестиполюсной компенсированной электрической машиной,работающей в режиме тяги как двигатель с последовательным возбуждением, а в режиме электрического рекуперативного торможения – какгенератор с независимым регулируемым напряжением, и независимой системой вентиляции. Поток охлаждающего воздуха поступает в тяговыйэлектродвигатель со стороны коллектора через вентиляционный люк. После чего охлаждающий воздухвыходит из тягового двигателя НБ­514Б со стороны, противоположной коллектору [35]вверх под кузов электровоза через специальный кожух, а из тягового двигателя НБ­514Е через окна в подшипниковом щите и два люка в остове,которые закрыты сетками [3].Тяговый двигатель НБ­514 в соответствии с рисунком 2.1 состоит из моторно­осевых подшипников 1 и в соответствие с рисунком 2.2 – из остова 1,траверсы 2, подшипниковых щитов 3 и 5, якоря 4.Для предохранения моторно­осевых подшипников качения от попадания в них пыли и влаги ось с подшипниками закрыта в соответствии с рисунком2.1 крышкой 1, с помощью которой тяговый двигатель крепится к оси колесной пары. Крышка 1 запрессована в остов и закреплена восемью болтамиМ36x2, десятью болтами М24х2 и четырьмя штифтами.Остов выполнен стальным литым цилиндрической формы и представляет собой одновременно магнитопровод и корпус электродвигателя. На немкрепятся шесть главных и шесть добавочных полюсов, а также подшипниковые щиты. У тягового двигателя НБ­514Е есть два люка закрытыесетками предназначенные для выхода вентилирующего воздуха.Так же в остове имеются два люка предназначенные для осмотра коллектора и щеточного аппарата. Они расположены в верхней и нижней частиостова. У коллекторных люков есть защитные крышки.Рисунок 2.1 – Тяговый электродвигатель НБ­514ЕКрепление главных полюсов к остову осуществляется тремя болтами М30, а добавочных ­ тремя болтами М16. Применяются пружинные шайбы,установленные под головки болтов, чтобы не происходило самоотвинчивания.Окончания обмоток выведены в коробку выводов через резиновые втулки. Соединительные зажимы зафиксированы на опорных изоляторах,именуемых так же пальцами. Вдобавок, под пальцы установлены пружинные шайбы, для предохранения от самоотвинчивания. [35]Коробка с выводами прикрывается стеклопластовой крышкой и уплотнительными резиновыми клицами. Так же коробка с выводами защищена отпроникновения пыли и влаги благодаря уплотнительным прокладкам из губчатой резины.Рисунок 2.2 – Продольный разрез тягового электродвигателя НБ­514ЕЭлектрические соединения полюсных катушек изображены на схеме показанной на рисунке 2.3. Компенсационные катушки соединяется междусобой и с катушками добавочных полюсов посредством пайки. Также пойкой соединяют катушки главных и добавочных полюсов. С помощью скобмежкатушечные соединения крепятся к остову [7].http://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23053144&repNumb=17/2010.06.2016АнтиплагиатГлавный полюс показан с рисунке 2.1 и состоит из катушки 4, сердечника 6 и деталей крепления. Сердечник изготовлен шихтованным изштампованных листов электротехнической стали и стянут заклепками. Каждый сердечник имеет восемь пазов открытой формы, предназначенныхдля размещения катушек компенсационной обмотки.Рисунок 2.3 – Электрическая схема соединений полюсных катушекКатушка главного полюса имеет девять витков намотанной на ребро мягкой медной шины. Крайние витки катушек имеют припаянныевыводы из гибкого медного провода. Корпусная изоляция изготавливается из слюдинитовой ленты, а [35]междувитковая – из асбестовой электроизоляционной бумаги.Катушка 1 крепится в соответствии с рисунком 2.4 на сердечнике полюса 2 при помощи алюминиевых планок 3, клиньев 4 и регулировочныхпрокладок 5. Стопорение планки 3 и клина 4 обеспечено упорами 6 и отогнутым усом А. Поверхность катушки, приложенная к остову, имеетприклеенные прокладки изготовленныеиз электронита. Это гарантирует защиту изоляции катушки от [35]повреждений и плотного зажатия катушки между наконечником полюса и остовом. Полюс с закрепленной на нем катушкой обработан в эпоксидномкомпаунде, и представляет собой единый монолитный блок после выпечки.Рисунок 2.4 – Главный полюсДополнительный полюс представлен на рисунке 2.1 и состоит из катушки 3 и сердечника 2.Сердечник полюса выполнен по высоте из двух частей, изготовленных из стального листа. На часть сердечника, расположенную состороны якоря, крепятся латунные наконечники, устанавл��вается катушка и закрепляется [35]алюминиевыми планками, выполняющими одновременно роль второго воздушного зазора [3].Катушка дополнительного полюса имеет пять намотанных на ребро витков изготовленных из мягкой медной шины.Выводы из гибкого медного провода припаяны крайним виткам катушки. [35]Корпусная изоляция, так же как и у главных полюсов, изготавливается из слюдинитовой ленты, а междувитковая – из асбестовойэлектроизоляционной бумаги. Полюс с катушкой обработан в эпоксидном компаунде, и представляетсобой единый монолитный блок после выпечки.Компенсационная обмотка в соответствии с рисунком 2.1 состоит из шести отдельных катушек 5, в [35]каждой из которых по семь витков мягкой медной проволоки. Корпусная и междувитковая изоляции выполнены из слюдинитовой ленты, покровная– из ленты стеклянной. От механических повреждений изоляции катушек защищена пазовой изоляцией. Выводы катушек – шунты из гибкогомедного провода. Расположение катушек производится в пазах сердечников главных полюсов и они фиксируются в них клиньями из профильногостеклопластика.Якорь в соответствии с рисунком 2.2 состоит из сердечника, вала, коллектора и обмотки, уложенной в пазы сердечника.Сердечник посажен на втулку вала якоря и состоит из штампованных листов электротехнической стали. Сердечник зафиксирован содной стороны нажимной шайбой, с противоположной стороны – втулкой коллектора. В сердечнике [35]якоря предусмотрены пазы, предназначенные для расположения обмотки и аксиальные отверстия для прохождения потока охлаждающего воздуха.На выпирающем конце втулки якоря находится резьба для расположения гайки крепления коллектора. Втулка якоря дает возможность выпрессовкии смены вала без полной разборки якоря.Коллектор представлен на рисунке 2.5 и содержит нажимной конус 1, скрепляющие болты 2 с уплотняющими шайбами 3, изоляционные манжеты 4и 8, комплект медных и изоляционных пластин 5, изоляционный цилиндр 6 и втулку коллектора 7.Медные пластины изолированы друг от друга изоляционными прокладками, а от втулки и нажимного конуса – изоляционными манжетами ицилиндром. Герметичность коллекторной камеры А обеспечивается за счет двух уплотнительных замков Б и В, которые наполнены уплотнительнойзамазкой. Для надежной фиксации коллектора его насаживают на втулку якоря с натягом, а также дополнительно фиксируют гайкой [3].Рисунок 2.5 – КоллекторЭлектрическая схема соединений катушек якоря и уравнителей с коллектором представлена на рисунке 2.6 и состоит из катушек 1 и уравнителей 2,концы которых приварены к петушкам коллекторных пластин 3. В пазах сердечника обмотка якоря закреплена клиньями из профильногостеклопластика, в лобовых частях – стеклобандажом [3].Из изолированного обмоточного провода происходит изготовление уравнителей и катушки якоря. Из слюдинитовой ленты изготовляется корпуснаяизоляция катушек якоря [7].Влагостойкость якорной изоляции и повышение срока службы достигается за счет пропитки обмотки в эпоксидном компаунде.Рисунок 2.6 – Схема электрическая соединений катушек якоря и уравнителей с коллекторными пластинамиРабота двигателя происходит тогда, когда ток, проходящий по обмотке якоря, взаимодействует с магнитным потоком главных полюсов, в результатечего возникает электромагнитный момент, приводящий во вращение якорь.Когда по компенсационной обмотке и обмотке добавочных полюсов протекает ток, возникают магнитные потоки, которые повышают потенциальныеусловия на коллекторе и способствуют облегчению течения коммутации.2.2 Материалы применяемые в изоляцииЦена изоляционных материалов в тяговых электродвигателях достигает 50–80 % цены всех других используемых материалов. Из­за этогопредъявляются очень большие требования к надежности и времени службы изоляции [9]. Сегодня в тяговых электродвигателях в основномприменяются двухслойные обмотки, что означает расположение сразу в одном пазу катушек двух отдельных секций.Различают три основных вида изоляции:­ витковая;­ корпусная;­ покровная.Витковая изоляция во всех двигателях выполняется стеклослюдинитовой лентой, в один слой (каждый проводник).Корпусная изоляция является основной, эта изоляция пакета проводников. Её толщина определяется величиной напряжения и видом материалов.Между секциями вставляется (если они в одном пазу) изоляционная прокладка. Изготовляется корпусная изоляция на базе слюдяных изоляционныхматериалов, так как к ней предъявляются повышенные требования в отношении таких параметров, как электрическая и механической прочность.Покровная изоляция – это самый верхний слой изоляции в пазу – служит для защиты секций от механических повреждений. Крепление секции впазу осуществляется клиньями. Обычно это секционированные текстолитовые или буковые клинья (в последнее время используются редко).Передние и задние лобовые вылеты обмоток бондажируются. Это может быть либо металлический, либо не металлический бандаж.Слюда для изготовления изоляции ТЭД применяется в виде клееных слюдяных заготовок: миканитов, микалент или лент из слюдинитовой бумаги. Миканиты [45]представляют собой листовые изделия, склеенные из раздельных лент слюды при помощи клеяили сухой смолы с использованием волокнистой подложки из [45]бумажного или тканевого материала. За счет подложки повышается устойчивость на разрыв и уменьшается отгибание лепестков слюды при изгибах.Из­за высокого содержания слюды в миканитах, они характеризуются достаточно большой нагревостойкостью и их приравнивают к классу изоляции«B» (130 0С). Если использовать дополнительные клеящие вещества и неорганические подложки, то можно получить вещества класса «F» (155 0С)и «H» (180 0С). В пазовой изоляции обычно применяют гибкие миканиты. Микалента является вариантом гибкого миканита.http://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23053144&repNumb=18/2010.06.2016АнтиплагиатНа токоведущие части обмотки двигателя микалента или слюдинитовая лента наматывается с перекрытием в несколько слоев,[45]после чего пропитывается специальным составом под вакуумом и запрессовывается [12].На сегодняшний день в качестве специальных пропиточных материалов используются компаунды типа КП­99ИД, которые базируются наполиэфирных и эпоксидных смолах. Данная структура не размягчается при нагреве и такую изоляцию именуют термореактивной.Так же надо иметь ввиду, что слюдяные ленты изготовляются двух видов: заранее пропитанные и непропитанные. Если доля связующего веществалент находится в диапазоне 35–40 %, то их относят к предварительно пропитанным (ЛСМ, ЛСК), а находящиеся в пределах 5–11 % относят кнепропитанным (ЛСКН, ЛСКО).Для уменьшения количествачастичных разрядов в воздушных пластах между поверхностью изоляции и стенками пазов и в том числе скользящих разрядов поповерхности изоляции в местах выхода обмотки из паза, [45]используются полупроводящие вещества. Поэтому для их производства применяютполупроводящие лаки и проводящую ленту ЭЛКОНД­1 толщиной 0,080 мм, [45]которую заранее пропитывают проводящим клеящим веществом [9].При производстве изоляции для тяговых электродвигателей ее электрическую прочность неоднократно проверяют повышенным напряжениемпромышленной частоты в течение 1 мин. В условиях эксплуатации тяговых двигателей, витковую изоляцию подвергают испытанию повышеннымнапряжением, эквивалентным (1,15–1,3) Uном возбужденной машины.В таблице 2.2 представлены значения допустимых температур для разных классов изоляции.Таблица 2.2 – Допустимые превышения температурКласснагревостойкости Допустимая температура нагрева, 0С Обмотка якоря Обмотка полюсов Коллектор B 120 130 95 F 140 155 95 H 160 180 105В таблице 2.3 приведены электроизоляционные материалы для разных изоляционных конструкций тяговых электродвигателей.Таблица 2.3 – Электроизоляционные материалы для систем изоляции тяговых электродвигателейТип изоляции Класс нагревостойкости B, F Класс нагревостойкости H Якорная обмотка Витковая изоляцияЛСЭК­5­ТПлЛСК­110­ТПлЛСЭП­934­ТПлЭлмикатерм 524019Провод ПСДКТПровод ППИПК­2ПМ­40Корпусная изоляция катушекЛСЭК­5­ТПлЛСК­110­ТПлЭлмикатерм 524019ЛСЭП­934­ТПлЛСУЛСМЛСПМЛСК­ССЛИКО­ТТПазовая изоляция:­ пазовая коробка­ клин пазовый Изофлекс 191Синтофлекс 515Синтофлекс616 СТЭФ Имидофлекс 292Синтофлекс 818СТ­ЭТФМежламельная изоляция коллектора КИФЭ, КИФЭ­АЭлмикапласт 1440 КИФЭ­Н, КИФКЭлмикапласт 1440 Коллекторные манжеты Элмикаформ 323 Пл Элмикаформ 325,325 ПМ, ФИФК­ТПлОкончание таблицы 2.3Тип изоляции Класс нагревостойкости B, F Класс нагревостойкости H Бандаж ЛСБЭ­155 ЛСБЭ­180 Межслойная изоляция Элмика 423 СТЭФ Элмика425Пропиточные составы ФЛ­98, МЛ­92, ПЭ­933Компаундэпоксидно­ангидридныйКомпаунд полиэфирный КО­916,Компаундполиэфиримидный Статорная обмотка Катушки главного и добавочного полюсов Витковая изоляция Элмикафлекс 4430Элмикафлекс 44309П­АКН Элмикафлекс 4450Элмикафлекс 44509П­АКН Корпусная изоляция ЛСК­110­ТПлЛСЭК­5­ТПлЭлмикатерм 524019ЛСКН­160­ТТЛСПМЛСК­ССЛИКО­ТТ Компенсационная катушка Витковая изоляция ЛСК­110­ТПлЛСЭК­5­ТПлЭлмикатерм 524019 ПМ­40 Корпусная изоляция ЛСК­110­ТПлЛСЭК­5­ТПлЭлмикатерм 524019 ПМ­40 Пазовая изоляция Изофлекс 191Синтофлекс 515Синтофлекс 616 Имидофлекс 292Синтофлекс 818Синтофлекс представляет собой двухслойную или многослойную компо­зицию, состоящую из полиэфирной пленки и полиэфирной бумаги, пропи­танную смолой со стороны бумаги. Он применяется для пазовой изоляции, крышки­клина, межслойная изоляция низковольтных электрическихhttp://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23053144&repNumb=19/2010.06.2016Антиплагиатмашин в системе изоляции класса нагревостойкости В (130 °С). В сочетании с более нагревостойкими пропиточными составами допускаетсяприменение с длительно допустимой рабочей температурой 155 °С. Ресурс работы 30 000 ч [12].МЛ, ФЛ – лаки на основе модифицированного глифталя с различными свойствами в зависимости от марки.Имидофлекс – изоляционный материал, основа которого полиамидная пленка, стеклоткань, эпоксидно­каучуковый состав.К классу В относятся материалы на основе слюдинитов и эпоксидно­полиэфирных компаундов.К классу F относятся ленты на основе эпоксидно­полиэфирного лака ЭП­934. Сама лента слюдинитовая.К классу Н относится асбестная бумага толщиной от 0,2 до 1 мм, мика­ниты, полиамидная пленка [9].3 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СРЕДСТВ И МЕТОДОВ ДИАГНОСТИКИ ИЗОЛЯЦИИМетоды контроля изоляции принято делить на разрушающие и неразрушающие. [9]Обычно в разрушающих методах используют повышенное напряжение. В неразрушающих методах не прикладывают повышенное напряжение, таккак оно способно привести к пробою или значительному износу изоляции.Неразрушающий контроль в основном применяется для обнаружения дефектов в обстановке депо. Большое развитие из этих методов обрелоизмерение сопротивления изоляции и испытание повышенным напряжением в качестве разрушающего метода [12].3.1 Стационарные железнодорожные методы диагностики изоляцииВ данном пункте буду представлены методы применяемые железнодорожным транспортом в условиях депо.3.1.1 Контроль изоляции по ее сопротивлениюЯвления поляризации возникают в изоляции при приложении к ней постоянного напряжения U. Существует несколько видов поляризации:электронная, ионная, дипольная и межслоевая. Обычно эти виды поляризации сравнивают по временной постоянной T и делят на скоротечную(несколько миллисекунд) и замедленную (несколько секунд и больше).Эквивалентная схема замещения изоляции для этих двух типов поляризации показана на рисунке 3.1. При приложении к схеме постоянногонапряжения U, составляющие тока в источнике питания покажут значения:– заряд емкости, С∞;– ток абсорбции , меняющийся в течении временной постоянной,Т; – сквозной ток .Статистика показывает, что в основном временная постоянная T менее 1 минуты. Это говорит о том, что спустя промежуток времени не более 1 минпосле приложенного напряжения U, изоляционное сопротивление установится на значении R, которое скажет о присутствии в изоляционнойконструкции сквозного проводящего пути. Быстрое падение сопротивления R говорит о значительном дефекте изоляции [12]. Обычно о состоянииизоляции говорят на основании сравнения с эталонными заводскими данными или данными прошлых замеров сопротивления R.Рисунок 3.1 – Эквивалентная схема замещения изоляцииДля контроля сопротивления изоляции применяются в основном мегаомметры, которые предусматривают в своей конструкции небольшой ручнойгенератор с постоянным напряжением 0,5–2,5 кВ.Сопротивление изоляции тяговых электродвигателей не должно быть меньше чем 1,5 МОм по показанию мегаомметра.3.1.2 Испытание изоляции с помощью повышенного напряженияКак уже известно, этот метод приводит к деградации структуры изоляции при испытании. Уменьшение значения электрической прочности зависит восновном от местных изъянов изоляции, и соответственно этот метод обнаруживает дефекты местных участков изоляции. Данный метод даетгарантию, что изоляционная конструкция агрегата обладает необходимой степенью электрической прочности к эксплуатационным перегрузкам [12].Время приложения испытательного напряжения должно быть достаточным для появления необходимого количества частичных разрядов, вплоть досильных разрядов. Но слишком долгое прикладывание напряжения может вызвать критическое повреждение изоляции, что приведет кдополнительным материальным затратам.Проверку изоляции на электрическую прочность в условиях депо проводят в большинстве случаев между обмотками и корпусом. Диагностикапроходит с помощью повышенного напряжением переменного тока 50 Гц на заранее нагретом неподвижной электродвигателе. Проверяются каждыецепи двигателя по отдельности относительно корпуса. Один провод источника испытательного напряжения прикладывается к выводудиагностируемой обмотки, а второй провод источника соединяют с корпусом двигателя, тем самым заземлив его.В условиях депо чаще всего источником напряжения служат однофазные трансформаторы, преимуществом которых является возможность плавного и ступенчатого регулирования необходимого напряжения.Если во время испытания между корпусом и обмотками не возникло пробоя или сильных разрядов на поверхности изоляции, то говорят оудовлетворительном итоге диагностики. Пробой изоляции обмотки будет виден на стрелочном приборе с показанием значения.3.1.3 Определение влажности изоляцииУменьшение значения сопротивления изоляции скрывает под собой причины, выявление которых является важнейшей задачей, так как неверноенахождение причины может привести к ошибочной замене тягового двигателя вместо [9]восстановительных операций [12].Коэффициент абсорбции говорит о степени влажности изоляции электродвигателей(3.1)где R15 и R60 –– сопротивления изоляции, замеренные через 15 и 60 с соответственно.Коэффициент абсорбции при достаточно сухой изоляции имеет значение в пределах 1,5–2, а при переувлажненной близится к 1. Минимальноудовлетворительное значением коэффициента для сухой изоляции составляет 1,1–1,2.Для определения коэффициента абсорбции и сопротивления с точностью не более ±2,5 %, изготавливаются специализированные заводскиеприборы типа Ф4100 с напряжением на выводах порядка 2500±250 В. Для определения коэффициента абсорбции имеется реле с разнымивременными выдержками 15 и 60 с и лампы для отсчета времени.Так же существует приборы для определения объемного увлажнения типа ПКВ. Такие приборы работают по принципу «емкость – частота». Вмногослойном диэлектрике, помимо поляризации, действует еще и медленное накопление зарядов на границах слоев – так называемаявнутрис��оевая поляризация, которая способствует возрастанию диэлектрической проницаемости диэлектрика. При увлажнении и нагреванииизоляции, такая поляризация особо заметна. При смене частоты приложенного напряжения меняется емкость, что говорит процессах внутрислоевойполяризации. Обычно емкость сравнивают на двух разных частотах напряжения, где одна из частот будет равна нескольким герцам, а другая частота – нескольким десяткам герц. [9]Это даст возможность сделать вывод о уровне объемного увлажнения изоляции. Измерительным устройствомПКВ измеряют соотношение емкости С изоляционной конструкции при частоте 2 и 50 Гц (С2 и С50 соответственно). И еслисоотношение емкостей С2/С50 при [9]этих частотах напряжения больше значения 1,4, то говорят, что изоляционная конструкция переувлажнена. Проводить измерения емкости изоляциинеобходимо при температурах от 15 до 35 0С [12].Так же существует и другой способ контроля емкости, который работает по принципу «емкость – время». Здесь уже соответственно определяютмгновенные показатели емкостей после приложенного испытательного напряжения через промежутки времени ∼1 мсек и 0,5–1 с. Сначала находятгеометрическую емкость изоляционной конструкции С∞, потом находят емкость С0. По отношению судят состоянии изоляции.Известно, что изоляция считается удовлетворительной если ∆С/С∞ не более 0,1, а переувлажненная изоляция имеет значение ∆C /C∞ > 1,0 .Есть и другой метод основанный на принципе «емкость – температура», когда при определении емкости смотрят и на изменение температуры.3.1.4Нахождение места пробоя изоляции полюсных катушек на корпусОдним из наиболее распространенных видов повреждения тяговых двигателей в условиях эксплуатации является пробой изоляцииhttp://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23053144&repNumb=110/2010.06.2016Антиплагиатполюсных катушек на корпус [12]. Наиболее известным способом нахождения мест пробоя корпусной изоляции обмотокэлектрических машин является прожигание поврежденной изоляции путем пропускания постоянного тока или переменного токапромышленной частоты.В некоторых депо для прожигания используют сварочные трансформаторы или другие источники питания. Однако приметаллических замыканиях на корпус, когда нет внешних проявлений (дыма, искры), обнаружить место пробоя изоляции этимспособом невозможно. В таких случаях применяют способ, при котором поочередно отделяют полюсные катушки от остова, длячего ослабляют болты, крепящие полюсы, каждый раз определяя место пробоя мегаомметром. Указанные способы требуют большихзатрат времени и значительного потребления энергии.В настоящее время во многих депо место пробоя корпусной изоляции полюсных катушек находят методом исключения. Для этогонарушают изоляцию и рассоединяют межкатушечные соединения до нахождения того полюса, в ка­тушке которого имеетсяпробой.Очень эффективным способом определения места пробоя оказался способ подачи в полюсные катушки импульсного напряжения.Для этой цели используют то же устройство, что и при выявлении межвитковых замыканий, для чего в полюсных катушкахглавных полюсов один конец выхода ГИН подсоединяют к проводам К или КК, а другой конец к корпусу, как на рисунке 3.2.Пользуясь индикатором, переключатель режимов ставят в положение ГП, а измерительной катушкой касаются середины каждогополюса. Место пробоя определяют по появлению или исчезновению показаний индикатора [12].Рисунок. 3.2 – Схемы определения мест пробояЧтобы избежать ошибок в измерении, следует начинать с полюсной катушки ГП1 или ГП6. Если пробой изоляции произошел вместе, показанном на рисунке 3.2, а, то цепь тока замкнется по пути, указанному стрелками. В этом случае индикатор отметитпоказания на катушках ГП1, ГП2 и ГП3, а на катушках ГП4, ГП5 и ГП6 показаний не будет.Для нахождения места пробоя в катушках дополнительных полюсов и компенсационной обмотки один конец ГИН подсоединяют квыводу ЯЯ, а другой к корпусу.При нахождении места пробоя следует руководствоваться схемами межкатушечных соединений.В тех случаях, когда при пробое на корпус нет металлического соеди­нения, изоляцию требуется прожигать. Для этого вгенераторе предусмотрен повышающий трансформатор Т1 [12].В ряде локомотивных депо начато использование автоматизированных систем контроля, диагностики и настройки электрическихцепей электровозов. К таким устройствам относится система контроля и диагностики «ДОКТОР­030». Аппаратные средства системы«ДОКТОР­030» позволяют автоматически измерять сопротивление изоляции, коэффициент абсорбции и определять неисправноститягового двигателя. Время экспресс­контроля оборудования составляет 10–15 минут.3.1.5 [9] Использование комплексной системы контроля качества электромашинного цеха (КСК­ЭМЦ)Комплексная система контроля качества электромашинного цеха (КСК­ЭМЦ) [26]предназначена для повышения в первую очередь эксплутационной надежности узлов тяговых электрических двигателей (ТЭД), прошедших КСК­ЭМЦ, посредством электронного сбора действительной информации о параметрах того или иного узла ТЭД.Ведение протокола измерений с идентификацией номера электрооборудования и слесаря, производившего его ремонт позволяетобъективно оценивать качество ремонта.КСК ЭМЦ [38]относится к современным распределенным системам управления, которыенаходят широкое применение в различных технологических процессах, в сложном измерительном оборудовании, в сферах малойавтоматизации.Комплексная система контроля качества электромашинного цеха [26]удовлетворяет ряду требований, в частности: обеспечениеизмерений, контроль и накопление информативных параметров, позволяющих сделать достоверный вывод о [38]состояния различных частей тягового электродвигателя. Кроме всего, КСК ЭМЦ универсальна, то есть существует возможность обеспечить простуюмодификацию и расширение.Данная системапозволяет снизить расходы на обслуживание и ремонт оборудования, повысить коэффициент технического использования иэксплуатационную надежность электрических машин, составить перечень типовых отказов, оптимизировать объем текущего икапитального ремонта. Ведение протокола измерений с идентификацией номера узла и оператора, производившего ремонт(регулировку) позволяет объективно оценивать качество работы.В [26]состав системы входят посты контроля различных частей тяговых электродвигателей и одно рабочее место администратора, мастера участка илисервер.Получаемые результаты при контроле объекта позволяют идентифицировать объект выполнявший контроль. Хранение и накопление результатов [26]диагностики в [26]диагностики, [38]базе а [38]также персонал,данных существенно упрощает ихпоследующий анализ, обработку и представление. Автоматизированным рабочим местом (постом контроля) обеспечиваетсяпростота управления технологическим процессом (ТП) ремонта благодаря эргономичному программному обеспечению.На основании накопленной информации создается электронный паспорт на каждый объект [26]диагностики, в [38]которомотражаются результаты всех проведенных проверок.[26]Общий вид поста контроля КСК­ЭМЦ представлен на рисунке 3.3.Рисунок 3.3 – Общий вид поста контроля КСК­ЭМЦ3.2 Методы применяемые на трансформаторах, производственных и транспортных электрических машинахДля выявления возникающих в изоляции дефектов разработаны и применяются следующие методы неразрушающих испытанийизоляции:­ измерение тангенса диэлектрических потерь tg δ;­ измерение частичных разрядов в изоляции;­ измерение [9]сопротивления изоляции;­ измерение коэффициента абсорбции;­ [46]измерение составляющей постоянного тока утечки при питании переменным током;­ измерение возвратного напряжения;­ акустический метод и др.Старение изоляции приводит к росту диэлектрических потерь за счет увеличения активной составляющей тока, протекающего вhttp://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23053144&repNumb=111/2010.06.2016Антиплагиатней(3.2)где ­ реактивная составляющая тока, tg δ ­ тангенс угла диэлектрических потерь[2]Угол диэлектрических потерь δ является в первую очередь показателем наличия в изоляции посторонних включений, вчастности увлажнения изоляции. Характер изменения tg δ при периодических измерениях позволяет судить об ухудшении свойствизоляции. Измерение tg δ изоляции осуществляется приборами, в основе которых лежит принцип высоковольтного моста Шеринга[12].Недостатком этого метода является низкая помехозащищенность и сложность автоматизации процесса измерения.[9]Степень увлажнения изоляции по параметрам tg δ можно определять с помощью [2]прибора «Тангенс­2000» и «Вектор­2.0М».Измерение частичных разрядов, являющихся основной причиной электрического старения внутренней изоляции, дает болееобъективную информацию о состоянии изоляции, но такие измерения очень сложны и имеют малую помехозащищенность. Поэтомуони в основном применимы лишь в лабораториях и мало пригодны для условий депо. [9]Наиболее просто измерение интенсивностичастичных разрядов можно произвести с использованием термосопротивлений заложенных в обмотку статора. Для использованияэтих сопротивлений в качестве антенн регистрации частичных разрядов используются соответствующие датчики, которыевключаются в разрыв соединительной цепи и между сопротивлением и непосредственно прибором измерения температуры.Конструкция датчика такова, что он выделяет из измерительной цепи только высокочастотные импульсы частичных разрядов.Известно, что процесс частичных разрядов описывается комплексом характеристик к [2]которому относятся: [4]максимальноезначение кажущегося заряда q, средний ток I, квадратичный параметр D, распределение числа разрядов N и [2]единицу[4]времени по их заряду N(q), распределение максимального значения кажущихся зарядов q по фазе φ, [2]воздействующего наизоляцию переменного напряжения N(φ).В [4] тоже время в международных стандартах в качестве характеристики частичных разрядов для оценки качества изоляциипринята только одна характеристика – максимальное значение кажущегося заряда q. В данном случае критерием качестваизоляции является отсутствие сигналов частичных разрядов, превышающих определенную для каждого типа оборудованиявеличину(кажущийся заряд). Для различных типов оборудования эта величина колеблется от 5 до 50 пКф. Частичный разряд –это искровой разряд очень малой мощности, который образуется внутри изоляции или на ее поверхности, в оборудованиисреднего и высокого напряжения. С течением времени периодически повторяющиеся частичные разряды разрушают изоляцию,приводя в конечном итоге к ее пробою. Обычно разрушение изоляции под действием частичных разрядов [2]происходит в течениимногих месяцев, и даже лет [12].[4]На первый план выходят методы контроля состояния оборудования на месте его установки под рабочим напряжением. Поэтомуизмерение сигналов от частичных разрядов является одним из наиболее перспективных методов контроля состояниявысоковольтной изоляции. [2]Но для машин постоянного и пульсирующего тока применение этого метода маловероятно, так как на прибор, который будет фиксироватьвысокочастотные всплески частичных разрядов будут оказывать в значительной степени влияние коммутационные процессы и искрение в щеточно­коллекторном узле.Другим видом способа оценки состояния изоляции является импульсный метод. Принцип действия заключается в зондированииобмотки импульсами, вырабатываемыми генератором, и работает по принципу [2]заряд­разряд [4]высоковольтного конденсатора.Конденсатор заряжается от напряжения высоковольтного трансформатора и разряжается либо на испытуемую обмотку, либо наобмотку повышающего трансформатора.О старении изоляции без ее разрушения, как показали исследования, можно судить по характеру процессов поляризации, аименно по величине возвратного напряжения, как ни по одному другому параметру. С увеличением пробега изоляцияизнашивается, ее электрическая прочность снижается. С ростом пробега уменьшается и возвратное напряжение, которое можетхарактеризовать состояние изоляции даже лучше чем пробивное напряжение. Дело в том, что пробивное напряжениехарактеризует лишь кратковременную прочность изоляции и в ряде случаев она может быть достаточно высокой. Однакоэлектрическая прочность при длительном воздействии напряжения оказывается недостаточной из­за ухудшившихся электрическиххарактеристик изоляции. В частности в процессе старения изоляции увеличиваются диэлектрические потери, которые могутпривести к тепловому пробою изоляции при длительном приложении напряжения [12].Для каждого вида изоляции существует внутренний ресурс, который характеризуется способностью изоляции в теченииопределенного времени выдерживать приложенное напряжение и противостоять разрушающему воздействию процессов,протекающих при этом напряжении. Внутренний ресурс определяется количеством вещества, которое должно быть разрушено длятого, чтобы привести к резкому снижению электрических параметров, которое затем переходит в один из видов пробоя.Акустическая диагностика изоляции электрических машин. В основе всех средств измерения и анализа сигналов вибрации и шумалежат три типа устройств, выполняющие разные операции. Первый – датчик вибрации, микрофон или какой­либо другойпреобразователь, например, пьезоэлемент, преобразующий механические колебания в электрический сигнал. Второй – фильтр,выделяющий компоненты сигнала в необходимой области частот. Третий ­ детектор, служащий для оценки амплитуды (мощности)выделенных компонентов. Далеко не всегда фильтр подключается к выходу датчика и выполняется в виде электронногоустройства. Он может быть [2]акустическим, [4]как, например, резонатор или механическим, как, например, упругая прокладка иустанавливаться перед датчиком [12].[2]Наиболее простейшими [4]являются измеритель общего уровня вибрации и прибор для измерения пикфактора сигналавибрации, т.е. регистратор ударных импульсов [2]показанный на рисунке 3.4 и 3.5 . В измерителиобщего уровня фильтр может отсутствовать, если нет специальных требований к полосе частот измеряемого сигнала. Приизмерении шума на повышенных частотах необходимо использование фильтров для подавления низкочастотных составляющих. Впростейших недорогих устройствах обычно используется аналоговая фильтрация. В более сложных устройствах эти функциивыполняет персональный компьютер, используя соответствующие алгоритмы. В измерителе пикфактора для простоты реализацииобычно используют механический резонатор в виде металлического стержня с резонансом на частотах выше 25–40 кГц. Этопозволяет получить более высокую величину [2]пикфактора [4]за счет того, что на высоких частотах стабильная во временивибрация, являющаяся помехой и возбуждаемая силами трения в контролируемых узлах машины, минимальна и при этом габаритырезонатора минимальны.Рисунок 3.4 – Структура устройств для измерения и анализа сигналов вибрации и шумаРисунок 3.5 – Структура основных видов приборов для измерения и анализа сигналов вибрации и шумаhttp://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23053144&repNumb=112/2010.06.2016АнтиплагиатМногообещающим методом диагностики изоляции электромоторов является метод, использующий эффект акустической эмиссии.Суть этого явления заключатся в возникновении звуковых волн при растрескивании полимерного материала. В общем случае этотэффект характерен при пластических деформациях практически любых твердых материалов. Энергию излома или пластическойдеформации изоляции обнаруживают с помощью тензодатчиков или чувствительных микрофонов и преобразуют в электрическийсигнал. Данные о скорости эмиссии, в общем числе вспышек, их амплитуде накапливаются в памяти персонального компьютера.Специальная компьютерная программа обрабатывает полученные данные и определяет состояние изоляции. По амплитудеимпульсов акустической эмиссии выдается результат о размерах дефектов в изоляции, а по частоте – об их числе.Существуют и другие методы диагностики изоляции обмоток электрических машин. В ряде лабораторий исследуется возможностьдиагностирования изоляции с помощью физико­химических методов анализа охлаждающих сред. В этом случае с помощьюспектрофотометра анализируется состояние воздуха в электрических машинах с воздушным охлаждением. В ряде случаеввозможно исследование изоляции с помощью инфракрасной спектроскопии.3.3 [2]Бортовые железнодорожные методы контроляВышеописанные методы контроля изоляции требуют либо отсутствия рабочего напряжения, либо не учитывают конструктивных особенностейэлектрических машин, поэтому на данный момент невозможно применить их в условиях эксплуатации на электровозах.На сегодняшний день на локомотивах отсутствуют какие либо бортовые средства контроля изоляции, кроме возможности косвенного определениятемператур обмоток по учету токов системой МСУД.Результаты исследований надежности тяговых электродвигателейэлектровозов [11]свидетельствуют о необходимости ввода бортовых систем контроля температуры, дающих информацию отепловом состоянии ТЭД непосредственно в эксплуатации и обеспечивающих благодаря этому более полный и точный диагноз ипрогноз состояния [1] ТЭД [8].Для повышения надежности электровоза необходимо [11]введение такой системы контроля температуры ТЭД, котораясоответствует принципам многокоординатности, непрерывности и многоуровневости.Принцип многокоординатности предполагает контроль температуры достаточного множества наиболее «уязвимых» узлов иэлементов тяговых двигателей ([1]якорь, компенсационная обмотка, моторно­якорные и моторно­осевые подшипники и т.д.).[11]Принцип непрерывности предполагает непрерывный или дискретный, с достаточным периодом по времени. Объективныйконтроль температуры [1]лимитирующих элементов оборудования. [11]Это обеспечивает получение своевременной информации оперегреве оборудования возможность адекватной реакции на него локомотивной бригады (защитной аппаратуры), исключающейповреждение или ускоренный износ (старение) оборудования во всех эксплуатационных случаях, в том числе и в тех, когдатемпература нарастает до критического значения в течении десятков секунд и менее [8].Многоуровневость системы дает возможность локомотивной бригаде выполнить прогноз нарастания температуры во времени ипринять объективное решение о последующих действиях, позволяющих исключить сбой движения, особенно на лимитирующихперегонах с расчетными подъемами при сохранении оборудования в работоспособном состоянии.Определение температуры в условиях эксплуатации может быть выполнено методами непосредственного и [1]косвенного контроля. Первый метод предполагаетсложные технические решения в отношении потенциальной развязки. При косвенном методе измерения температуры проводятсяна изолированном от высокого напряжения участке. [1]Они не дают такой точности как непосредственные измерения, но впроцессе эксплуатации более применимы.[11]Системный [12]анализ надежности [11]предельно нагруженного оборудования электровоза [1]показал, что [11]наиболеенагруженной в тепловом отношении является якорная обмотка тягового электродвигателя. В связи с этим при контроле ТЭД нужнов первую очередь контролировать именно [1]эту обмотку.[11]Известные [15]методы контроля температуры вращающихся элементов [11]электрических машин представлены на рисунке 3.6.Рисунок 3.6 – [12]Методы измерения температуры вращающихся элементов [15]ТЭД4 ТЕХНОЛОГИЯ КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ИЗОЛЯЦИИ ТЯГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ НБ­514Тепловой износ изоляции вызывает её повреждения (к наиболее общим видам повреждения изоляции можно отнести пробой и утечку, а в некоторыхслучаях – комбинацию данных неисправностей), что является причиной возникновения различных неисправностей электрической (например,повышение напряжения в зоне дефекта) и электродинамической (например, возникновение токов короткого замыкания) природы, а такжеспособствует преждевременному выходу из строя электрической машины [10].Но независимо от причины возникновения перегрев нарушает контакт между [18]концами [44]проводников обмотки якоря ипрорезями петушков коллектора, что вызывает значительное увеличение переходных сопротивлений. [18]Возникновение неравномерных участков нагрева при этом приводит к повреждению изоляции или к обгоранию проводников.Поэтому имеется необходимость внедрения на перспективных локомотивах технологии постоянного контроля температуры.Проанализировав существующие и ранее применявшиеся методы оценки теплового состояния я пришел к выводу, что наиболееоптимальным методом контроля температуры является метод непосредственной оценки температуры обмотки. При егоиспользовании существует возможность избежать возникновения погрешностей измерения, так как будет производитьсяизмерение непосредственно температуры поверхностей коллектора и [18]обмоток возбуждения, а не косвенно, например температуры воздуха, охлаждающего эти узлы.Применение бесконтактных средств измерения теплового состоянияпозволит получить достаточно точную информацию о температуре составных частей электрической машины [10]. В качестве такихсредств бесконтактного измерения температуры поверхности коллектора и обмоток возбуждения могут применяться инфракрасныепирометры.На сегодня это относительно недорогой бесконтактный метод измерения температуры. Также к видимым преимуществам данныхсредств измерения температуры можно отнести: широкий диапазон измеряемых температур, лазерное наведение, минимальныйдиаметр измеряемого пятна, [18]высокая [44]точность измерения, возможность применения аналогового или цифрового выхода,запись минимальных, максимальных, усредненных и дифференциальных значений, звуковую сигнализацию при превышенииминимального или максимального температурного порога и пр.Контроль температуры обмоток методом непосредственной оценки может в значительной степени повысить надежностьэлектрической машины, т.к. обслуживающий персонал будет иметь четкое представление о тепловом состоянии коллектора,обмотки якоря и обмотки возбуждения, а в случае возникновения перегрева обмотки будет иметь возможность принять срочныеhttp://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23053144&repNumb=113/2010.06.2016Антиплагиатмеры по устранению неисправности, предупредив тем самым дорогостоящий ремонт электрической машины [10].Использование сигнала о [18]температуре элементов тягового электродвигателя даствозможность исключить аварийные режимы их работы и увеличить межремонтные пробеги [10].[18]По итогу это приведет к уменьшению затрат от снижения простоя поезда на перегоне в случае отказа ТЭД в пути следования, сокращение затрат засчёт бережливой эксплуатации, т.е. ремонту по фактическому состоянию позволяющему оптимально использовать ресурс ТЭД и предупреждатьотказы.4.1 Компоненты устройства и их характеристикиНа первом этапе разработки происходит подбор необходимых компонентов устройства, исходя из тех параметров и их диапазонов, которые будутфиксироваться.В наше время существует множество приборов и датчиков для контроля температуры, но не все подходят в условиях эксплуатации.4.1.1 Инфракрасные стационарные термометры (пирометры)Инфракрасные термометры или пирометры – это компактные приборы, позволяющие мгновенно измерять температуру. Размеры областиопределения температуры пирометром зависят от оптического разрешения (показателя визирования) прибора. Показателем визирования называетсяотношение диаметра пятна контроля прибора на объекте измерения к расстоянию до объекта и обозначается D:S. Чем выше показатель визированиятем дороже прибор. Выбор оптического разрешения полностью зависит от реального размера объекта и расстояния, на котором возможны данныеизмерения.Излучение от наблюдаемого объекта фокусируется объективом и преобразуется приемником ИК­излучения в электрический сигнал,пропорциональный значению температуры объекта измерения.Одним из самых важных параметров, на который надо обратить внимание при выборе модели инфракрасного измерителя температуры, являетсядиапазон измеряемых температур.Инфракрасные пирометры серии "Кельвин" предназначены для дистанционного бесконтактного измерения температуры поверхности различныхобъектов.Для контроля температуры обмоток тягового электродвигателя был выбран Кельвин ИКС. Этот пирометр обладает необходимыми параметрами,такими как диапазон измерения температур, компактность, и рабочей температурой, как раз подходящей для условий эксплуатации.Характеристики пирометра Кельвин ИКС приведены в таблице 4.1, а на рисунке 4.1 приведена погрешность измерения температуры.Таблица 4.1 – Характеристики пирометра Кельвин ИКСНаименование показателя Значение Диапазон измерения температур видимой поверхности Та, °С от ­ 40 до + 350 Показатель визирования 1:1Погрешность измерения температуры (функция Та и То), °С от 0,5 до 4 Интерфейс токовая петля 4–20 мА Максимальная длина линии связи, м >100 Время измерения температуры, сек <0,33 Разрешение по температуре Та и То, °С 0,02Возможность установки излучательной способности измеряемой поверхности 0.01 – 1.00 с [14]шагом 0.01 Спектральный диапазон, мкм 8–14 Диапазон рабочих температур (Та), °С от ­ 40 до + 85 Габаритные размеры, мм 17 × 17 × 22 (M12)Степень защиты от пыли и влаги IP65Рисунок 4.1 – Погрешность измерения температуры (То – температура объекта, Та – собственная температура датчика)Рисунок 4.2 – Внешний вид пирометра Кельвин ИКСДанный пирометр имеет корпусную резьбу M12, что позволяет легко устанавливать его в резьбовое отверстие. Калибровка излучательнойспособности может производится при заказе у производителя или по отдельному цифровому интерфейсу.4.1.2 Измерительный контроллер (аналого­цифровой преобразователь)В качестве измерительного контроллера была выбрана платформа УСД NI USB­6000 производства корпорации National Instruments, так как имеетнеобходимое количество аналоговых входов и имеется возможность прямого подключения к персональному компьютеру.УСД NI USB­6000 присоединяется к персональному компьютеру благодаря интерфейсуfull­speed USB и имеет 8 каналов ввода аналоговых сигналов (AI), 4 [20]канала цифрового ввода/вывода (DIO) и 32­разрядный счетчик.Подключение к аналоговым вводам происходит с помощью разъема с винтовыми зажимами.Взаимодействие контроллера и персонального компьютера осуществляется посредством программного обеспечения LabVIEW.Внешний вид контроллера показан на рисунке 4.3, а характеристики сведены в таблицу 4.2.Рисунок 4.3 – Внешний вид контроллера USB­6000:1 – Разъем с винтовыми зажимами; 2 – светодиодный индикатор; 3 – Разъем USBMicro­BТаблица 4.2 – Характеристики контроллера USB­6000Наименование показателя Значение Число аналоговых входов 8 Разрешение при аналоговом вводе, бит 12 Максимальная частота дискретизации,кГц 10 Рабочее напряжение на аналоговых входах AL, В ±10, ±5 Входной импеданс, МОм > 1 Защита от перенапряжения, В ± 30 Скорость шиныUSB, мб/с 12 Разрешение счетчика, бит 32 Максимальное напряжение на канале GND, В ± 30 Рабочая температура устройства, °С от 0 до + 40Габаритные размеры (с аналоговым разъемом), мм 84.34 × 86.24 × 23.65Устройство USB­6000 может выполнять как однократное, так и многократное аналогоцифровое преобразование большогоколичества выборок. FIFO буфер служит для хранения получаемых данных во избежание их потери во время операциианалогового ввода.4.1.3 [20]Блок питанияДля запитывания тринадцати пирометров Кельвин ИКС необходим блок питания с диапазоном напряжения 9…12 В. В качестве доступного блокапитания был выбран блок ТДМ SQ0331­0053 и представлен на рисунке 4.4, а характеристики сведены в таблицу 4.3Рисунок 4.4 – Внешний вид блока питания ТДМ SQ0331­0053Таблица 4.3 – Характеристики блока питания ТДМ SQ0331­0053Наименование показателя Значение Входное напряжение АС, В 220 Выходная мощность W, Вт 36 Выходное напряжение DC, В 12 Выходной ток I, А3 Габариты, мм 85 x 58 x 33 Температура эксплуатации, °C от ­20 до +604.1.4 Остальные компонентыДля обработки данных приходящих с аналого­цифрового преобразователя необходим персональный компьютер с программным обеспечением,которое будет описано далее. Характеристики компьютера не так важны, так как мы будем использовать программное обеспечение на основе средыразработки LabVIEW, которое не требует больших ресурсов от ПК.В электрической схеме, соединения между компонентами будут осуществляться с помощью простой витой пары, а присоединение контроллера кперсональному компьютеру с помощью USB­кабеля входящего в комплект контроллера. Для соединения пирометров с аналоговыми входамиконтроллера требуются резисторы номиналом 200 Ом в количестве 13 штук, так как контроллер будет измерять падение напряжения на этихрезисторах. Для этого подойдут металлооксидные резисторы марки МО­200 (С2­23) с номинальным сопротивлением 200 Ом.4.2 Компоновка устройстваДанная система является многомерной, так как имеется тринадцать датчиков­пирометров, из­за необходимости контролировать наиболее важныеэлементы ТЭД, которые склонны к перегреву.Такими элементами ТЭД являются обмотки главных и дополнительных полюсов, а так же места контакта между концами проводников обмотки якоряhttp://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23053144&repNumb=114/2010.06.2016Антиплагиати прорезями петушков коллектора, нарушения которых из­за перегрева вызывает значительное увеличение переходных сопротивлений.Крепление одного датчика, направленного на крайние участки петушков коллектора, в местах соединения с обмоткой якоря, будет производится накрышке коллекторного люка болтовыми соединениями на специальным металлическом уголке, который будет обеспечивать направление датчика подуглом, а для выводов проводов витой пары будет проделано дополнительное технологическое отверстие, как показано на рисунке 4.5 и рисунке 4.6.Для соединения общих проводов витой пары с выводами пирометра будет иметься клеммная колодка, что позволит при демонтаже пирометра неразрывать соединение.Рисунок 4.5 – Крепление датчика направленного на крайние участки петушков коллектораРисунок 4.6 – Расположение датчика направленного на крайние участки петушков коллектораДвенадцать остальных датчиков будут направленны на лобовые части обмоток главных и дополнительных полюсов и установлены на остове спротивоположной стороны коллектору, а выводы электрических проводов будут проходить в подшипниковом щите в местах где нет болтовыхотверстий крепления подшипникового щита.Датчик направленные на обмотку главного полюса будет крепиться в технологическом отверстии с резьбой и вкручиваться в него, так как у самогодатчика имеется корпусная резьба, как показано на рисунке 4.7.Датчик направленный на обмотку дополнительных полюсов будет крепиться болтовыми соединениями на специальном металлическом уголке, поднаклоном, так как обмотка дополнительного полюса располагается на другом уровне от обмотки главного полюса. Технологической отверстие длявывода витой пары будет проходить через подшипниковый щит, в месте где нет болтового отверстия крепления, как показано на рисунке 4.8.Так же для этих пирометров будет применена клеммная колодка с винтовыми зажимами, которая позволит при снятии подшипникового щита неразрывать общие вывода витой пары и выводов пирометров.Рисунок 4.7 – Крепление датчика направленного обмотку главного полюсаРисунок 4.8 – Крепление датчика направленного обмотку дополнительного полюсаРисунок 4.9 – Точки расположения датчиков направленных на обмотки полюсов4.3 Электрическая схема устройства контроля температурыМиниатюрные инфракрасные датчики получают питание по витой паре, модулируя потребляемый ток аналоговыми данными о температуре видимойповерхности.Пирометр испускает линейный токовый сигнал в диапазоне 4–20 мА, поэтому его можно непосредственно подключать к обычным регуляторам,дисплеям или контроллерам. Применяемый диапазон 4–20 мА, означает, что наименьшее значение сигнала (например, 0) соответствует току 4 мА, а наибольшее 20 мА. Такимобразом весь диапазон допустимых значений занимает 16 мА. Нулевое значение тока в цепи означает обрыв линии и позволяет легкодиагностировать такую ситуацию. При изменении тока в петле напряжение на нём меняется пропорционально току.Основное преимущество токовой петли – то, что точность не зависит от длины и сопротивления линии передачи, поскольку источник тока будетподдерживать требуемый ток в линии. Несколько датчиков можно соединять последовательно, источник тока будет поддерживать требуемый ток вовсех одновременно (согласно закону Кирхгофа).Рисунок 4.10 – Электрическая принципиальная схема подключения пирометра Кельвин ИКС по протоколу передачи данных «токовая петля»В простейшем случае датчик может быть подключен с помощью одного резистора и блока питания 9 .. 12 В к АЦП. В роли АЦП у нас выступаетпреобразовательный прибор NI 6000, который в свою очередь присоединяется к компьютеру посредством интерфейса full­speed USB и содержит семь каналов ввода аналоговых сигналов (AI).Каналы ввода аналоговых сигналов 0–7 служат для измерений напряжения в схеме с общим проводом; каждая линияпредназначена для ввода одного сигнала.[20]Преобразовательный прибор NI 6000 подает поток данных к персональному компьютеру, который с свою очередь обрабатывает сигналы с помощьюпрограммного обеспечения на базе NI LabVIEW. Программное обеспечение обеспечивает сохранение данных с каждого датчика через заданныепромежутки времени, а так же выведение графиков перегрева изоляции и подачу сигнала о перегреве.На рисунке 4.11 приведена принципиальная схема аналогового ввода плат USB­6000.Рисунок 4.11 – Принципиальная схема аналогового ввода плат USB­6000.MUX (Мультиплексор). Устройство сбора данных USB 6000 содержит один аналого­цифровой преобразователь (АЦП – ADC).Мультиплексор осуществляет последовательное подключение каждого из каналов аналогового ввода к усилителю спрограммируемым коэффициентом усиления.АМР (Усилитель). Усилитель с программируемым коэффициентом усиления обеспечивает усиление входного сигнала в 1, 2, 4, 5, 8,10, 16 или 20 раз в дифференциальной схеме подключения, и 1 в схеме с общим проводом. Усиление вычисляется автоматическина основании диапазона входных напряжений, программируемого в приложении.A/D Converter ([20]Аналого­цифровой преобразователь). Аналого­цифровойпреобразователь (ADC) выполняет дискретизацию аналогового сигнала, то есть переводит его в цифровой код.AI FIFO (FIFO буфер операций аналогового ввода). Устройство USB­6000 может выполнять как однократное, так и многократноеаналого­цифровое преобразование большого количества выборок. FIFO буфер служит для хранения получаемых данных воизбежание их потери во время операции аналогового ввода.Имеется возможность настроить каналы аналогового ввода платы USB­6000 для выполнения измерений сигналов сдифференциальной схемой подключения или же схемой с общим проводом.[20]Полная электрическая схема устройства представлена на рисунке 4.12 и представляет собой подключение тринадцати пирометров с интерфейсомтоковая петля по схеме с общим проводом, с применением резисторов. Из­за ограниченного количества входов контроллера, потребовалосьприменить дополнительный контроллер, что бы контролировать в полной мере все датчики.Котроллеры буду контролироваться и запитываться от персонального компьютера при помощи интерфейса USB.Рисунок 4.12 – Принципиальная электрическая схема устройства контроля температуры изоляции ТЭД5 ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕВ данном разделе показано программное обеспечение с помощью которого будет обрабатываться и сохранятся информация приходящая с датчиков.5.1 Среда программирования LabVIEWLabVIEW (англ. Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench) – это [43] графическая среда разработки и платформа длявыполнения программ, созданных на языке программирования «G» фирмы National Instruments. [37]Программно­аппаратная платформа National Instruments, позволяет продуктивно сочетать различные подходы к программированию и объединятьразные аппаратные платформы в единый комплекс.Графический язык программирования «G», используемый в LabVIEW, основан на архитектуре потоков данных. Последовательностьвыполнения операторов в таких языках определяется не порядком их следования, а наличием данных на входах этих операторов.Операторы, не связанные по данным, выполняются параллельно в произвольном порядке.[37]Среда программирования NI LabVIEW предлагает обширную коллекцию элементов управления и индикаторов с поддержкой функцииhttp://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23053144&repNumb=115/2010.06.2016Антиплагиатперетаскивания. Используя эти элементы, вы можете быстро и просто создавать пользовательский интерфейс для своих приложений, не утруждаясебя разработкой элементов интерфейса или поиском инструментов сторонних разработчиков. Помимо функции перетаскивания элементовинтерфейса продвинутые пользователи могут воспользоваться редактором элементов управления, который позволяет настраивать каждый изэлементов интерфейса индивидуально.Программы в LabVIEW называются виртуальными приборами или ВП (Virtual Instruments ­ VI), поскольку их внешний вид и поведение имитируютфизические приборы. Каждый ВП использует функции, которые обрабатывают входные данные от пользовательского интерфейса или иныхисточников и отображают информацию либо перемещают ее в другие файлы или другие компьютеры.ВПсостоит из двух частей:­ блочной диаграммы, описывающей логику работы виртуального прибора;­ лицевой панели, описывающей внешний интерфейс виртуального прибора.Лицевая панель виртуального прибора содержит средства ввода­вывода: кнопки, переключатели, светодиоды, верньеры, шкалы,информационные табло и т. п. Блочная диаграмма содержит функциональные узлы, являющиеся источниками, приемниками исредствами обработки данных.5.2 [37]Алгоритм работы программыС использованием программного обеспечения NI LabVIEW была разработана программа (рисунок 5.1) для обработки данных с виртуальных датчиковтемпературы, сигнализации о перегреве, построения графиков перегрева изоляции и сохранения данных на персональном компьютере в форматеExcel для последующей расшифровки данных ремонтным персоналом.Рисунок 5.1 – Главная программа обработки данных с датчиковГлавная программа состоит с шести блочных подпрогрмамм, которые взаимодействуют последовательно. Начальная подпрограмма приведенная нарисунке 5.2 осуществляет чтение токов для дальнейшей генерации значений температуры виртуальных датчиков.Рисунок 5.2 – Подпрограмма первого циклаПодпрограмма показанная на рисунке 5.3 осуществляет размножение данных из предыдущей подпрограммы для математического моделированиязначений для тринадцати датчиков.Рисунок 5.3 – Подпрограмма второго циклаНа рисунке 5.4 представленна следующая подпрограмма, которая по сгенерированным значениям определяет температуру обмоток и далееопределяет перегрев с данных каждого датчика.Рисунок 5.4 – Подпрограмма третьего циклаПриведенная выше последовальность блоков подпрограмм представляет собой генератор температур для виртуальных датчиков, так как имеетсянеобходимость заменить поток данных с отсутствующих реальных датчиков.Поток данных в виде температур, с виртуальных датчиков, поступает в подпрограмму, приведенную на рисунке 5.5, которая отвечает за определениесредних температур с тринадцати датчиков и расчитывает срок службы изоляции ТЭД для данных температур, а так же выводит значение перегрева.Рисунок 5.5 – Подпрограмма четвертого циклаДалее с помощью подпрограммы приведенной на рисунке 5.6 осуществляется вывод графиков температур с заданным временем опроса датчиков надисплей и показывает точки перегрева со световой индика��ией.Рисунок 5.6 – Подпрограмма пятого циклаПоказания значений температур выводятся в виде графиков средней температуры тринадцати датчиков со световой индикацией перегрева итемператур каждого датчика в отдельности на лицевую панель программы, внешний вид которой представлен на рисунке 5.7.Рисунок 5.7 – Лицевая панель программыПоследний блок программы представленный на рисунке 5.8 осуществляет последовательное сохранение данных с указанием названия каждойколонки.Рисунок 5.8 – Подпрограмма шестого циклаЗначения температур каждого датчика представленные на рисунке 5.9, запрашиваемые каждые 10 минут в течении поездки, сохраняются в файлеформата Excel. Также имеется колонка, которая отображает перегрев в данный момент времени значением цифры 1 и колонка ресурса изоляции дляданной температуры.Рисунок 5.9 – Участок файла сохраненных данныхЭта информация необходима для последующей расшифровки и принятия решения о необходимости дополнительной диагностики в случаезначительных перегревов изоляции, с целью предупреждения внеплановых ремонтов, а так же возможно изменении режимов ведения поезда наданном участке эксплуатации.6 ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИ ВНЕДРЕНИИ ТЕХНОЛОГИИ КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ИЗОЛЯЦИИ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯОдной из целей моей выпускной квалификационной работы является выяснить какой экономический эффект будет достигнут от системымониторинга температуры изоляции. Для этого вначале будет рассмотрена теоретическая часть, в которой будет дано понятие экономическогоэффекта и методик его расчёта и потом оценена реальная значимость внедрения данного устройства, и его себестоимость.6.1 Понятие экономического эффектаПонятия «экономический эффект» и «экономическая эффективность» относятся к числу важнейших категорий рыночнойэкономики. Эти понятия тесно связаны между собой.Экономический эффект предполагает какой­либо полезный результат, выраженный в стоимостной оценке.Экономическая эффективность – это соотношение между результатами хозяйственной деятельности и затратами живого иобщественного труда, ресурсами [13].В показателях выручки (объеме реализованной продукции), дохода, прибыли выражается полезный результат деятельностифирмы в стоимостной форме. Их принято называть показателями экономического эффекта, который является величинойабсолютной (руб./ед. времени).В отличие от экономического эффекта экономическая эффективность – величина относительная. Определить её можно лишьсопоставив экономический эффект как результат деятельности с затратами, которые обусловили этот эффект. Чаще всегоэкономическая эффективность определяется коэффициентом экономической эффективности (Е) в зависимости от того, в чемвыражен экономический эффект и какие затраты учитываются при расчете, коэффициент экономической эффективности можетрассчитываться по­разному, но суть остается той же.[23]Оценка экономической эффективности лежит в основе управления инвестиционной деятельностью предприятия, так каквыбор инвестиционных проектов осуществляется по критерию экономической эффективности и показателям её характеризующим[14].6.2 [34]Методика расчета экономической эффективностиСуть данного раздела заключается в том, чтобы выяснить основные показатели экономической эффективности от внедрения нового устройства и вдальнейшем увидеть, как каждый из них позволит судить об ожидаемом эффекте. Экономическая эффективность (эффективность производства) –это соотношение полезного результата и затрат факторов производственного процесса. Для количественного определенияэкономической эффективности используется показатель эффективности, также это – http://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23053144&repNumb=1[39]результативность экономической16/2010.06.2016Антиплагиатсистемы, выражающаяся в отношении полезных конечных результатов [23]её [39]функционирования к затраченным ресурсам.Складывается как интегральный показатель эффективности на разных уровнях экономической системы и является итоговойхарактеристикой функционирования национальной экономики и [23]получение максимума возможных благ от имеющихсяресурсов. Для этого нужно постоянно соотносить выгоды и затраты, или, говоря по­другому, вести себя рационально.Рациональное поведение заключается в том, что производитель и потребитель благ стремятся к наивысшей эффективности и дляэтого максимизируют выгоды и минимизируют затраты [13].[39]На микроэкономическом уровне – это отношение произведённого продукта (объём продаж компании) к затратам (труд, сырьё,капитал).[23]Экономическую эффективность процесса научно­технических нововведений определяют в зависимости от цели анализа. Здесь возможны триварианта:­ абсолютной эффективности;­ относительной эффективности нововведений по отношению к предшествующему состоянию;­ их сравнительной эффективности в сопоставлении с мировыми показателями научно­технического развития. Абсолютная эффективность нововведений определяется отношением экономического результата к соответствующим (совокупным) затратам. Онапоказывает норму прибыли (рентабельность) и характеризует окупаемость затрат для производителей и (или) потребителей нововведений. Относительная экономическая эффективность нововведений исчисляется сопоставлением экономических показателей инновационного итрадиционного производства или показателей осуществляемых и предыдущих нововведений. Эффективность имеет многофакторную природу. К составляющим экономической эффективности процесса научно­технических нововведений, т.е.моментам, оказывающим существенное влияние на результаты и затраты, относят фактор качества наукоемкой продукции, фактор времени, темпынововведений [14].6.3Основные показатели экономической эффективности внедрения новой техникиК основным показателям эффективности внедрения новой техники относятся следующие:­ годовой экономический эффект от внедрения новой техники;­ эффективность единовременных затрат на создание новой техники;­ срок окупаемости единовременных затрат на создание новой техники.Эти показатели могут быть как ожидаемыми, позволяющими судить об экономической эффективности планируемой киспользованию новой техники, так и фактическими, оценивающими эффективность существующего оборудования [13].6.4 [25]Расчет расходов на изготовление устройстваОсновными расходами, связанными с конструированием модели являются затраты на приобретение необходимых комплектующих, расходы наизготовление прибора и программирование.Таблица 6.1 – Комплектующие устройства измерения температуры изоляцииМатериалы Количество, шт. Цена, 1 шт. в руб. Затраты на весь объем элементов, руб. Контроллер NI USB­6000 2 12000 24000 Пирометр КельвинИКС 13 1400 18200 Блок питания ТДМ SQ0331­0053 1 200 200 Персональный компьютер 1 10000 10000 Провод (витая пара) 1 800 800 Резисторы13 3 39 Итого: ­ ­ 53239Чтобы рассчитать ежегодную сумму амортизационных отчислений, необходимо первоначальную стоимость устройства умножить на нормуамортизационных отчислений, (6.1)где А – амортизационные отчисления за год;С – стоимость устройства, руб;К – годовая норма амортизации в процентах, которая рассчитывается по формуле:, (6.2)где n – количество лет эксплуатации устройства, принимается n=10.,руб.Затраты по труду зависят от продолжительности проводимых работ и часовой заработной платы работника производящего изготовление,программирование и сборку устройства. Для расчета технической документации и параметров прибора требуется инженер технолог с должностнымокладом 22000 рублей.Часовая тарифная ставка рассчитывается по формуле(6.3)где – должностной оклад, руб.,– месячная норма времени ч.руб.Затраты труда на расчет технической документации и параметров прибора приводятся в таблице 6.2.Таблица 6.2 – Время, затраченное на расчет документации прибораЗатраты труда Время, ч Подбор исходных данных 2 Диагностика 1 Компоновка частей прибора 8 Технический расчет 50 Подготовка документации 40Общее время 101 Для программирования требуется программист с должностным окладом 25000 руб. В моем случае программирование будетпроисходить на базе программного обеспечения LabVIEW. Этот язык программирования является графическим поэтому не требует большихвременных затрат. Обучение программированию на этом языке занимает короткие сроки, что уменьшает временные затраты.Часовая тарифная ставка определяется по формуле:руб.Затраты труда по программированию устройства и его отладке сводятся в таблицу 6.3.Таблица 6.3 – Время, затраченное на программированиеЗатраты труда Время, ч Разработка алгоритма работы 16 Написание программы 55 Отладка программы 14 Общее время 85 Для сборки устройстватребуется специалист 4 разряда с должностным окладом 21700 рублей.Часовая тарифная ставка рассчитывается по формулеруб.Затраты труда по сборке устройства и его настройке сводятся в таблицу 6.4.Таблица 6.4 – Время, затраченное на сборку прибораЗатраты труда Время, ч Изготовление корпусов 14 Подбор деталей 8 Крепление всех частей прибора 5 Пайка конструкции 5 Настройка прибора 6Общее время 38 Плата работникам за проработанное время определяется по формуле(6.4)где – проработанное время инженером технологом, ч;– проработанное время программистом, ч;– проработанное время слесарем 4 разряда, ч;руб;руб;руб.http://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23053144&repNumb=117/2010.06.2016АнтиплагиатНадбавка к заработной плате за стаж работы на Дальнем Востоке рассчитывается по формуле(6.5)где – размер надбавки в зависимости от стажа работы в данном районе, примемруб;руб;руб.Надбавка по районному коэффициенту рассчитывается по формуле(6.6)где .руб;руб;руб.Фонд оплаты труда – суммарные денежные средства предприятия, из­расходованные в течение определенного периода времени на заработнуюплату, премиальные выплаты, доплаты работникам.Результаты расчета фонда оплаты труда сводятся в таблицу 6.5.Таблица 6.5 – Фонд заработной платыВид выплат Оплата, рублей технолог программист слесарь Оплата за проработанное время 13225,95 12648 4908,08 Оплата за выслугу лет 2645,192529,6 981,61 Районный коэффициент 3967,7 3794,4 1472,4 Фонд заработной платы 19838,84 18972 7362,09 Общий фонд заработной платы46172,93Расчет общих затрат на изготовление устройства измерения температуры изоляции производится путем суммирования затрат на приобретениекомплектующих, амортизационных отчислений, фонда заработной платы и отчислений на социальные нужды(6.7)где – фонд заработной платы, рублей;– отчисления во внебюджетные фонды, рублей.Отчисления на внебюджетные фонды принимаются в размере 30 % от фонда заработной платы:, (6.8)руб.На основании произведенных расчетов составляется план общих затрат на проектируемый прибор. Результаты сводятся в таблицу 6.6Таблица 6.6 – План общих затрат на устройство измерения температуры изоляцииНаименование Расходы, руб Фонд заработной платы 46172,93 Отчисления на социальные нужды Стоимость комплектующих 53239Амортизационные отчисления ИТОГО 118587,7В результате произведенного расчета затраты на устройство контроля температуры изоляции составили 118587,7 рублей.6.5 Расчет экономической эффективности от внедрения нового устройстваЭффектообразующий фактор при внедрении системы мониторинга температуры ТЭД складывается из нескольких составляющих:­ сокращение затрат от снижения простоя поезда на перегоне в случае отказа ТЭД в пути следования;­ сокращение затрат связанных со степенью поврежденности ТЭД за счёт избегания аварийной ситуации;­ сокращение затрат за счёт бережливой эксплуатации, т.е. ремонту по фактическому состоянию позволяющему оптимально использовать ресурс ТЭДи предупреждать отказы.На железных дорогах Дальнего востока за 2015 год зафиксировано 33 аварийных случая остановки электровозов переменного тока по причиненеисправности изоляции ТЭД. С помощью устройства контроля температуры изоляции обмоток и введения поправок в режимы ведения поезда ипринятия срочных мер при перегреве изоляции это значение уменьшится на 20 %. Для определения экономического эффекта внедрения новой техники необходимо сравнить приведенные затраты базового ипредлагаемого варианта. Для этой цели используется показатель годового экономического эффекта, который может бытьпредставлен следующими методами расчёта:[25]Экономия расходов, связанная с сокращением поездо­часов простоя за счет сокращения времени на проведения ремонтных и восстановительныхработ, выполняемых при неисправности изоляции ТЭД.Потери от простоя в неплановом ремонте определим по формуле[36]Ппростоя=tпростоя∙Спр.эл , (6.9)где tпростоя – время простоя электровозов в неплановом ремонте, tпростоя = 126 часов; Спр.эл. –укрупнённая расходная ставка (час простоя электровоза без бригады), [36]Спр.эл. = 75,98 руб/час.Ппростоя=126∙75,98=9573,48руб.Потери, возникающие вследствие задержки грузовых поездов, определим по формуле[36]Пзад. поезда=tзад.∙Сзад. поезда, (6.10)где tзад –время задержки грузовых поездов, принимается равным половине времени простоя электровозов в неплановом ремонте, [36]tзад.= 63 часа; Сзад. поезда – укрупнённая расходная ставка (сверхграфиковый простой грузового поезда); Сзад. поезда=1350 руб.Пзад. поезда=63∙1350=85050руб.Потери, связанные с неграфиковой остановкой грузового поезда, без учёта времени стоянки определим по формуле[36]Пост.= Мнр.∙Сост., (6.11)где Мнр. – количество неплановых ремонтов, Мнр.= 33; Сост. –укрупнённая расходная ставка (остановка грузового поезда с учётом времени разгона и замедления), [36]Сост. = 26,36 руб.Пост.=33∙26,35=869,55руб.Потери, связанные с отправлением резервного локомотива к остановленному поезду определим по формуле[36]През.=(Слч.+Сраб.бр.)∙tрез., (6.12)http://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23053144&repNumb=118/2010.06.2016Антиплагиатгде Слч. – единичная расходная ставка (стоимость локомотиво­часа), Слч.=28,5 руб; Сраб.бр. ­ единичная расходная ставка (стоимость одногобригадо­часа), Сраб.бр.=184,38 руб;През.=(28,5+184,38)∙63=13411,44руб.Расходы, связанные с устранением отказов в межремонтный период определим по формуле[36]Прем.=Ср.с.∙Lнедопробег, (6.13)где Ср.с. – расходная ставка на локомотиво­километр, Ср.с.=1675 руб;Lнедопробега –недопробег отказавших электровозов.(6.14)где – среднесуточный пробег локомотива, =690 км;24 – количество часов в сутках, час.[36]Lнедопробег==3622,5 км.Прем.=3622,5∙1675=6067687,5руб.Суммарные потери от неплановых ремонтов определяются по формуле(6.15)[36]Годовая экономия от внедренного устройства составит 6176591,97 рублей в год.Таким образом, подсчитав все затраты и годовую экономию, находимгодовой экономический эффектЭ = Эг – Ен∙К, (6.16)где Э – годовой экономический эффект (годовая экономическая прибыль);Эг – годовая э��ономия (прибыль), вызванная внедрением техники;К – единовременные затраты, связанные с покупкой техники ([25]для электровоза 2ЭС5К, К = 8);Ен –норма прибыли (нормативная прибыль) (нормативный коэффициент эффективности).Годовой экономический эффект представляет собой абсолютный показатель эффективности. Система считается эффективной,если [25]Э > 0.Э = 6176591,97 – 118587,7 ∙8=5227890,37 рублей ≈ 5,23 млн. руб.Срок окупаемости составит:Расчет экономической эффективности показал, что внедрение технологии контроля температуры изоляции тягового электродвигателя, являетсяэкономически очень выгодным решением с точки зрения предупреждения внеплановых ремонтов и простоя электровозов. Разработка и внедрениеустройства окупится в течение нескольких месяцев после внедрения его в эксплуатацию.7 БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА ПРИ ДИАГНОСТИКЕ ИЗОЛЯЦИИ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙВ данном разделе будет рассказано безопасности труда при диагностике изоляции тяговых машин, а так же приведены критерииэлектробезопасности.7.1 Обеспечение безопасности труда при диагностике изоляции тяговых электродвигателейПри диагностике тяговых двигателейлокомотивов необходимо выполнять требования ПТЭЭП, ПОТ РМ­016­2001, стандарта ОАО "РЖД" "Система управления охранойтруда в ОАО "РЖД". Электрическая безопасность. Общие положения и технологических процессов" [16].Перед началом диагностики изоляции ТЭД локомотива должны быть обесточены все силовые электрические цепи, отключенывыключатели тяговых электродвигателей, крышевой разъединитель поставлен в положение "Заземлено", выпущен воздух иперекрыты краны пневматической системы электроаппаратов. Кроме того, при необходимости ремонта отдельных аппаратовдолжны быть [1]вынуты [17]предохранители данного участка, предусмотренные конструкцией [17].К работе можно приступать только после снятия напряжения с контактной подвески ремонтного стойла (пути) депо, ПТОЛ,отсоединения от электровоза кабеля постороннего источника питания и получения команды от лица, обеспечивающего допускбригады на рабочее место.[1]До постановки электровоза на техническое обслуживание, текущие и средний ремонты электрические машины необходимо продуть сухим, сжатымвоздухом на специально выделенных для этой цели канавах.Внешние электрические сети питания переносных диагностических приборов напряжением более 50 В переменного или 120 Впостоянного тока, стенды для диагностики электронного оборудования должны быть оборудованы защитным заземлением("занулением" или устройством защитного отключения) [16].[1]Диагностику изоляции тяговых двигателей, снятых с электровоза, выполнять в электромашинном отделении локомотивного депо, которое должноотноситься к пожароопасным помещениям категории производств «В» или «Д» согласно Руководству «Определение категорий помещений и зданий производственного и складского назначения предприятий и объектов железнодорожного транспорта иметрополитенов по взрывопожарной и пожарной опасности» ВНТП 05­89 [16].Электрические машины, снятые с локомотива, необходимо [17]устанавливать на специальные подставки или конвейер поточнойлинии.[10]При перемещении или подъеме шагающего конвейера запрещается переходить через подвижную раму или находиться вблизиперемещаемого тягового двигателя, установленного на раме.Для поворачивания корпуса остова (статора) [16]должны применяться кантователи [16].[17]При измерении сопротивления изоляции электрических цепей тяговых двигателей все работы на электровозе, связанные с ремонтом электрическогои механическогоhttp://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23053144&repNumb=119/2010.06.2016Антиплагиатоборудования, должны быть прекращены. Испытания электрических машин и аппаратов на сопротивление изоляции после ремонта перед установкой на локомотив должныпроизводиться на стационарной испытательной установке (станции, стенде), имеющей необходимое ограждение, сигнализацию,знаки безопасности и блокирующие устройства.[1]Значение сопротивления изоляции электрических машин и аппаратов в большой степени зависит от температуры. Замеры следует производить притемпературе изоляции не ниже +5 °С, кроме случаев, оговоренных специальными инструкциями.При температуре ниже нуля градусов вода в изоляции переходит в кристаллы льда и становится диэлектриком, поэтому при более низкихтемпературах результаты измерения недостоверны.Испытания с использованием стационарной испытательной установки допускается выполнять работнику, имеющему III группу поэлектробезопасности, единолично, в порядке текущей эксплуатации. У электротехнического персонала право на проведениеиспытаний должно быть подтверждено в удостоверении по электробезопасности формы ЭУ­43 в строке "право проведенияспециальных работ".Перед испытаниями на сопротивление изоляции тяговых электродвигателей, снятых с локомотива, необходимо проверитьисправность ограждений, блокирующих устройств, исправность световой и звуковой сигнализации, извещающей о включении иподаче напряжения до и выше 1000 В, на двери испытательной станции вывесить предупреждающую табличку "Опасно! Высокоенапряжение".Рабочее место оператора стационарной испытательной установки должно быть отделено от той части установки, которое имеетнапряжение выше 1000 В. Дверь, ведущая в часть установки, имеющую напряжение выше 1000 В, должна [1]http://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.23053144&repNumb=120/20.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов ВКР