Повышение надежности двигателей постоянного тока стрелочных электроприводов

Ахмедзянов Гаяз Гумарович,

кандидат технических наук.

Омский государственный университет путей сообщения.

Стрелочные электроприводы предназначены для перевода стрелочных остряков, запирания и контроля положения централизованных стрелок в устройствах электрической централизации. Сегодня на железных дорогах Российской Федерации получили распространение следующие виды стрелочных электроприводов: СП-2, СП-3, СП-6, ВСП-150 [1].

В настоящий момент при новом строительстве и модернизации существующих станций используют приводы с электродвигателями переменного тока. Их преимуществом являются высокая надежность и удобство в эксплуатации. Не смотря на это, большая часть переводов на сети железных дорог до сих пор оснащена двигателями постоянного тока. Также следует отметить, что на сортировочных горках в силу условий технологии работы внедрение двигателей переменного тока не возможно. В стрелочных электроприводах используются следующие виды электродвигателей постоянного тока: МСП-0,1, МСП-0,15, МСП-0,25.

Значительную часть отказов стрелочных электроприводов составляют неисправности электродвигателей. В качестве примера рассмотрим анализ неисправностей стрелочных устройств ШЧ-2 Южно-Уральской железной дороги. Отказами электродвигателя постоянного тока являются обрыв обмоток статора и якоря, неисправность коллекторно-щеточного узла, понижение изоляции обмоток статора и якоря, неисправность коллектора (межламельное замыкание), обрыв внутреннего монтажа [2]. Из данных таблицы 1 видно, что от 20 до 30 % повреждений стрелочных устройств приходится на выход из строя электродвигателя постоянного тока.

Таблица 1.

Основные причины повреждения стрелочных устройств ШЧ-2 Петропавловск за 2009-2010 гг.

Надежность электродвигателей постоянного тока в основном определяется техническим состоянием коллекторно-щеточного узла. На его долю приходится более 60 % отказов, причем большая часть является результатом износа основных элементов скользящего контакта: коллектора и щеток. Этот износ является следствием искрения под щеткой, возникающего в результате неудовлетворительной коммутации. Явление коммутации в электрическом двигателе постоянного тока заключается в изменения направлении тока в секциях электрической обмотки якоря при замыкании их щеткой.

Коллекторно-щеточный узел представляет собой сложную техническую систему, в которой осуществляется сразу несколько видов преобразования энергии (механической, электрической, тепловой). На условия коммутации коллекторных машин постоянного тока влияют электрические, магнитные (взаимная индуктивность секций якорной обмотки), конструктивные (несимметрия расположения щеток, зазор под магнитными полюсами) и механические (профиль коллектора) факторы, а также воздействие окружающей среды (температура и влажность) [3].

Для настройки коммутации электродвигателей постоянного тока целесообразно использовать сигнал с разнополярных щеток. В спектре напряжения с разнополярных щеток содержатся как низкочастотные составляющие сигнала, уровень которых зависит от режима работы исследуемого двигателя, так и высокочастотные импульсы, связанные с процессом коммутации на завершающем этапе. Преимуществами данного метода являются отсутствие каких-либо первичных преобразователей и возможность оценки уровня искрения по всему двигателю в целом. Это позволяет использовать сигнал с разнополярных щеток для оценки интенсивности искрения коллекторно-щеточного узла и улучшения условий коммутации при контрольных испытаниях стрелочных электродвигателей постоянного тока в условиях эксплуатации [4]. Данная методика изучена и реализована сотрудниками кафедры «Электрические машины и общая электротехника» ОмГУПСа.

Таким образом, улучшение условий коммутации и уменьшение искрения в коллекторно-щеточном узле позволяют значительно повысить надежность электродвигателя стрелочного привода. Это снизит затраты, связанные с ремонтом и эксплуатацией данных электродвигателей, и уменьшит число простоев поездов, обусловленных неисправностью стрелочных переводов.

Литература

1.                  Сороко В.И. Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики: Справочник. М.: Планета, 2000. Т.1. 960 с.

2.                  Системы железнодорожной автоматики и телемеханики: Учебник/ Ю. А. Кравцов, В. Л. Нестеров и др. М.: Транспорт, 1996. 400 с.

3.                  Ахмедзянов Г.Г. Факторы, влияющие на работу коллекторно-щеточного узла однофазных коллекторных двигателей/ Межвузовский сборник трудов молодых ученых, аспирантов и студентов/ СибАДИ. Омск, 2008. Выпуск 5, Ч. 1, с. 22 – 26.

4.                  Харламов В.В., Шкодун П.К., Ахмедзянов Г.Г. Формирование диагностического сигнала для оценки интенсивности искрения щеток однофазных коллекторных двигателей // Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов. №6, 2008 г., с. 155 – 157.

Поступила в редакцию 22.10.2012 г.