Silniki trakcyjne z ET42 , EP09, EU07 ,EN57
zeus04
Oto fragment artykułu zamieszczonego w Trakcja i Wagony 9/90
mgr inż. Jan KOŁOMIJSKI
CNTK
Zakład Utrzymania Pojazdów Trakcyjnych
UKD:621.335.2:621.313.13]:621.3.048-253
Porównanie izolacji elektrycznej wirników niektórych silników trakcyjnych
Podstawowe wiadomości o uzwojeniach wirników silników NB508A, LKa740 oraz
EE541 i LK450
Przed dziesięciu laty do Polski zostało sprowadzonych ze Związku Radzieckiego
50 dwuczłonowych lokomotyw elektrycznych serii ET42. Lokomotywy są
eksploatowane przez lokomotywownię w Karsznicach. W lokomotywach tych prawie
nie występują awarie, czego nie można powiedzieć o pozostałych lokomotywach
elektrycznych, eksploatowanych przez PKP.
Mała awaryjność lokomotyw ET42 wynika z dużej niezawodności aparatów
elektrycznych, agregatów, a zwłaszcza elektrycznych maszyn trakcyjnych, które
są przyczyną od 80 do 90 procent uszkodzeń elektrycznych pojazdów trakcyjnych
eksploatowanych przez PKP.
Znikoma awaryjność silników lokomotyw ET42 wynika z następujących przesłanek:
- silniki trakcyjne NB508A są silnikami budowy okapturzonej,
sześciobiegunowymi, skompensowanymi, o dobrej komutacji, którą zapewniają
również doskonałe szczotkotrzymacze o regulowanym docisku sprężyn na szczotki.
Docisk ten jest sprawdzany na przyrządzie dostarczonym razem z lokomotywami.
Przyrząd do pomiaru docisku szczotek jest ustawiony na stoliku wibracyjnym,
który stwarza warunki podobne do występujących w eksploatacji;
- izolacja elektryczna silników jest wykonana wyjątkowo starannie, na co
złożyła się przemyślna konstrukcja uzwojenia, właściwy dobór materiałów
elektroizolacyjnych, technologia ich użycia oraz nasycanie uzwojeń kompozycją
żywic epoksydowych;
- prawidłowe zainstalowanie silników, na które składa się; odsprężynowane
zawieszenie, dobrze działające zabezpieczenie od zwarć, przepięć wewnętrznych
oraz wymuszone chłodzenie filtrowanym powietrzem;
- odsprężynowane zawieszenie i przeniesienie napędu na zestaw kołowy zapewnia
tłumienie drgań przenoszonych na silnik z zestawu kołowego; rozwiązanie to
zmniejsza liczbę awarii silników z różnych przyczyn, m.in. z powodu utraty
styku między szczotką a komutatorem;
- lokomotywa ET42 jest wyposażona w skutecznie działający filtr powietrza,
które zapewnia czyste i pozbawione części wilgoci powietrze podczas opadów
deszczu i śniegu. Należy podkreślić, że pozostałe typy lokomotyw nie mają
filtrowanego powietrza, co w połączeniu z otwartą budową silników, np. EE541,
stawia bardzo wysokie wymaganie ich izolacji, która nie może być nasiąkalna
dla wody;
- lokomotywa jest wyposażona w skutecznie działające zabezpieczenie od skutków
zwarć i przepięć łączeniowych generowanych podczas pracy. Producent lokomotyw
dostarczył stanowisko do skalowania zabezpieczeń nadprądowych (oprócz tego
lokomotywownia jest wyposażona
w transformator wielkoprądowy, który służy do skalowania wyzwalaczy
wyłączników szybkich);
- w obwodzie głównym lokomotywy ET42 są zainstalowane diody zwierające obwody,
w których gasnące pole magnetyczne może generować przepięcia wielokrotnie
przewyższające napięcie znamionowe izolacji aparatów i maszyn. Należy
podkreślić, iż izolacja maszyn elektrycznych, w porównaniu z izolacją
pozostałych elementów obwodu głównego, jest najsłabsza i stanowi słabe ogniwo
w każdej lokomotywie.
Mimo wyżej wymienionych zalet budowy lokomotyw i samych silników NB508A, które
to cechy korzystnie wyróżniają lokomotywy ET42 spośród pozostałych pojazdów
trakcyjnych eksploatowanych przez PKP, w ciągu dziesięciu lat ich eksploatacji
uszkadzały się silniki, których stojany lokomotywownia w Karsznicach naprawia
we własnym zakresie.
Uszkodzone uzwojenia stojana są wymieniane na oryginalne, bowiem pewną liczbę
cewek biegunów i uzwojeń kompensacyjnych dostarczono w ramach serwisu
gwarancyjnego. Producent traktuje wirniki silników NB508A jako nie-naprawialne
i w ramach serwisu gwarancyjnego dostarczył pewną ich liczbę.
W ciągu dziesięciu lat uszkodziło się kilka wirników; powstało podejrzenie, że
po tym okresie eksploatacji izolacja zestarzeje się i może gwałtownie
zwiększyć się awaryjność wirników
Producent silników NB508A stwierdził, że nie można usunąć uszkodzonych uzwojeń
wirników bez uszkodzenia żelaza czynnego; dobre żelazo jest warunkiem
ponownego założenia uzwojenia. Pogląd ten był uzasadniony technologią
nasycania, a w zasadzie koupandacją uzwojeń stojana i wirnika mieszanką żywic
epoksydowych, które dobrze penetrują uzwojenie, wypełniając wszystkie wolne
przestrzenie w izolacji. Podczas nagrzania nasycanego wirnika następuje
chemiczne utwardzenie żywic, uzwojenie stanowi jednolitą bryłę materiału o
znacznej wytrzymałości, którą trudno wyjąć bez uszkodzenia zębów wirnika.
Opisany sposób nasycania i wypełniania szczelin w uzwojeniu producent nazwał
technologią "Monolit 3".
Pomimo tych zastrzeżeń producenta próba wyzwojenia jednego z uszkodzonych
wirników powiodła się nadzwyczaj dobrze - cewki dało się wyjąć bez ich
rozcinania i podgrzewania całego wirnika. Można było z dostateczną
dokładnością przywrócić ich pierwotny kształt, który był potrzebny do
ponownego ich zaprojektowania, ponieważ dostawca nie przekazał stronie
polskiej dokumentacji technicznej silnika NB508A.
Północna DOKP, do której należy lokomotywownia w Karsznicach, zleciła Centrum
Naukowo-Technicznemu Kolejnictwa opracowanie dokumentacji konstrukcyjnej na
przezwojenie wirników silników NB508A. Zaprojektowano m.in. cewki uzwojenia i
połączeń wyrównawczych.
Podstawą do wykonania wspomnianej dokumentacji były:
- wiadomości dokumentacji fabrycznej,
- dokumentacja silnika LKa740 zaprojektowanego i wykonanego w "Dolmelu" -
zastosowanego w prototypowych lokomotywach EP09.
Silnik LKa740 jest wzorowany na silniku NB508A - mają one jednakowe liczby par
biegunów, żłobków w wirniku, działek komutatora, rodzaj uzwojenia i połączeń
wyrównawczych, taki sam układ prętów w żłobku wirnika. Różnią się m.in.
wymiarami żłobka, gęstością prądu oraz żelazem wirnika, które jest dłuższe o
30 mm w silniku LKa740.
Dokumentacja silnika LKa740 ułatwia opracowanie dokumentacji przezwajania
wirników silników NB508A i może być pomocna w projektowaniu i wykonaniu
przyrządów do produkcji cewek do przezwajanego wirnika.
Przystępując do opracowania dokumentacji przezwajania wirników, dokonano
również analizy izolacji uzwojeń silników EE541 napędzających lokomotywy oraz
silników LK450 napędzających zespoły trakcyjne. Analiza ta wykazała wielkie
różnice pomiędzy izolacją silnika NB508 a izolacją silników EE541 i LK450.
Charakterystyka uzwojeń wirników silników trakcyjnych NB508A i LKa740 oraz
EE541 i LK450
Wszystkie wymienione silniki są zbudowane na napięcie
3000 V/2, tzn. ich napięcie znamionowe wynosi 1500 V, lecz izolację mają
wykonaną na 3000 V.
Silnik NB508A ma moc znamionową 605/560 kW, prąd znamionowy 435/400 A, stojan
6-biegunowy, znamionową prędkość obrotową 775/800 obr./min, liczbę żłobków
129, liczbę działek komutatora 516, uzwojenie pętlicowe proste z połączeniami
wyrównawczymi co drugą działkę, cztery pręty w boku cewki, osiem, w żłobku o
przekroju 1,6 x 5,6 mm, długość żelaza 350 mm, średnicę wirnika 740 mm i
średnice komutatora 660 mm,
Silnik LKa740 ma podstawowe wielkości i cechy takie, jak silnik NB508A, z tym
że żelazo czynne dłuższe o 30 mm, inne wymiary żłobka, przewody o przekroju
2,24 x 5,6 mm, moc znamionową 795/730 kW, prąd znamionowy 570/520 A, prędkość
obrotową 710/735 obr./ min.
Silnik EE541 ma moc znamionową 520/500 kW, prąd znamionowy 370/355 A,
znamionową prędkość obrotową 956/970 obr./min, stojan 4-biegunowy, liczbę
żłobków 62, liczbę działek komutatora 372, uzwojenie pętlicowe proste z
połączeniami wyrównawczymi co szóstą działkę, w boku cewki 12 przewodów, po
dwa równoległe, o wymiarach 1,27 x 6,3 mm, długość żelaza 406 mm, średnicę
wirnika 535 mm i średnicę komutatora 430 mm.
Silnik LK450 ma moc znamionową 185/145, stojan 4-biegunowy, znamionową
prędkość obrotową 955/1045, liczbę żłobków 49, liczbę działek komutatora 343,
uzwojenie faliste proste, w boku cewki 14 prętów o przekroju 0,8 X 8 mm.
długość żelaza 360 mm, średnicę wirnika 450 mm, średnicę komutatora 370 mm,
czternaście prętów w boku cewki w dwu warstwach po siedem.
Wszystkie opisane uzwojenia wirników wykonane są na to samo napięcie, cewkami
jednozwojnymi o prostokątnym przekroju przewodów; gęstości prądu mają zbliżone
wartości i wynoszą odpowiednio: NB508A - 7,5 A/mm2, LKa740 - 6,9 A/mm2, EE541 -
5,5 A/mm2, LK450 - 5,7 A/mm2. Na podkreślenie zasługuje silnik LK450, kóry
jest najmniejszym z rozpatrywanych. Silnik ten ma przewietrzanie własne, od
wentylatora umieszczonego na wale wirnika, podlega częstym rozruchom
charakteryzującym ruch podmiejski. Podczas uruchamiania silniki trakcyjne
pobierają około 1,5-krotnie
większy prąd od znamionowego, a jednocześnie są słabo przewietrzane. Mimo
niekorzystnych, w porównaniu z pozostałymi rozpatrywanymi silnikami, warunków
pracy w silnikach LK450 nie obserwuje się wylutowań uzwojeń z chorągiewek
komutatora i przegrzanej izolacji. Można to wytłumaczyć następującymi
przyczynami:
- silniki LK450, napędzając elektryczne zespoły trakcyjne, nie są przeciążane,
- mały silnik elektryczny trudniej jest uszkodzić przez przeciążenie niż duży;
wynika to z "prawa wzrostu" maszyn elektrycznych - powierzchnie oddające
ciepło rosną z kwadratem zwiększania się wymiarów maszyny, a ilość ciepła
wytwarzanego podczas pracy maszyny jest proporcjonalna do objętości, czyli do
trzeciej potęgi wymiarów.
Uzwojenie faliste niezależnie od liczby biegunów stojana dzieli się na dwie
części, zwane gałęziami równoległymi. Każda z tych części stanowi elementarne
źródło prądu, którego siła elektromotoryczna (sem) w silniku jest o kilka
procent mniejsza od napięcia sieci zasilającej i równoważy to napięcie.
Cewki, należące do tej samej gałęzi równoległej, są rołożone symetrycznie pod
wszystkimi biegunami. W uzwojeniu falistym każdej cewce jednej gałęzi
odpowiada cewka w drugiej gałęzi - oznacza to, że przy niesystematycznym
obwodzie magnetycznym (różne szczeliny pod biegunami) w obu gałęziach
równoległych uzwojenia indukują się identyczne sem, w uzwojeniu nie ma prądów
wyrównawczych, a tym samym przeciążeń cewek z tego powodu.
Należy podkreślić, że wszystkie rozpatrywane uzwojenia są symetryczne, to
znaczy, że liczba żłobków wirnika, działek komutatora i biegunów stojana jest
podzielna przez liczbę par gałęzi uzwojenia.
--
Wysłano z serwisu OnetNiusy: http://niusy.onet.pl
Tomasz Ozon
> 50 dwuczłonowych lokomotyw elektrycznych serii ET42. Lokomotywy są
> eksploatowane przez lokomotywownię w Karsznicach. W lokomotywach tych prawie
> nie występują awarie, czego nie można powiedzieć o pozostałych lokomotywach
> elektrycznych, eksploatowanych przez PKP.
dobry ruski produkt :)
> Mimo wyżej wymienionych zalet budowy lokomotyw i samych silników NB508A, które
> to cechy korzystnie wyróżniają lokomotywy ET42 spośród pozostałych pojazdów
> trakcyjnych eksploatowanych przez PKP, w ciągu dziesięciu lat ich eksploatacji
> uszkadzały się silniki, których stojany lokomotywownia w Karsznicach naprawia
> we własnym zakresie.
Jak dzisiaj naprawiają te silniki?
pozdr
Tomek
zeus04
>
> dobry ruski produkt :)
>
Zgadza się
>
> Jak dzisiaj naprawiają te silniki?
>
Oj dawno tam nie byłem , ale dochodzą mnie głosy że naprawiają i
ciągle modernizują
zaplecze w tym kierunku . Naprawiają wiele innych maszyn elektrycznych
i to nie
tylko te eksploatowane w Karsznicach (w 2006 PKP-Cargo przeznaczyło
znaczne kwoty
na "dozbrojenie" tamtejszego warsztatu napraw maszyn elektrycznych )
Pozdrawiam
zeus04
> Witam
> Oto fragment artyku�u zamieszczonego w Trakcja i Wagony 9/90
> mgr in�. Jan KO�OMIJSKI
> CNTK
> Zak�ad Utrzymania Pojazd�w Trakcyjnych
> UKD:621.335.2:621.313.13]:621.3.048-253
>
> Por�wnanie izolacji elektrycznej wirnik�w niekt�rych silnik�w trakcyjnych
>
Tu obrazki:
http://www.fotosik.pl/pokaz_obrazek/1dd023ff2d767259.html
A tu dalszy ci�g tego artyku�u:
Izolacja cewek wirnik�w elektrycznych silnik�w trakcyjnych NB508A oraz EE541
i LK450
Podczas opad�w deszczu lub �niegu wn�trze silnika jest pokryte przewodz�c�
warstw� mokrego brudu, kt�ry po d�u�szym okresie eksploatacji przenikn�� do
wewn�trznych warstw uzwojenia, tworz�c mostki przewodz�ce pr�d elektryczny. W
miar� up�ywu czasu wspomniane mostki zw�glaj� si�, powoduj�c zwi�kszenie
pr�du. Proces ten narasta lawinowo i ko�czy si� utrat� izolacji silnika.
Potwierdzeniem opisanego mechanizmu powstawania takich uszkodzeďż˝ sďż˝ masowe
uszkodzenia silnik�w trakcyjnych podczas ci�kich zim, kiedy wyst�puj�
d�ugotrwa�e �nie�yce, deszcze i skoki temperatury; powoduje to zawilgocenie
oraz zraszanie uzwojenia i komutatora.
Z podanych powod�w nasycanie i koupandacja uzwoje� maj� decyduj�ce znaczenie
dla ich trwa�o�ci.
Wirnik nowy i po naprawie powinien mie� g�adk� powierzchni�; utrudnia to
tworzenie siďż˝ enklaw mokrego brudu na powierzchni. Ta cecha izolacji jest
szczeg�lnie wa�na na powierzchniach w pobli�u komutatora - na po��czeniach
czo�owych i sto�ku komutatora; w miejscach tych powstaj� wypalenia (rys. 1,
2), kt�re niszcz� wirnik i komutator.
Bardzo istotn� cech� uzwojenia jest jego odporno�� na powstawanie p�kni��
izolacji w miar� up�ywu czasu; powstaj� one pod wp�ywem drga� przenoszonych z
zestawu ko�owego na silnik, si� od�rodkowych i ruch�w cieplnych.
W okresie zimowym nale�y si� liczy� z temperatur� -20�C uruchamianego pojazdu
i +100�C nagrzanego wirnika.
Kilkadziesi�t lat temu do izolowania uzwoje� silnik�w trakcyjnych stosowano
materia�y pochodzenia organicznego w po��czeniu z mik� i syciwa bitumiczne;
izolacja ta by�a odporna na p�kanie, ewentualnie powsta�e szczeliny by�y
wype�niane przez rozgrzane syciwo.
Obecnie uzwojenia izolowane s� materia�ami z tworzyw sztucznych, tkaninami z
w��kien szklanych, ta�mami izolacyjnymi z w��kien szklanych i mielonej miki.
Lakiery izolacyjne r�wnie� s� wykonywane na bazie tworzyw sztucznych.
Izolacja uzwoje� wykonana z tych materia��w nie ma elastyczno�ci i zalety
samouszczelniania, tak jak izolacja z materia��w pochodzenia organicznego.
W artykule analizowana jest w zasadzie izolacja cewek w cz�ci ��obkowej, na
rysunkach s� przedstawione przewody z kolejnymi warstwami izolacji. Nale�y
zaznaczy�, �e w kraju nie produkuje si� przewod�w o przekroju prostok�tnym,
emaliowanych, w oprz�dzie z w��kien szklanych.
Na rysunkach 3 i 4 przedstawiono izolacj� silnika NB508A; wi�zka czterech
przewod�w rozdziela si� na pary, a te na pojedyncze przewody. Podzia� ten
jest wykonany z zachowaniem ci�g�o�ci izolacji z ta�my podobnej do krajowych
ta�m typu epoksterm i warstwy ochronnej otulaj�cej izolowane przewody,
wykonanej ze wst��ki z tkaniny szklanej.
Mi�dzy tymi warstwami znajduje si� warstwa u�o�ona a�urowo z ta�my
teflonowej. Takie wykonanie umo�liwia dost�p �ywicy epoksydowej, kt�r� wirnik
jest nasycony, do izolacji przewod�w podczas nasycania oraz swobodne
przesuwanie si� izolowanych przewod�w wzgl�dem pow�oki ochronnej podczas
nagrzewania i stygni�cia (teflon jest �liski, i nie ��czy si� z �ywic�).
Opisane rozwi�zanie uniemo�liwia p�kanie szczelnej warstwy ochronnej przez
d�ugi okres eksploatacji silnik�w. Nale�y podkre�li�, �e cewki formowane s� z
przewod�w emaliowanych w podw�jnym oprz�dzie z w��kien szklanych. Izolacja i
budowa cewek s� starannie przemy�lane, uprzedzaj� ewentualne uszkodzenia.
Zastosowane materia�y s� dost�pne w kraju, znane jest r�wnie� nasycanie
�ywicami epoksydowymi w zak�adach wytw�rczych maszyn elektrycznych w
�ychlinie i Wroc�awiu.
Z opisanďż˝ konstrukcjďż˝ cewek silnika NB508A oraz ich izolacjďż˝ i nasycaniem
kontrastuje wykonanie cewek silnik�w LK450 nap�dzaj�cych elektryczne zespo�y
trakcyjne. Uk�ad izolacyjny cewki jest przedstawiony na rysunkach 5 i 6. W
boku cewki jest 14 przewod�w izolowanych podw�jnym oprz�dem szklanym, przew�d
nie jest emaliowany, na po��czeniach czo�owych przewody ota�mowane s�
wst��k� utkan� z w��kien szklanych na zak�adk�, na cz�ci ��obkowej jest
za�o�ona tuleja izolacyjna z�o�ona z kilku warstw
mikanitu zaprasowanych na gor�co. Przej�cia z tulei na po��czenia czo�owe s�
wzmocnione kaptonem lub epokstermem. Przewody na g��wkach maj� uzupe�nion�
zdartďż˝ podczas ich formowania izolacjďż˝.
Izolacja silnik�w LK450 jest wyj�tkowo skromna, na po��czeniach czo�owych nie
ma jej. Po��czenia czo�owe nasycane s� przed u�o�eniem cewek w wirniku
lakierem PMRF. Po uzwojeniu wirnik jest nasycany przez polewanie lakierem
izolacyjnym PMRF, kt�ry to proces nie gwarantuje nasycenia g��bszych warstw i
nie wype�nia szczelin w uzwojeniu.
Inne rozwi�zanie przyj�to przezwajaj�c wirniki silnik�w EE541. Pos�u�ono si�
importowanymi materia�ami o bardzo dobrych w�asno�ciach elektroizolacyjnych i
mechanicznych oraz wysokiej temperaturze pracy - klasa H izolacji firmy "Du
Pont" - o nazwach kapton i nomex. Kapton jest foli� otrzymywan� z polimer�w
amidowych i imiodowych, nomex jest papierem syntetycznym otrzymywanym na
bazie polimer�w aromatycznych.
Materia�y opracowane zosta�y dla potrzeb ameryka�skiego programu "Apollo".
Znalaz�y r�wnie� zastosowanie jako materia�y elektroizolacyjne do produkcji
maszyn elektrycznych o du�ym obci��eniu cieplnym lub pracuj�cych w trudnych
warunkach.
Silniki EE541 i LK450 pracuj� w trudnych warunkach, lecz nie s� przeci��ane
cieplnie i dlatego nie nale�y stosowa� do przezwajania kaptonu i
nomexu. "Trudne warunki" nale�y rozumie� jako prac� silnika w brudnym i
wilgotnym powietrzu przy du�ych skokach temperatury, co prowadzi do sp�kania
i nasi�kni�cia brudnej izolacji wod�.
Dobre, znane w technice maszyn elektrycznych izolacje, w kt�rych wykorzystano
kapton i nomex, s� wykonane wed�ug nast�puj�cych zasad:
- g�adkie polerowane przewody (bez zadzior�w) s� izolowane wst��ka kaptonu na
podk�adzie teflonu, nast�pnie przew�d jest wygrzewany w piecu o temperaturze
oko�o 400�C, teflon szczelnie przykleja kapton do miedzi; otrzymana pow�oka
izolacyjna jest szczelna dla wody, jest cienka i ma doskona�e w�asno�ci
elektroizolacyjne;
- wirnik, kt�rego izolacja jest wykonana przy u�yciu kaptonu i nomexu, jest
nasycany i koupandowany w syciwach dobrze penetruj�cych i przylegaj�cych do
izolacji; temperatura pracy syciwa jest r�wnie� odpowiednio wysoka i zbli�ona
do temperatury pracy kaptonu i nomexu. Wdro�ony do przezwajania silnik�w
EE541 spos�b u�ycia nomexu i kaptonu nie spe�nia �adnej z opisanych wy�ej
zasad (jest przedstawiony na rysunku 7). Go�e przewody, po dwa r�wnolegle,
s� izolowane r�cznie na przemian wst��k� kaptonu i nomexu na 1 i 1/2
zak�adki, bok cewki jest izolowany epokstermem r�wnie� na 1 i 1/2
zak�adki, tuleja jest wykonana z kilku warstw nomexu ci�tego z arkusza,
zaprasowanych na gor�co bez u�ycia lepiszcza, wirnik jest uzwajany suchymi
cewkami, a nast�pnie nasycany przez polewanie lakierem PMRF.
U�yte do przezwajania doskona�e importowane materia�y elektroizolacyjne s� w
procesie uzwajania niew�a�ciwie stosowane. Nasycanie przez polewanie nie
gwarantuje wnikania lakieru w g��b uzwojenia, lakier PMRF �le pokrywa g�adkie
nienasi�kliwe powierzchnie nomexu i kaptonu, nie wype�nia te� licznych
pustych przestrzeni, kt�rych niezliczona liczba pozostaje przy r�cznym
ta�mowaniu przewod�w i bok�w cewek sztywn� wst��k�.
Idea�em izolacji elektrycznych silnik�w trakcyjnych jest ca�kowicie
wodoodporne uzwojenie stojana i wirnika. Pr�ba sprawdzaj�ca jako�� izolacji
powinna m.in. polega� na zanurzeniu wirnika w wodzie poni�ej chor�giewek
komutatora - po kilku godzinach powinien byďż˝ zachowany dostateczny stan
izolacji do masy i mi�dzyzwojowej; podobnie powinien zachowa� si� stojan
zanurzony w wodzie.
Idea� taki osi�gni�to dla stojan�w prototypowej serii silnik�w LKa740
wyprodukowanych w "Dolmelu''. Zastosowano tu izolacj� z mikowej ta�my
porowatej i nasycanie kompozycj� �ywic epoksydowych podobn� do tej, jak�
u�yto do nasycania silnik�w NB508A. Opisana technologia nie zosta�a
zastosowana do wirnik�w tego silnika, wykonano j� z u�yciem epoksterm�w i
nasycania w PMRF.
Technologia ta nie chroni uzwojenia od przenikania wilgoci. W prototypowej
lokomotywie EP09 nr 1 uszkodzi�y si� dwa wirniki po przebiegu oko�o 150 000
km, a w lokomotywie nr 2 jeden o przebiegu oko�o 50 000 km. Wszystkie trzy
uszkodzenia polega�y na utracie izolacji w stosunku do masy. W dwu
przypadkach odstawiono lokomotywy sprawne, po kilku dniach postoju lokomotywy
nie da�y si� uruchomi� z przyczyn wy�ej opisanych - wilgo� przenikn�a do
uzwojenia.
Liczba maszyn elektrycznych przezwajanych przez zaplecze techniczne PKP r�wna
si� produkcji du�ego zak�adu przemys�owego. Zagadnieniami tymi powinna
zajmowa� si� grupa in�ynier�w o w�a�ciwych kwalifikacjach, aby unikn��
przypadkowo�ci w stosowaniu materia��w i technologii ich u�ycia.
Do problem�w nie opanowanych podczas napraw nale�y nasycanie uzwoje�, a
zw�aszcza wirnik�w, kt�re cz�ciej ulegaj� awariom ni� stojany. Powszechnie
stosowane przez najwi�ksze zak�ady naprawcze nasycanie przez polewanie jest
zaledwie namiastk� tego procesu i nie jest stosowane nawet przez zak�ady
rzemie�lnicze zajmuj�ce si� przezwajaniem maszyn elektrycznych.
Znane sďż˝ sposoby nasycania uzwojeďż˝ maszyn elektrycznych przez powolne
zanurzenie w zbiorniku z lakierem lub przez odpompowanie powietrza ze
zbiornika, w kt�rym jest nasycany wirnik, a nast�pnie powolne zassanie
lakieru. Metoda pr�niowa skutecznie nasyca, lecz instalacja jest bardziej
z�o�ona ni� przy metodzie zanurzeniowej. Proces nasycania mo�e by� wspomagany
ultrad�wi�kami.
Na skuteczno�� nasycania, opr�cz metody, decyduj�cy wp�yw ma dob�r lakieru
elektroizolacyjnego i materia��w u�ytych do uzwajania - powinny by� one
przenikliwe dla lakieru i dawaďż˝ dobrze siďż˝ nim pokrywaďż˝.
Temperatury pracy materia��w i lakieru powinny by� zbli�one. Lakier PMRF ma
znacznie ni�sz� temperatur� pracy ni� nomex i kapton oraz �le pokrywa te
materia�y. W kraju jest kilka zak�ad�w produkuj�cych maszyny elektryczne, w
kt�rych s� zainstalowane dobrze pracuj�ce nasycalnie zanurzeniowe i pr�niowe
na krajowe lakiery PMRF, RDB9 oraz na �ywice epoksydowe - mog� one stanowi�
pierwowz�r dla nasycalni w zntk naprawiaj�cych maszyny elektryczne.
W zntk zadomowi� si� pogl�d, �e naprawianych wirnik�w nie mo�na nasyca� przez
zanurzenie, a tym bardziej pr�niowo, poniewa� cz�steczki brudu znajduj�ce
si� w kana�ach wentylacyjnych zanieczyszcz� lakier, czyni�c go przewodz�cym
pr�d, co prowadzi do cz�stych - ekonomicznie nie do przyj�cia - wymian
lakieru na �wie�y. Jest to ostro�no�� nie poparta pr�bami technologicznymi,
s� natomiast przyk�ady dobrze pracuj�cych nasycalni - w ZNTK w Lubaniu
�l�skim dzia�a nasycalnia zanurzeniowa, a w lokomotywowni w Grodzisku
Mazowieckim, przedwojenna nasycalnia pr�niowa. W celu informacji nale�y
doda�, �e zak�ady naprawiaj�ce silniki EE541 i LK450 maj� lub mia�y
zainstalowane nasycalnie.
Trudne technicznie i powoduj�ce du�e straty w eksploatacji jest zagadnienie
izolacji w pobli�u miedzi komutatora
- na po��czeniach czo�owych i sto�ku izolacyjnym (jest ona wypalana w tych
miejscach), co zilustrowano na rysunkach 5 i 6. Izolacja ta powinna byďż˝
wykonana z najlepszych materia��w, a jej powierzchnia g�adka i odporna na
dzia�anie �uku elektrycznego.
Pod wp�ywem napi�� mi�dzywycinkowych po okopconej przez �uk elektryczny lub
mokrej, brudnej powierzchni izolacji, stykaj�cej si� z wycinkami komutatora
p�yn� pr�dy, kt�re j� nagrzewaj�. Gor�ca izolacja zmniejsza swoj�
rezystancj�, zwi�kszaj� si� pr�dy, izolacja zaczyna si� zw�gla�
- zjawisko si� rozszerza, prowadz�c do zwarcia pocz�tkowo cz�ci komutatora,
a nast�pnie ca�ego silnika.
Stosowane obecnie sposoby zabezpieczeďż˝ w pojazdach trakcyjnych nie
umo�liwiaj� wykrycia zjawiska w fazie pocz�tkowej; od��czaj� one silniki, gdy
jest wypalona dziura w po��czeniach czo�owych lub sto�ku, a silnik jest
zwarty i musi byďż˝ przezwojony.
Kilkuletnie do�wiadczenia z zastosowaniem ta�my szklanej, przysyconej
lakierem przeciwiskrowym, wyra�nie zmniejszy�y liczb� wypale� w pobli�u
komutatora. Konieczne jest dopracowanie tego sposobu, aby otrzymywa� g�adkie
powierzchnie, na kt�rych nie b�dzie gromadzi� si� kurz. Podobnie przebiega
zjawisko wypale� izolacji na po��czeniach czo�owych, gdy nast�pi wylutowanie
cz�ci uzwojenia z komutatora.
Zgodnie z dokumentacj� silnik�w lakierem przeciwiskrowym nale�y malowa�
chor�giewki komutatora i te cz�ci, po kt�rych nie �lizgaj� si� szczotki.
Trzeba podkre�li�, �e w ten spos�b by�y wykonane oryginalne wirniki silnik�w
NB508A.
Wnioski
Aby zmniejszy� awaryjno�� pojazd�w trakcyjnych jest konieczne uporz�dkowanie
technologii przezwajania maszyn trakcyjnych, a zw�aszcza ich wirnik�w.
Ilustracj� tej konieczno�ci niech b�dzie uszkadzalno�� silnik�w trakcyjnych w
P�nocnej DOKP w 1989 roku (tabela).
Normaln� uszkadzalno�� maj� silniki NB508A, silnik�w EE541 uszkadza si� 21
procent rocznie, a LK450 a� ponad 50 procent. Z�a izolacja przezwajanych
silnik�w ma znaczny udzia� w powstawaniu uszkodze�. Aby ten stan zmieni�,
nale�y:
- na podstawie rejestr�w uszkodze�, znajduj�cych si� w lokomotywowniach i
zntk, przeprowadziďż˝ krytycznďż˝ analizďż˝ i ustaliďż˝ przyczyny nadmiernej
uszkadzalno�ci silnik�w, w tym silnik�w naprawianych;
- opracowa� uk�ady izolacyjne dla silnik�w EE541 i LK450. Izolacja silnik�w
LK450 jest stanowczo za uboga, a w silnikach EE541 nie ma potrzeby stosowania
importowanego kaptonu i nomexu;
- zapozna� si� z czynnymi nasycalniami w Grodzisku i Lubaniu oraz zak�adach
produkuj�cych maszyny elektryczne i podj�� pr�b� uruchomienia posiadanych
nasycalni;
- opracowaďż˝ perspektywiczny plan zainstalowania nasycalni nowoczesnych,
kt�rych praca zapewni ca�kowicie wodoodporn� izolacj� naprawianych maszyn
elektrycznych;
- wprowadzi� jednolity spos�b wyka�czania powierzchni w pobli�u
komutatora, zapewniaj�cy niewypalanie dziur w sto�ku i w po��czeniach
czo�owych. Proponowane zamierzenia wydaj� si� by� realne.
--
Wys�ano z serwisu OnetNiusy: http://niusy.onet.pl
Metys
Dzieki Zeusie.
Wiecej takich artykulow poprosze.
Pozdrawiam
Metys
Jaroslaw Berezowski
> i koupandacja
A coz to za potworek jezykowy? :)
--
Jaroslaw "jaros" Berezowski
zeus04
U�ytkownik "Metys" <me...@nospam.gazeta.pl> napisa� w wiadomo�ci
news:gvjv09$n8q$1...@inews.gazeta.pl...
>
> Dzieki Zeusie.
> Wiecej takich artykulow poprosze.
>
Trakcja i wagony nr. 9 z 1979
"Uwagi o konserwacji i naprawach silnik�w trakcyjnych"
doc. Stanis�aw Plewako
Instytut Transportu Politechniki Warszawskiej
Wiele uszkodze� pojazd�w trakcyjnych powstaje w pierwszym okresie
u�ytkowania po przeprowadzonej naprawie. Wskazuje to na niedoci�gni�cia
procesu technologicznego napraw, dokonywanych w zak�adach naprawczych taboru
kolejowego. Z praktyki ZNTK w Mi�sku Maz. wynika [1], �e wszystkie naprawy
silnik�w trakcyjnych, zwi�zane z ich przezwojeniem, nasuwaj� bardzo du�e
trudno�ci wobec braku drut�w nawojowych o odpowiednim profilu oraz
materia��w izolacyjnych. Produkowane przez ZNTK cewki uzwojenia wirnika maj�
czasem odmienne parametry konstrukcyjne, zmieniony uk�ad izolacyjny, a
czasem zmienione nawet przekroje drut�w nawojowych. Wp�ywa to w pewnym
stopniu na zmian� mocy silnika trakcyjnego, a co za tym idzie i jego
trwa�o�ci. Wszystkie uszkodzenia wp�ywaj� na skr�cenie �ywotno�ci silnik�w,
pogarszaj� ich niezawodno�� i powa�nie wp�ywaj� na wzrost koszt�w
utrzymania. R�norodno�� konstrukcyjna, funkcjonalna i materia�owa wp�ywa na
kszta�towanie si� niejednakowych form i przebiegu procesu zu�ywania si�
(starzenia si�) poszczeg�lnych element�w sk�adowych (podzespo��w) uk�adu
nap�dowego. Ka�dy z podzespo��w ma bezpo�redni wp�yw na funkcjonowanie,
trwa�o�� i niezawodno�� elektrycznego pojazdu trakcyjnego.
Analiza uszkodze� silnik�w trakcyjnych oraz ich przyczyn wykazuje, �e
uszkodzenia te nie zawsze s� nieuniknione. Procesy szybkiego starzenia si�
lub zapocz�tkowanego uszkodzenia mog� by� z�agodzone, a czasem nawet
zlikwidowane, je�eli we w�a�ciwym czasie b�d� one zaobserwowane i rozpoznane
oraz zostan� zastosowane odpowiednie �rodki zaradcze. Na czas pracy pojazdu
mi�dzy kolejnymi naprawami, w decyduj�cy spos�b wp�ywa zachowanie si�
najs�abszych element�w sk�adowych uk�adu nap�dowego. Rozpoznanie procesu
starzenia si� (zu�ywania si�) poszczeg�lnych podzespo��w daje mo�no��
wp�ywania na trwa�o�� i niezawodno�� pojazdu - przez napraw� lub wymian�
najs�abszych element�w sk�adowych przed skierowaniem pojazdu do kolejnej
naprawy. Wa�nym zagadnieniem staje si� wi�c mo�no�� ustalenia momentu
zapocz�tkowania procesu pogarszania si� sprawno�ci funkcjonowania
poszczeg�lnych podzespo��w.
Obok trwa�o�ci i niezawodno�ci, wa�nym zagadnieniem s� koszty utrzymania i
napraw silnik�w trakcyjnych. Wed�ug informacji r�nych ZNTK [1, 5], koszt
kompletnego przezwojenia silnika trakcyjnego wynosi 40 do 50%, a czasem
nawet 60% warto�ci silnika. Koszt wymiany komutatora, oceniany r�nie przez
poszczeg�lne ZNTK, waha si� w granicach od 30 do 80 tysi�cy z�otych. Na
podkre�lenie zas�uguje przy tym fakt, �e w tych kosztach udzia� robocizny
jest stosunkowo niewielki, rz�du kilku procent. Ma to du�y wp�yw na
stosowany w ZNTK proces technologii napraw silnik�w trakcyjnych i na ocen�
koniecznego do zastosowania zakresu naprawy. Obowi�zuj�cy obecnie system
ekonomiczny, na jakim jest oparta dzia�alno�� zak�ad�w naprawczych powoduje,
�e w interesie ZNTK najwi�cej korzy�ci daje du�a liczba napraw awaryjnych
silnik�w trakcyjnych i w dodatku takich, przy kt�rych koszty w�asne s� jak
najmniejsze. Je�eli wi�c zak�ad b�dzie d��y� do udoskonalenia jako�ci napraw
przez wprowadzenie zmian konstrukcyjnych i technologicznych, staranniejsze
wykonanie i zastosowanie lepszych materia��w izolacyjnych, to powi�kszy
koszty w�asne produkcji, co pogorszy efekty ekonomiczne i utrudni wykonanie
planu warto�ciowego i zaplanowanej wydajno�ci [1]. Poprawienie jako�ci
napraw le�y natomiast w interesie s�u�b eksploatacyjnych, wp�ywaj�c nie
tylko na koszty eksploatacji, ale co wa�niejsze, na jej sprawno��. Silniki
trakcyjne, naprawiane w ZNTK albo znajduj� si� w stanie nie zdemontowanym w
kierowanych do naprawy pojazdach, albo te� przesy�ane s� do naprawy po
zdemontowaniu w lokomotywowni. W tym stanie rzeczy, w zak�adach naprawczych
notowana jest wyra�na tendencja do stosowania mo�liwie jak najbardziej
uproszczonej naprawy silnik�w trakcyjnych. �adnych szerszych bada� w
odniesieniu do niezawodno�ci silnik�w trakcyjnych nie prowadzi si� w ZNTK
ani te� w lokomotywowniach, natomiast pewne prace w tym zakresie prowadzone
s� przez niekt�re wy�sze zak�ady naukowe [5]. Technologia i sposoby
przeprowadzania zabieg�w konserwacyjnych lub naprawczych maj� r�wnie� du�y
wp�yw na trwa�o�� i niezawodno�� silnik�w trakcyjnych. Stwierdzenie
zapocz�tkowanego pogorszenia si� stanu technicznego oraz w�a�ciw� ocen�
rodzaju uszkodzenia i przyczyn, kt�re je powoduj�, mo�na osi�gn�� tylko
przez sta�� kontrol� stanu technicznego, co nale�y do obowi�zk�w s�u�b
eksploatacyjnych. Zbierane w lokomotywowniach i przesy�ane dalej informacje
o stanie technicznym silnik�w maj� charakter raczej formalno-sprawozdawczy.
Wszelkiego rodzaju uszkodzenia powstaj�ce w okresie mi�dzy kolejnymi
rewizjami lub naprawami, ujawniane s� albo w czasie przegl�d�w okresowych,
dokonywanych w lokomotywowniach, albo te� na podstawie sygna��w zawartych w
meldunkach maszynist�w. Stan taki nie pozwala na ocen� sytuacji
przed-awaryjnej, co mog�oby pozwoli� na zastosowanie �rodk�w zaradczych.
Dla por�wnania z wy�ej opisanym stanem w przedsi�biorstwie PKP mo�na
przytoczy� kilka interesuj�cych przyk�ad�w zaczerpni�tych z praktyki kolei
RFN (DB) oraz kolei francuskich (SNCF) [4, 2].
Koleje RFN maj� rozbudowany system informatyczny, w ramach kt�rego zbierane
s� i oceniane informacje o wszelkiego rodzaju uszkodzeniaeh taborowych (a
wiec i silnik�w trakcyjnych). Podstawowymi jednostkami eksploatacyjnymi,
kt�rych zadaniem jest zbieranie i przetwarzanie powy�szych danych, s�
zak�ady naprawcze taboru kolejowego. Dane te zbierane s� zar�wno w zak�adach
naprawczych, jak i w lokomotywowniach, kt�re s� obowi�zane do przesy�ania
meldunk�w o wszelkich nietypowych uszkodzeniach - do odpowiednich zak�ad�w
naprawczych oraz do dyrekcji kolejowych. Pod tym samym adresem
lokomotywownie przekazuj� zestawienia uszkodze� - p�roczne i roczne.
Kompleksowym przetwarzaniem danych i og�ln� analiz� dla ca�ej sieci DB
zajmuje si� centralny urz�d do spraw warsztatowych w Moguncji (ZAW Mainz),
kt�ry organizuje p�roczne i roczne narady techniczne z przedstawicielami
jednostek eksploatacyjnych i zak�ad�w produkcyjnych. Zebrane i przetworzone
dane s� periodycznie og�aszane drukiem i przesy�ane do u�ytku s�u�bowego
jednostek s�u�bowych DB, s�u��c jako podstawa do okre�lania potrzebnych
zmian lub modernizacji urz�dze�, do ustalania czasokres�w mi�dzynaprawczych
oraz kryteri�w do oceny niezawodno�ci tych urz�dze�. W razie potrzeby
prowadzone s� szczeg�owe badania w wybranych zak�adach naprawczych.
Lokomotywownie, poza rejestracj� nietypowych uszkodze�, nie zbieraj� �adnych
danych statystycznych ani te� nie prowadz� bada�. Obowi�zuje tu zasada, �e
lokomotywownie nie s� przeznaczone do dokonywania jakichkolwiek napraw,
natomiast uszkodzone cz�ci przesy�ane s� do naprawy w zak�adach
naprawczych. Na miejsce uszkodzonej cz�ci zamontowuje si� cz�� zapasow�,
znajduj�c� si� w magazynie lokomotywowni. Jedynym odst�pstwem od tej zasady
s�, prowadzone w spos�b ci�g�y, badania stanu powierzchni komutator�w
silnik�w trakcyjnych, za pomoc� aparatu rejestruj�cego drgania czujnika
pomiarowego, wk�adanego do trzymad�a szczotkowego (zamiast szczotki).
Ponadto prowadzone s� pomiary stanu wa��w dr��onych (zawieszenia silnik�w
trakcyjnych) za pomoc� aparatury ultrad�wi�kowej. W jednej z lokomotywowni
wprowadzono sprawdzanie funkcjonowania elektrycznego uk�adu sterowania
lokomotyw serii E103, za pomoc� por�wnania jego dzia�ania z analogicznym
urz�dzeniem kontrolnym zainstalowanym w laboratorium podr�cznym. Wszelkie
uszkodzenia, kt�re maj� charakter nietypowy, jak np.: nieszczelno�ci,
p�kni�cia, wadliwe funkcjonowanie itp., meldowane s� na odpowiednich
drukach, przesy�anych drog� s�u�bow� do w�a�ciwych zak�ad�w naprawczych oraz
do centralnego urz�du w Moguncji. Je�eli uszkodzenie wyst�pi w czasie pracy
(w eksploatacji), to lokomotywownia przekazuje kr�tki meldunek do dyrekcji.
Praktyka kolei DB wykazuje, �e w silnikach trakcyjnych najs�abszym miejscem
jest komutator. Wymienia si� go po przebiegu od 600 do 1000 tys. km w ruchu
pasa�erskim, a w ruchu towarowym po przebiegu od 1,2 do 1,8 mln km. W
silnikach trakcyjnych zacz�to powszechnie stosowa� izolacj� klasy F zamiast
izolacji klasy B, co pozwoli�o na podwy�szenie mocy silnik�w. Na przyk�ad w
lokomotywie elektrycznej serii E103 zastosowano silniki o mocy 1200 kW.
Wed�ug oceny specjalist�w DB trwa�o�� izolacji klasy B mo�na szacowa� na 15
lat, natomiast w odniesieniu do klasy F nie ma jeszcze ustalonego pogl�du.
Na kolejach francuskich (SNCF) podstawowe badania i ocena niezawodno�ci
urz�dze� (i silnik�w trakcyjnych) pojazd�w trakcyjnych oparte s� na
rejestracji i analizie wszelkiego rodzaju uszkodze� nietypowych,
wskazuj�cych na b��dy konstrukcyjne, wady materia�owe lub skutki
nieprawid�owej konserwacji czy obs�ugi. Rejestracja uszkodze� nietypowych
dokonywana jest na sta�ych (co do uk�adu) drukach, stosowanych zar�wno w
lokomotywowniach, jak i w zak�adach naprawczych, kt�re odgrywaj� szczeg�ln�
rol� kieruj�c� (pod wzgl�dem technicznym), nadzoruj�c - ka�dy z nich - prace
pewnej liczby podporz�dkowanych (terytorialnie lub funkcjonalnie)
lokomotywowni. Zak�ady naprawcze s� odpowiedzialne za stan techniczny i
prawid�ow� prac� elektrycznych pojazd�w trakcyjnych. Wydzielone zespo�y
badawcze zak�ad�w prowadz� badania w dw�ch kierunkach: uszkodze�
systematycznych i uszkodze� nietypowych.
Lokomotywownie prowadz� rejestracj� wszystkich uszkodze� nietypowych,
sporz�dzaj�c zestawienia kwartalne, przesy�ane do kieruj�cego zak�adu
naprawczego. Zestawienia te s�u�� jako materia� informacyjny na
organizowanych przez zak�ady naradach produkcyjnych, w kt�rych bior� udzia�
przedstawiciele dyrekcji taboru w dyrekcji generalnej SNCF oraz - w razie
potrzeby - przedstawiciele zak�ad�w produkcyjnych dostawc�w. Lokomotywownie,
ze swej strony, prowadz� r�wnie� analiz� uszkodze� nietypowych, kt�re s�
kolektywnie rozpatrywane na organizowanych w lokomotywowniach naradach
roboczych za�ogi z udzia�em zainteresowanych pracownik�w technicznych i
maszynist�w. Maszyni�ci pos�uguj� si� bardzo szczeg�ow� instrukcj�
wskazuj�c� jak nale�y post�powa� w przypadkach awarii lub z�ego
funkcjonowania poszczeg�lnych urz�dze�.
Koleje francuskie opracowa�y bardzo dok�adne instrukcje technologiczne
przeprowadzania bada� diagnostycznych oraz proces�w naprawczych, z
okre�leniem niezb�dnego nak�adu czasu pracy (w godzinach), jak r�wnie� z
podaniem liczby pracownik�w potrzebnych dla danej czynno�ci.
Badania prowadzone przez wydzielone zespo�y zak�ad�w naprawczych oparte na
metodach statystycznych ukierunkowane s� g��wnie na okre�lenie
najkorzystniejszych eksploatacyjnie okres�w mi�dzynaprawczych.