Анализ статистики отказов, который ведёт Департамент локомотивного хозяйства ОАО \"РЖД\", показывает, что более чем в 52 процентах случаев причиной остановок и внеплановых ремонтов электровозов являются… электрические машины. Это и стало предпосылкой к сотрудничеству, которое в настоящее время развивает с предприятиями железнодорожной отрасли кафедра электрических машин и аппаратов ЭЛТИ (заведующий - доцент, кандидат технических наук Олег Лазаревич Рапопорт).
Не так давно кафедру ЭМА ЭЛТИ посетили представители ОАО \"ВЭлНИИ\" (научно-исследовательский проектно-конструкторский институт, по технической документации которого изготавливаются электровозы, электропоезда и оборудование для электроподвижного состава) и НЭВЗа (Новочеркасский электровозостроительный завод).
В частности, обсуждались вопросы, связанные с возможностями модернизации вспомогательных асинхронных двигателей НВА-55, надёжность которых характеризуется специалистами как довольно низкая. Только в январе текущего года вышло из строя около 100 таких двигателей, а цена одного составляет 300 тысяч рублей.
Вместе с тем, НВА-55 применяются в качестве привода для вентиляторов охлаждения тяговых электродвигателей и компрессоров на всех типах новых электровозов. По поручению ОАО \"РЖД\" кафедре ЭМА совместно с ООО \"ПК НЭВЗ\" ЗАО \"Трансмашхолдинг\" (крупнейший российский холдинг транспортного машиностроения) в рамках хоздоговора предстоит разработать и предложить вариант модернизации данного типа электродвигателей.
На определённом этапе, когда заводчане и отраслевая наука в Новочеркасске смогли убедиться в качестве результата, полученного Томским политехническим университетом, возникло логичное предложение разместить заказ на производство электродвигателей в Томске (это было одной из целей приезда) с объёмом выпуска - около 600 млн. рублей в год.
Готовы ли томские машиностроители к такому предложению - другой вопрос. Но факт остаётся фактом: оказывается, эффективное техническое решение, сформированное одной из выпускающих кафедр ТПУ, способно открыть целый сегмент рынка электродвигателей, в которых крайне нуждаются подразделения Акционерного общества \"Российские железные дороги\".
И здесь - самое время сказать о том, что этому предшествовало…
Начало цикла научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по транспортным электрическим машинам для подвижного состава на кафедре ЭМА было положено в 2002 году. Тогда в поле зрения кафедры попали как тяговые электродвигатели (ТЭД), так и вспомогательные электрические машины (ВЭМ). Те и другие становятся причиной отказов и последующих ремонтов. Прямые убытки, не считая последствий от аварий, возникающих в связи с отказами в пути, исчисляются миллиардами рублей.
К решению проблемы исполнители кафедры ЭМА подошли комплексно, начав с исследований, продолжили созданием приборов и систем контроля, основанных на современных IT-решениях (специально разработанное ПО, средства электроники). Так началась работа по повышению надёжности ТЭД и ВЭМ.
Сегодня можно сказать о результатах, многие из которых получены впервые, защищены патентами. Первым был разработан способ контроля искрения тяговых и вспомогательных коллекторных электрических машин, основанный на измерении поперечного тока щёток, получен патент на изобретение (№2303272 от 02.05.2006).
Следующим шагом стала разработка двух модификаций устройства контроля искрения, одна из которых позволяет вести мониторинг коммутационного состояния коллекторных тяговых и вспомогательных двигателей при эксплуатации на электровозах. В 2008 году на устройство получено экспертное заключение Межведомственной комиссии и рекомендация серийного выпуска для предприятий железной дороги.
В настоящее время устройство контроля искрения включено в три Технических регламента технологической оснащённости локомотивных депо и технологическую инструкцию, получены патенты на изобретения (три) и полезную модель. Для организации серийного производства создано малое предприятие, обе модификации устройств внедрены.
На базе устройства контроля искрения создана высокоточная система определения частоты вращения якоря тягового двигателя, что позволило приступить к решению следующей задачи - создания системы автоматического перераспределения тягового усилия. Работа ведётся при финансировании ВНИИЖТ ОАО \"РЖД\".
В течение 5-и лет коллектив кафедры совместно с тягово-энергетической лабораторией №095-79798 Забайкальской железной дороги исследовал качество напряжений контактной и бортовой сети питания вспомогательных электрических машин модернизированных и новых электровозов - ВЛ85К, 2ЭС5К, 3ЭС5К \"Ермак\", 2ЭС4К \"Дончак\" и других. Результатом стала разработка рекомендаций по повышению качества напряжения и надёжности вспомогательных электродвигателей.
По поручению Департамента локомотивного хозяйства заключён договор с одним из подразделений ОАО \"РЖД\" для создания системы мониторинга теплового состояния тяговых электродвигателей.
Суть работы заключается в построении математической тепловой модели тягового электродвигателя, которая позволяет в реальном режиме времени определять температуру отдельных узлов и частей ТЭД (включая вращающиеся) и производить оценку теплового ресурса изоляции. Система - уникальна, на неё также получен патент.
Достигнутые результаты, безусловно, находят приложение в учебном процессе. Так в параллели с проводимыми исследованиями коллективом кафедры разработан целый ряд новых дисциплин: \"Электрические машины с электронным управлением\", \"Математические методы исследования электрических машин\", \"Испытание и диагностика электротехнических устройств\", \"Монтаж и эксплуатация электрических машин и аппаратов\" и другие, которые составили базовый материал для магистерской программы кафедры.
Записал О.Н. Плотников.