Валентин Киселёв, профессор МИИТа, д. т. н.
Выход из строя тяговых электродвигателей локомотивов (ТЭД) по причине понижения сопротивления изоляции обмотки якоря и их пробоя составляет до 40% от общего количества неисправностей электродвигателей. Это влечёт за собой потери для компании «РЖД». И не только на ремонт.
Устранение таких дефектов требует выкатки тягового двигателя из-под локомотива, а следовательно, и изъятия на какое-то время техники из эксплуатации. Решение этих проблем частично рассматривается в последних изданиях, посвящённых разработке новых электроизоляционных материалов и систем изоляций ТЭД. Но авторы обходят вниманием один важный момент. Как мы знаем из физики, степень расширения проводника от тепла зависит от материала. В справочниках указано, что коэффициент линейного теплового расширения меди в 3–4 раза больше соответствующего коэффициента материала диэлектрика, в данном случае слюдосодержащих компонентов. Поэтому в процессе работы тягового электродвигателя происходит их различное по величине тепловое удлинение и, как следствие, деформация и разрыв изоляции диэлектрика.
Сейчас, правда, освоено производство изоляции класса Н и более высокого класса термостойкости С, допускающей температуры нагрева токопроводящих материалов до 180 градусов и более. Однако производители не указывают коэффициенты линейного теплового расширения изоляционных материалов. А конструктор, проектирующий тот или иной электротехнический узел, без этих данных не имеет возможности сравнить коэффициенты линейного теплового расширения диэлектрика и изолируемого материала, например той же меди. Не в этом ли следует искать первопричину массового выхода из строя тяговых электродвигателей?
Этот вопрос остался вне поля зрения инженерно-технических работников, которые связаны с производством и ремонтом ТЭД. Они сосредоточили внимание на другом – на совершенствовании технологий пропиток якорей электрических машин (вакуумная, ультразвуковая и др.) и разработке более эффективных пропиточных лаков. При этом не обращается внимание на то, что при прохождении через якорь электрического тока медные проводники обмотки удлиняются в большей степени, чем пропиточные лаки и изоляционный материал. Защитная электроизоляционная лаковая плёнка толщиной 0,1–0,2 мм, нанесённая на поверхность якоря, не может растянуться на величину, достаточную для компенсации теплового перемещения меди обмотки и изолирующего материала, поэтому растрескивается при деформации. В трещины проникают влажный воздух, вода и пары масел, и по этим каналам повышенной проводимости происходит утечка тока через изоляцию. Сопротивление изоляции снижается, и создаются предпосылки для пробоя изоляции якоря.
Без устранения этой причины, на мой взгляд, надёжная работа локомотивов в эксплуатации не может быть обеспечена. Эта техническая ошибка при проектировании ТЭД стала возможной из-за пренебрежения законами физики.