Analysis of operating conditions and modes of locomotive traction motors

Abstract

EN: Traction motors are a key element of locomotive drive systems, the safety and efficiency of transportation depend on the reliability and stability of their operation. Under intensive operating conditions, motors are exposed to variable mechanical, electrical and thermal loads. Additionally, their operation is affected by environmental factors – temperature, humidity, dust, vibrations. An important component of increasing efficiency is the implementation of modern methods of diagnosing, monitoring and predicting the condition of motors using the Internet of Things and cloud computing. The object of research is the physical processes that occur in locomotive traction motors during their operation in different modes and under different operating conditions. The article analyzes the conditions and operating modes of locomotive traction motors with detailed consideration of the influence of temperature conditions, insulation quality, load modes, operating conditions, electromagnetic interference, and modern cloud monitoring technologies. The features of thermal processes in windings, methods of monitoring the condition of insulation and diagnostics, as well as the implementation of remote monitoring systems are considered. The need for a comprehensive approach to assessing the technical condition of traction motors, based on a combination of traditional control methods with the analytical capabilities of cloud services, is substantiated. The results of the analysis showed that the efficiency and reliability of locomotive traction motors are significantly influenced by external factors. The greatest threats are climatic conditions, electricity quality, vibration levels, electromagnetic interference, and maintenance organization. Their negative impact can be reduced by using modern diagnostic monitoring systems. This, in turn, will help increase motors efficiency, reduce operating costs, and extend the service life of locomotives.

UA: Тягові електродвигуни є важливим елементом систем привода локомотивів, від надійності і стабільності роботи яких залежить безпека і ефективність перевезень. В умовах інтенсивної експлуатації двигуни зазнають дії змінних механічних, електричних і теплових навантажень. Додатково на їхню роботу впливають фактори зовнішнього середовища – температура, вологість, запиленість, вібрації. Важливою складовою підвищення ефективності є впровадження сучасних методів діагностики, моніторингу та прогнозування стану двигунів із використанням Інтернету речей і хмарних обчислень. Об’єктом дослідження є фізичні процеси, що протікають у тягових двигунах локомотивів під час їхньої роботи в різних режимах і за різних умов експлуатації. У статті проаналізовано умови та режими роботи тягових електродвигунів локомотивів із детальним урахуванням впливу температурного стану, якості ізоляції, режимів навантаження, умов експлуатації, електромагнітних завад і сучасних хмарних технологій моніторингу. Розглянуто особливості теплових процесів в обмотках, методи контролю стану ізоляції та діагностики, а також впровадження систем дистанційного моніторингу. Обґрунтовано необхідність комплексного підходу для оцінювання технічного стану тягових двигунів, що базований на поєднанні традиційних методів контролю з аналітичними можливостями хмарних сервісів. Результати аналізу показують, що на ефективність і надійність тягових двигунів локомотивів визначально впливають зовнішні фактори. Найбільшу загрозу становлять кліматичні умови, якість електроенергії, рівень вібрацій, електромагнітні завади та організація технічного обслуговування. Зменшити їхній негативний вплив можна за рахунок застосування сучасних діагностичних систем моніторингу. Це, зокрема, сприятиме підвищенню коефіцієнта корисної дії двигунів, скороченню експлуатаційних витрат і подовженню строку служби локомотивів.