Из анализа Топ-100 проблем сервисного обслуживания локомотивов за 2014 год [1] и статистики ОАО «РЖД» ясно, что проблема отказов обмоток вспомогательных асинхронных двигателей (АД) электровозов переменного тока остается актуальной [2, 3]. Ряд работ на эту тему был выполнен по итогам начального периода эксплуатации электровозов семейства «Ермак» [4–6]. В них внимание сконцентрировано на недочетах конструкции АД НВА-55 и ненадлежащем качестве питающего напряжения. С одной стороны, не хотелось бы зачеркивать результаты многолетнего научного и инженерного труда разработчиков специализированного АД, а также конденсаторной схемы питания АД [7, 8]. С другой стороны, вопросы эффективности, надежности и безопасности электрооборудования требуют решения.
В [9] опубликованы результаты совместного компьютерного моделирования электромагнитных, электромеханических и тепловых процессов в АД НВА-55 привода мотор-вентилятора при одиночном пуске в составе схемы электровоза 2ЭС5К с чисто конденсаторным расщеплением фаз (без пускового двигателя). Результаты получены на компьютерной модели типа [10]. Ее особенностями были учет влияния обрывов стержней только на активное сопротивление фазы ротора (индуктивное сопротивление рассеяния фазы ротора оставалось неизменным), а также отсутствие гистерезиса (коэффициента возврата) при работе реле контроля напряжения, обеспечивающего коммутацию пусковой ступени конденсаторов.
В настоящее время разработана усовершенствованная компьютерная модель, свободная от вышеназванных недостатков. На ней проведены вычислительные эксперименты, позволившие получить уточненные данные относительно условий возможного возникновения недопустимых по нагреву обмоток АД режимов его работы. В [9] установлено, что критерием опасных в тепловом отношении режимов работы конденсаторной схемы вспомогательного привода с АД может служить близкое к 100 % значение коэффициента небаланса междуфазных напряжений АД (см. выражение (1)). Оно свидетельствует о наличии большого количества разрывов стержней беличьей клетки ротора. Установлено, что высокое значение