Исследование совместного влияния температуры и вибрации на дефектность витковой изоляции асинхронных двигателей Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА ИМЕНИ С. М. КИРОВА

* Том 282 1974

ИССЛЕДОВАНИЕ СОВМЕСТНОГО ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ И ВИБРАЦИИ НА ДЕФЕКТНОСТЬ ВИТКОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Ю. П. ПОХОЛКОВ, П. П. БЕСПЁРСТОВ, В. С. КЛЮЕВ, В. В. ПЫХТИН

(Представлена научным семинаром кафедры ЭИКТ)

В процессе эксплуатации электрических машин изоляция их обмоток подвержена влиянию целого ряда факторов: тепло, вибрации, электродинамические усилия, влага, коммутационные перенапряжения и т.д. В зависимости от уровня и одновременности этих факторов степень влияния их на изоляцию различна.

В данной работе было проведено исследование одновременного влияния температуры и вибраций на витковую изоляцию обмоток асинхронных двигателей. В качестве объекта исследований была взята обмотка асинхронного двигателя, выполненная проводом ПЭТВ-У7-35, диаметром 1,08 мм.

Исследование проводилось на макетах, представляющих собой статоретты. В пазы пакетов статоров укладывались попарно связанные проводники. С одной стороны лобовая часть обмотки была разрезана, и концы проводников зачищены.

Укладка обмотки в пазы статоров, пропитка и сушка обмоток производилась в полном соответствии с технологией изготовления обмотки двигателя А02-32-4. Коэффициент заполнения паза- составлял 0,82. В качестве пропитывающего состава использовался лак МЛ-92. Для обеспечения одновременного влияния на обмотку температуры и вибраций макеты обмоток помещались в термостат, установленный на вибростенде типа 57-1000.

В табл. 1 приведены уровни воздействующих факторов и время испытаний образцов изоляции.

Таблица 1

Время воздействия (час)

Температура, °С

20

12

200

220

Ускорение при вибрации, а ^

Примечание: g — ускорение свободного падения, £=9,8 м/сек2, частота вибраций 50 гц.

За критерий оценки качества изоляции была принята величина дефектности — вероятность появления пар проводников с изоляцией,

пробивное напряжение которой равно или меньше максимального пробивного напряжения воздуха в толщине, равной двойной толщине изоляции провода с учетом перекрытия по поверхности изоляции на расстояние не более 3 мм. Согласно экспериментальным данным это напряжение составляет 4,8 кв, следовательно, дефектность <7 определялась по выражению

Я

/Ц 8

(1)

где 8—число пар проводников, пробитых при ¿7.^4,8 кв, 2п£ — суммарное количество испытанных образцов. Дефектность изоляции проводов после каждого опыта определялась по результатам пробоя изоляции 90—100 пар проводников макета на переменном напряжении, скорость подъема которого составляла 1 кв/сек.

Анализ распределения пробивного напряжения изоляции пар проводников, не подвергавшихся воздействиям (рис. 1, кривая 1), свидетельствует об отсутствии сквозных совпадающих дефектов.

0999

0.998

0995

0005

0.002 от

20 г в 36 5. к 60 68 ?6 8 4 92 Ю О

Рис. 1. Зависимость от 11% при ¿=220° С: 1 — а = 0£

и ¿=20° С; 2 —а=0£; 3 — 4 — а=-б£; 5 — а=9и

Распределение пробивного напряжения изоляции пар проводников после воздействия свидетельствует о росте числа дефектов в изоЛяции (рис. 1, кривые 2, 3, 4, 5). Наличие 2-х переломов в распределении £/пр можно, по-видимому, объяснить наличием 3-х типов композиций изоляции двух соседних проводников.

4 Заказ 4403

49

Тип первый — изоляция обоих проводников имеет сквозные трещины, лежащие друг от друга на расстоянии < 3 мм. Пробивное напряженке таких пар ^ 4,8 кв.

Тип второй — изоляция только одного из двух проводников имеет сквозное повреждение. Пробивное напряжение такой композиции лежит в пределах 4,8^-9,6 кв.

Тип третий — изоляция проводников не имеет сквозных дефектов. Пробивное напряжение композиции такого типа >9,6 кв.

На рис. 2 показана зависимость дефектности изоляции, найденной по по формуле (1), от величины ускорения вибрации. Уровень дефектности

(¡(48)

/ I > /

< >__—-Ч 2 У Л / / / /

*

0 3 6 9

Рис. 2. Зависимость дефектности витковой изоляции от величины ускорения вибраций: 1 —200° С; 2 — 220° С

изоляции возрастает как с увеличением температуры, так и с увеличением ускорения при вибрации. Анализ результатов показывает, что при повышенной температуре влияние вибрации более существенно. При температуре 220° С возрастание уровня дефектности наблюдается при ускорении вибрации В случае, когда температура составляет 200° С, значительный рост дефектности наблюдается при ускорениях (4,5 + 5) g. Последнее может быть объяснено повышенной вероятностью разрыва химических связей при повышенной температуре и более интенсивным дефектообразованием.

В работе определялась также скорость роста дефектности изоляции (У).

* '

где

£¡20 — дефектность изоляции в исходном состоянии при ¿ — 20° и а = 0е,

$1 —уровень дефектности изоляции после одновременного воздействия температуры и вибрации.

Таблица 2

Скорость роста дефектности 1 ¡час t °с 0 3 6 9

V 220° 200° 0,00487 0,003 0,00493 0,003 0,0089 0,00386 0,0119 0,0088

В табл. 2 приведены значения скоростей роста дефектности при различных температурах и ускорениях вибраций.

Выводы

1. Дефектность изоляции увеличивается в 2,5 -f-З раза с увеличением ускорения вибраций от 0 до 9 g.

2. Установлено, что вибрации незначительно влияют на дефектность изоляции при ускорении меньше 3 g.

3. Уровень ускорения при вибрациях существенно влияет на скорость роста дефектности. Без воздействия вибрации скорость роста дефектности составляет: при 220° 0,00487 1\час\ при 200° 0,003 1/час.

При ускорении вибраций а — 9 g скорость роста дефектности составляет: при 220° 0,0119 Цчасу при 200° 0,0088 1/час.

ЛИТЕРАТУРА

1. А. К. Митропольский. Техника статистических вычислений. «Наука», 1971.

2. J1. М. Бернштейн. Изоляция электрических машин общепромышленного применения. «Энергия», 1965.