CC BY
12
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВА
Том 222 1975
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОБМОТОК НА ДЕФЕКТНОСТЬ КОРПУСНОЙ ИЗОЛЯЦИИ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Ю. П. ПОХОЛКОВ, П. П. БЕСПЕРСТОВ, В. ¡В. ПЫХТИН
(Представлена научным семинаром кафедры электроизоляционной и кабельной техники)
Анализ отказов электрических^машин при эксплуатации показывает, что подавляющее большинство их обусловлено наличием скрытых дефектов в изоляции, которые выявляются в период приработки [I—4].
Дефекты типа сквозных проколов, сдиров, трещин могут появиться в изоляции либо в процессе ее изготовления, либо в процессе изготовления обмоток [3].
Целью данной работы является исследование влияния колебаний технологического режима работы статорообмоточного станка и^Т-ббО фирмы «Е1еИготаЪ> ГДР и пазоизолировочного станка ИПС-3 на качество корпусной изоляции обмоток.
За критерий качества корпусной изоляции принимаем уровень ее дефектности — ¿/ [4].
Пересчет дефектности корпусной изоляции на единицу площади можно провести следующим образом. Считая, что сквозное повреждение образца есть событие редкое, принимаем, что распределение дефектов по площади образца подчиняется закону Пуассона.
Тогда (1— ¿7) = е~а, где а — среднее число дефектов на площади образца 5. Число дефектов на единицу площади будет равно
л а
*
ММ2
(1)
Исследования проводились с использованием математических методов статистического факторного планирования эксперимента [6].
По предварительным исследованиям основными факторами, оказывающими существенное влияние на дефектообразование в корпусной изоляции, являются:
1) на намоточном станке — усилие натяжения (Р ) и скорость намотки ( V );
2) на пазоизолировочном станке — зазор между пуансоном и матрицей (б) и скорость изолирования (г>).
Для исследований на намоточном станке эксперимент был спланирован по центральному, композиционному рототабельному плану второго порядка (табл. 1), уровни факторов и интервалы их варьирования представлены в табл. 2. Для изолировочного станка эксперимент спланирован по факторному плану для двух факторов первого порядка (табл. 3), уровни факторов и интервала их варьирования приведены в табл. 4.
Таблица 1
№ пп К дв/ход мин Р кгс Параметр отклика
Д<7гЮ-3 мм2 Д^з-Ю-3 мм2
1 + 1 + 1 1,63 2,83 5,36
2 + 1 -1 0,95 1,59 2,52
3 —1 + 1 1,33 2,40 4,72
4 —1 —1 0,35 1,12 1,76
5 1,414 0 1,02 2,13 4,43
6 —1,414 0 0,42 1,33 2,24
7 0 1,414 1,72 3,22 5,68
8 0 —1,414 0,28 0,92 1,52
9 0 0 1,00 1,99 3,98
10 0 0 1,10 2,02 3,56
И 0 0 1,04 2,08 3,62
12 0 0 1,07 2,08 3,62
Таблица 2
Интервал варьирования Кодовое обозначение Уровни факторов
Факторы —1,414 -1 0 + 1 + 1,414
дв/ход мин 28 40 52 80 108 120
Р, кгс 0,7 Хп 3 3,3 4 4,7 5
Таблица 3
V паз мин Параметр отклика Д
№ пп В мм Д?1-10—3 ~ мм2 мм1 Д^з-Ю-3 мм2
1 +1 +1 0,589 0,700 1,16
2 +1 —1 0,345 0,300 0,560
3 —1 4-1 0,520 0,548 0,880
4 —1 —1 0,328 0,168 0,280
Таблица 4
Факторы Интервал варьирования Кодовое обозначение Уровни ( )акторов
+1 —1
V, паз/мин 5, мм 7,5 1,0 Х1 92 3,5 77 5,5
После каждой технологической операции, т. е. после изолирования пазов статора и после намотки обмотки, корпусная изоляция осторожно извлекалась из пазов. Полученные образцы испытывались на пробой в цилиндрических электродах 020 мм. При реализации одной строки плана испытывалось 150 образцов. По величине пробивного напряжения определялось приращение дефектности корпусной изоляции при различных режимах работы намоточного и изолировочного станков в соответствии с планами.
В качестве объекта исследований была выбрана лакоткань ЛСК-0,17. Для оценки влияния качества поступающей на завод лако-ткани на приращение дефектности при изготовлении обмотки были отобраны по три партии с разными уровнями дефектности на каждый станок:
а) для намоточного станка
^;п = 1,06.10-3 1 /мм2; ?2'п = 1,98.10-9 11мм2; = 6,32- Ю-3 {¡ММ*
б) для изолировочного станка
?;п=1,4*Ю-3 1 /мм2; ¿7гп = 2,42* Ю-3 \/мм2; д'гп = 4,68-10"3 1 /мм2.
В результате реализации планов и обработки экспериментальных данных [7] получены уравнения регрессии для приращения дефектности корпусной изоляции в зависимости от режимов работы намоточного п изолировочного станков:
а) намоточный станок
для q\n = 1,06-Ю-3 1 /мм* Д qx = (1,05 + 0.218Х, + 0,461 Хя — 0,119 X? +0,0865X1-
-О.ОгбХ^ИО-3 1 /мм2; (2)
для <72п = 1,98-10"3 1 /мм2 дд2 = (2,07 + 0,254Х! + 0,721 Х2 - 0,14Х? + 0,047X2) • 10~3 1 /мм2; (3)
для д'зп = 6,32-Ю"3 1 /мм2 Ддг = (3,67 + 0,56Xj + 1,46Х2 - 0,141 X J - 0,27 X! Х2) -10~3 1 /мм2;
(4)
б) изолировочный станок
для gin — 1,4-10~3 1 /мм2 Д?! = (0,448 + 0,107Х2)-10-3 1 ¡мм2; (5)
для <72п = 2,42-10~3 1 ¡мм2 Aq2 = (0,468 + 0,071Х1 + 0,19Х2) • 10~3 1 ¡мм2; (6)
для дзп = 4,68-10—3 1 /мм2 Ьд3 - (0,72 + 0,14Xt + 0,ЗХ2)• 10~3 1 /мм2. (7)
Значения приращения дефектности приведены в табл. 1,3.
После описания коэффициентов уравнений (2^-7) функциями от дефектности корпусной изоляции в состоянии поставки [5] и замены кодовых значений натуральными [6] получаем обобщенные модели приращения дефектности в корпусной изоляции после изолирования на станке ИПС-3:
Д<7 = (0,7866-^п"2,29- ^0,655*^п + 0,014-^-г- 7-05Л V - 0,092-^ Ю-3 \/мм*;
и после намотки обмотки на станке \VST-660 —
Д<7 = (— 0,9753• ^п0,124„ + 0,02522К + + 0,0854'^п"1,913-^1,183'^'/3 — О,ООО157-^п0,376-^^о'о79'(7п + +0,1423- - 0,00051216Х
Хе^п-У-Р)-10"3 IIмм2.
Анализ уравнения (2—9) показывает, что режимы работы намоточного и изолировочного станков оказывают существенное влияние на качество корпусной изоляции.
Анализируя обобщенные уравнения (8—9), можно рекомендовать оптимальные режимы работы намоточных и изолировочных станков, добиться увеличения производительности оборудования и улучшения качества корпусной изоляции.
На рис. 1—3 приведены линии равного уровня дефектности корпусной изоляции после изолирования пазов и после намотки обмотки при различных дефектностях изоляции в состоянии поставки. Анализ зависимостей (рис. 1—3) показывает, что режимы работы изолировочных и обмоточных станков, которые существуют на заводе «Сибэлектромо-тор», не являются оптимальными.
Так, на пазоизолировочных станках скорость изолирования можно повысить с 77 паз/мин до 92 паз!мин> при повышении зазора между пуансоном и матрицей с 0,35 мм до 0,55 мм. При этом дефектность корпусной изоляции снизится на ~33%.
На обмоточных станках можно увеличить скорость намотки с 80 дв ход]мин до 110 дв ход/мин, при уменьшении усилия натяжения с 4 кгс до 3,44 кгс. При этом дефектность корпусной изоляции снизится на
В табл. (5—6) приведены существующие
(9)
кгс
X,
\ 0 \ \ ' \\\
О кгс ~Хг
6).
Рис. 1. Линии равного уровня дефектности корпусной изоляции обмотки: а) q 1,06.10 ~3 1/лш2, б) ^
= 1,98Л0~3 1 /мм2 обмоточный станок = 660
-20%.
и рекомендуемые режимы работы технологического оборудования на заводе «Сибэлектромотор» и соответственно для каждого режима дано приращение дефектности.
4. Заказ -\340
49
Полученные результаты работы позволяют сделать следующие выводы:
1. В данной работе получены математические модели дефектообра-зования в корпусной изоляции асинхронных двигателей при изолировании пазов на изолировочном станке ИПС-3 и при изготовлении обмоток на обмоточном станке \VST-660, которые учитывают качество изоляции в состоянии поставки и режимы работы оборудования.
Рис. 2. Линии равного уровня дефектности корпусной изоляции обмотки: в) обмоточный станок АУБТ-ббО Ч ' = 6,32 • 10~~3 \/мн2, г) изолировочный станок ИПС-3, 4.10е3 1 /лшя
Рис. 3. Линии равного уровня дефектности корпусной изоляции обмотки: д) Чп = 2Д2. 1<Г3 Цмм\ е) = = 4,68-10—3 1 ¡мм2 изолировочный станок ИПС-3
2. На основании анализа полученных математических моделей предложены оптимальные режимы работы станков ИПС-3 и \VST-660, позволяющие повысить производительность станка ИПС-3 на 20%, станка \VST-660 на 37% и одновременно снизить дефектность соответственно на 33% и 20%.
3. Результаты проведенных исследований показывают, что отклонения режимов работы обмоточных и изолировочных станков оказывают существенное влияние на качество корпусной изоляции обмоток асинхронных двигателей.
Таблица 5
Обмоточный станок WST-660
q' в состоянии поставки Рекомендуемые режимы Существующие режимы
1,06-10"3 \\мм2 V- по*"0* мин Р = 3,44 кгс Д? = 0,85-10~3 1 ¡мм2 del ход V = 80—-- мин р = 4,00 кгс Aq = 1,05-10~3 1 ¡мм2
1,98-Ю-3 \\ммъ дв1ход У= 110—- мин Р = 3,58 кгс Д? = 1,77-10-3 1 ¡мм2 V- 80дв1Х°д мин Р — А кгс Aq = 2,07-10~3 1 ¡мм2
6,92- Ю-3 1 ¡мм2 \ у _ тдв1ход мин Р ~ 3,51 кгс Д6 = 2,67-10—3 1 ¡мм2 [золировочный станок ИПС-3 del ход V = 80—- мин Р — 4 кгс Aq = 3,67-10—3 Цмм2 Таблица 6
qr в состоянии поставки Рекомендуемые режимы Существующие режимы
1,4-10"3 {¡мм2 V = 92 паз/мин б = 0,55 мм = 0,4-10"3 1 ¡мм2 V = 92 паз/мин 5 = 0,35 мм Д? = 0,6-10~3 1 ¡мм2
2,42-10 ~3 \\мм2 V — 92 паз\мин 5 =0,55 мм Д? = 0,336-10~3 1 ¡мм2 V =. 77 паз/мин В — 0,35 мм Д^ = 0,6-10~3 1 ¡мм2
4,68-10"3 \\мм2 V = 92 паз!мин 5 = 0,55 мм Дд = 0,54-10_3 1 ¡мм2 V — 11 паз!мин Ь --- 0,35 мм Aq = 0 (9 -10 3 Цмм*
ЛИТЕРАТУРА
1. С. 3. Барский. О надежности электрических машин. «Вестник электропромышленности», 11963, № 2.
2. Л. М. Берн штейн. Изоляция электрических машин общепромышленного применения. М., «Энергия», 1971.
3. Ю. П. П о х о л к о в. Надежность изоляции всыпных обмоток асинхронных двигателей. Известия ТОЙ, т. 242, Томск, изд-во ТГУ, 1972.
4. 3. К. Стрел ьбицкий, О. П. Муравлев, Ю. П. ¡П ох о л ко в, А. С. Г и т-м а н. Исследование дефектности витковой и корпусной изоляции всыпных обмоток асинхронных электродвигателей. Известия ТПИ, т. 180. Томск, изд-во ТГУ, 1966.
6. Ю. П. Адлер, Е. В. Маркова, Ю. В. Грановский. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М., «Наука», 1971.
-6. В. В. Налимов, Н. А. Чернов а. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов, М., «Наука», 1965.
7. Л. 3. Румынский. Математическая обработка результатов эксперимента. М., «Наука», 1971.
4*
