Контроль заданной надежности витковой изоляции асинхронных двигателей при их изготовлении 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

КОНТРОЛЬ ЗАДАННОЙ НАДЕЖНОСТИ ВИТКОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПРИ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИИ

О. П. МУРАВЛЕВ, А. Д. НЕМЦЕВ, Ю. П. ПОХОЛКОВ

Надежность электрических машин определяется в основном надежностью обмоток, которая в значительной степени зависит от правильной организации контроля в процессе их изготовления. Контроль изоляции обмоток в процессе изготовления производится на различных этапах. Если корпусная и междуфазная изоляция проверяется на пробой высоким напряжением и выявление слабых мест происходит удовлетворительно, то совсем другое положение с витковой изоляцией. При эксплуатации перенапряжения на фазе в десять и более раз превышают ¡номинальное напряжение, а при изготовлении витковая изоляция проверяется очень низким напряжением. Испытательное напряжение витковой изоляции в готовой машине составляет 1,3 ив- на фазу, что не является достаточным для выявления слабых мест.

Исследования, проведенные Томским политехническим институтом совместно с СКБЭМ, показывают, что для выявления скрытых дефектов витковой изоляции необходимо на фазу подавать испытательное напряжение величиной 0,4 пк (/свтах), где пк — число катушек в фазе [1]. Испытаниям подвергаются непропитанные статорные обмотки.

Цель настоящей работы — дать методику расчета контрольных границ допустимого уровня брака витковой изоляции при испытании высоким напряжением по заданной надежности витковой изоляции Ивзад в период приработки.

Контроль надежности Ивзад целесообразно проводить с помощью контрольных карт по среднему значению доли брака (Збр. При построении -контрольной карты основной задачей является расчет контрольных границ допустимого уровня брака (Збр-в и (Збрн- Они зависят от характеристик производственного процесса, а также от объема выборки п. Контрольные_храницы для контрольной карты по среднему значению доли брака (¡)бР рассчитываются по выражению [2]:

Знак «минус» относится к нижней контрольной границе С^бр-н, знак «плюс» — к верхней границе (Збр-в. Если (Збрн является отрицательным, то принимается (3брн=0. После нанесения границ на диаграмму получается контрольная карта (рис. 1). По оси абсцисс прямоугольной системы координат откладываются номера выборок по п статоров в различные моменты времени 1, 2, 3..., а по оси ординат, проградуированной от 0 до С^бр-в, — рассчитываемые доли брака обмоток. Выход точки за пре-

Том 242

1972

(Представлена научным семинаром кафедр электрических машин и общей электротехники)

(1)

0,16

0/2 0,10 0,08 0,06 0,0*4 0,02

-0,065

12 3 4 5 6 7

Рис. 1. Контрольная карта для Ив заД = 0,85, п = 100

делы верхней контрольной границы (Збр-в указывает на то, что увеличивается доля брака и, следовательно, уменьшается Квзад. Наоборот, нарушение нижней контрольной границы (Збр-н указывает на повышение качества и влечет за собой увеличение надежности. Объем 'контролируемой партии определяется количеством изготовленных статоров, например, за смену, декаду, месяц.

На контрольной карте прямая с ординатой (3 = (3бр определяется величиной заданной надежности витковой изоляции Ивзад- Рассмотрим определение (Збр по заданному значению Ив зад- Согласно [4] оценка надежности витковой изоляции всыпных обмоток в зависимости от числа включений двигателя у осуществляется по выражению

[1 - чоиг, (2)

число элементарных участков пар проводников в обмотке двигателя,

- дефектность провода при максимально возможном перенапряжении в эксплуатации.

ифпн.

где N

п.

кв.

(3)

п,

-число последовательно соединенных секций в фазе , Щ пи. V—амплитудное значение фазного напряжения с учетом ком мутационных перенапряжений за V включений двигателя.

__ 1пу + 0,7

ифпн.ч —

2.25

кв.

(4)

V — число включений двигателя за расчетный период времени. Величина определяется по выражению

исо

Я (и£,) = Р^'

о

и - и2 , ш, 1

о о

(5)

где

р — вероятность повреждения элементарного участка изоляции провода;

■•к. — параметр показательного: закона распределения пробивного напряжения между двумя поврежденными проводниками;

и ■— текущее значение напряжения, кв;

Ьт2 — среднее значение пробивного напряжения дефектной изоляции пары проводников, кв;

02 — среднеквадратическое отклонение пробивного напряжения дефектной изоляции пары проводников, кв.

Значение функции р |. ^ ~~) определяется по таблице прило-

\ °2 /

жения 4 [4].

Таким образом, зная надежность зад, рассчитанную на перенапряжение и^,можно определить дефектность q(Uc-J)пo (2), которое при малых значениях ) имеет вид

= 1 - (б)

тогда 1 " Ивза !

Ч(ис.) = -. (7)

Зная величину подынтегральной функции выражения (5) и л, можно определить р, величина которой будет постоянна для любого испытательного напряжения, заданной величины Ивиад и конкретной машины. Теперь, зная р, Я и значение подынтегральной функции, найденное для верхнего предела интегрирования иСу , величина которого определяется по (3) при известном испытательном напряжении 0,4пк кв на фазу, можно определить q(0,4nк). По найденному значению q(0,4nк) рассчитываем по (6) И'в. Среднее значение брака при контроле витковой изоляции высоким напряжением

с5бР — 1 — IV • (8)

По этому значению <ЗбР рассчитываются контрольные границы по (1) для контрольной карты. Так как при испытании витковой изоляции высоким напряжением отсеиваются статоры, изоляция которых пробилась бы перенапряжением 0,4пкквтах, встречающимся в эксплуатации, то надежность статоров, прошедших контрольные испытания этим напряжением, будет равна

IV = _ (9)

1 - Яб? '

Надежность выпущенных статоров получалась выше заданной Ив зад. Чтобы после контроля высоким напряжением получить заданную надежность, при расчете надо брать не заданную величину надежности Ив зад, а расчетную

Ив* = К'- Квзпд ■ (Ю)

Ориентировочные значения коэффициентов К/ в зависимости от Ив .чад для испытательного напряжения 2,5У2, кв приведены в табл. \,

Таблица 1

сад

0,7 0,75 0,8 0,85 0,9 0,95 0,97 0,99

К' 0,782 0,821 0,920 0,945 0,955 . 0,967 0,981 0,994

Таким образом, определив величину (¡)бР по заданной надежности, строим контрольную карту с границами Qcp.fi и (Збр.н. Если при контроле точки находятся внутри контрольных границ, то при выпуске асинхронных двигателей гарантируется заданная надежность витковой изоляции Ив зад. Если точки выходят за верхнюю границу (ЗбР. то нужно искать причины, вызывающие ухудшение технологическс:о процесса изготов-

ления обмоток. Пример построения контрольной карты для двигателя А02-32-4.

Исходные данные:

Rb зад=0,85; tpac4 = 5000 час\ £вкл=30 1/час; 1обр = 60 мм\ гисп= 1,527 мм\ Е/в= 1,99 кв!мм\ Еп=42,42 кв/мм [4].

Промежуточные значения, необходимые для расчета q(0,4nK), рассчитаны по соответствующим формулам [4] и приведены ниже:

"Di = 0,656 кв; Tj2=l,18 кв; ai = 0,372 кв; о2=0,525 кв; N= 1,53- 10е; /, = 0,295 Цкв; v= 150000; иф.пп-v =5,64 кв; Ucv =0,94 кв; U'cv =0,589 кв;

Вероятность пробоя «элементарного участка» изоляции пары проводников, имевшего повреждение до пропитки, за время 5000 час.

níTJ 1 - Rb- ~ 0,86-0.946 _ 0 ion 10_б

qiUc) ~ N " 1,53-106 " и,12У ü *

Вероятность повреждения «элементарного участка» изоляции провода

2 = _q (Цсц)___ _0.129_-_10~6

Р Ucv _ 0,295-0,0265 ^ 16,5-10-ь.

о

По (5) определяем q(U'f v), подставляя в верхний предел интегрирования U'cv =0,589 кв.

q(U/cv ) = 16,5• 10"6• 0,295• 0,00945 = 0,046■ 10-0

Значение подынтегральной функции í(U)dU = 0,00945. По найденному значению q(U'Cv ) по (6) рассчитываем R'B

R'b=1 — 1,53-1061-0,046-10- 6 = 0,9296.

Среднее значение брака при контроле витковой изоляции высоким напряжением определяем по (8)

Qep= 1—0,9296 = 0,0704.

Расчет контрольных границ для контрольной карты производим по (1). Значение верхней контрольной границы Qgp. в для различных заданных значений RBaafl и объемов выборок п представлены в табл. 2. В табл. 3 приведены значения Qop для различных значений RB зад. Надежность статоров, прошедших контрольные испытания высоким напряжением, определяем по (9) с учетом (10).

R » Rb^ _ 0,85.0,945

Rb ~ 1 - \J6? ~ 1 - 0.0704 - '

Заключение

Предложен способ контроля заданной надежности витковой изоляции Rв зад в период приработки с помощью контрольных карт, параметры которых определяются непосредственно, исходя из заданного значения надежности.

Таблица 2

п Ивза д

0,7 0,75 0,8 0,85 0,9 0,95 0,97! 0,99

50 0,3183 0,2619 0,2094 0,179 0,1398 0,0981 0,0726 0,0378

100 0,2724 0,2196 0,1731 0,147 0,1125 0,0774 0,0564 0,02832

200 0,2143 0,1896 0М73 0,125 0,0936 0,0627 0,04482 0,02172

500 0,1855 0,1529 0,1251 0,105 0,07629 0,0499 0,03462 0,0158

1000 0,17095 0,1494 0,11325 0.0946 0,06798 0,0328 0,0295 0,01287

Т а б л и ц а 3

Квза д 0,7 0,75 0,8 0,85 0,9 0,95 0,97 0,99

0,136 0,017 0,0855 0,0654 0,0474 0,0276 0,0171 0,0057

ЛИТЕРАТУРА

1. Ю. П. П ох о л ко в. Влияние обмоточно-изолировочных работ и качества изоляции на надежность обмоток электрических машин. Кандидатская диссертация, ТПИ, Томск, 1966.

2. Р. Шторм. Теория вероятностей. Математическая статистика. Статистический контроль качества. «Мир», 1970.

3. Д. К о у д е н. Статистические методы контроля качества. Физматгиз, 1961.

4. Двигатели трехфазные асинхронные общего применения мощностью от 0,12 до 100 кет. Расчет надежности всыпных обмоток. Р.Т.М. Томск, 1970.