CC BY
14
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА
1968
Том 190
МЕТОДИКА РАСЧЕТА НАДЕЖНОСТИ ВИТКОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ОБМОТОК АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ В ПЕРИОД ПРИРАБОТКИ
А. С. ГИТМАН О. П. МУРАВЛЕВ, Ю. П. ПОХОЛКОВ, ' Э. К. СТРЕЛЬБИЦКИИ
Доля отказав асинхронных двигателей из-за различных повреждений обмоток достигает 70—80 шроц., причем наименее надежной в эксплуатации является витков а я ¡изоляция [1].
В результате наблюдения за двигателями в эксплуатации установлено, что асинхронные короткозамкнутые двигатели имеют период приработки 800—1200 часов, когда происходит отказ обмотки у 10 —16проц. двигателей. Без ликвидации отказов в период приработки усилия по повышению долговечности в значительной степени нейтрализуются, так как обмотки выходят из строя из-за скрытых дефектов гораздо раньше срока, определяемого тепловым старением. В связи с этим по поручению Главэлектромаша МЭТП на кафедре электрических машин ТПИ разработана методика расчета надежности витковои. изоляции обмоток асинхронных двигателей для ¡периода приработки.
Исходными данными для расчета являются следующие: диаметры голого и изолированного провода с!г/с1Из, число проводников в пазу Эц, электрическая прочность пропитывающего состава при температуре, соответствующей классу изоляции Ет фазное напряжение с учетом коммутационных перенапряжений иКф, коэффициент заполнения Кз, периметр свободной площади паза П, число пазов статора г, средняя длина обмотки статора и число катушек (секций) в фазе пн- Кроме этого необходимы результаты испытаний в дроби изолированного провода в состоянии поставки и после укладки обмотки в пазы [2].
Расчет надежности витковой изоляции проводится в следующей последовательности.
Число элементарных участков на проводе длиной /=125 мм
Теоретический максимально возможный диаметр провода, который можно уложить в -паз,
(Представлена научным семинаром кафедр электрических машин в общей электротехники)
(1
ИЗШаХ
где
рп — свободная площадь паза, мм2,
Число проводников, находящихся в наружном слое паза,
^пнар = • (3)
иизтах
Число проводников, находящихся во внутренних слоях,
Sn вн = ^п Sn нар. (4)
Число пар соседних проводников длиной /=125 мм
N=(2SnHap + 3SnB„-3)-/J-z. (5)
Вероятность события, состоящего в том, что отрезок провода длиной / не получил ни одного повреждения
оо
2 Wn
Р(0) = • (б)
2 wh
u = 4,5 кв
где
Wn — сумма частостей поврежденных образцов, имеющих пробивное напряжение выше 4,5 кв; wH — сумма частостей неповрежденных образцов, имеющих пробивное напряжение выше 4,5 кв. Величина wn и wH определяются по результатам испытаний образцов в состоянии поставки и после укладки обмотки.
Среднее число повреждений отрезков провода длиной /, определяется как аргумент показательной функции из выражения
е~а = р<°). (7)
Вероятность повреждения элементарного участка в процессе укладки обмотки
Р—(8)
Доля элементарных участков на длине провода — , пробитых на-
а
пряжением до unp = zi.
4M = , ' О)
где
ц(г\)—доля образцов, пробитых напряжением до ъ\. Определяется из таблицы результатов испытаний изолированного провода ¡после укладки обмотки. Аргумент интеграла вероятностей а (¿1) для величины qЭл (г\) (по таблице [3]).
Доля элементарных участков на длине провода — , пробитых на-
пряжением до unp=z2
ЧэМ = , (Ю)
где я(г2)—доля образцов, пробитых напряжением до Определяется из таблицы результатов испытаний изолированного провода после укладки обмотки. Аргумент интеграла вероятностей а(г2) для величины яЭл(г2) (по таблице [3]).
Примечание. Рекомендуется брать = 0,5 кв и 22=1,0 кв или 21=0 и г2 = 0,5 кв, причем я(г]) и <\(гц) — средние величины для пазовой и лобовой частей.
Среднее квадратическое отклонение пробивных напряжений, распределенных по нормальному закону
(")
а(г2) — а(г1)
Среднее значение пробивных напряжений, распределенных по нормальному закону,
и =: гх — (12)
Среднее расстояние между проводниками
~ с'изшах (13)
Параметр показательного закона распределения пробивных напряжений изоляционных промежутков
1
Еп' кп
Напряжение, приходящееся на катушку (секцию),
(14Ц
(15)
пк
Вероятность пробоя пары проводников длиной — , имевших ого-
а
ления до про/питки
я'(ик) - £ 4 Р ( - \)
Мь (16)
где
/
1 ,11
К
и
е~Хи I 1 — — 1 <1и
и,
— интеграл определяется численным методом.
I
Вероятность пробоя пары проводников длиной — )Не имевших оголений до пропитки,
Ч"(ик) = ~-р3ехр[Х(2и - Хо')]М2, (17)
а
— интеграл определяется численным методом.
Нижняя оценка надежности витковой изоляции в период приработки
[1 - я'(ик) - ч"(ик)Га. (18)
Рассмотренная методика внедряется на всех предприятиях Глав-электромаша МЭТП СССР, которые выпускают и разрабатывают двигатели мощностью от 0,6 до 100 квт. Она позволяет определить надежность витковой изоляции в период приработки, а также оценить эффективность мероприятий по повышению надежности.
ЛИТЕРАТУРА
1. Э. К. С т ¡р е л ь б и ц к и й. Исследование надежности и качества электрических машин. Диссертация, Томск, 1967.
2. Ю. П. П о х о л к о в. Влияние обмоточно-изолированных работ и качества изоляции на надежность обмоток электрических машин. Диссертация,. Томск, 1966.
3. А. К. Митропольский. Техника статистических вычислений, М., Физ-матгиз, 1961.
