CC BY
13
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА ИМЕНИ С. М. КИРОВА
Том 282 1974
ВЛИЯНИЕ ТЕПЛОВОГО СТАРЕНИЯ НА ОБРАЗОВАНИЕ ДЕФЕКТОВ В ИЗОЛЯЦИИ ЭМАЛЬПРОВОДОВ
Л. Е. КУКОЛЕВА, Ю. П. ПОХОЛКОВ, В. М. ШАМШУР (Представлена научным семинаром кафедры ЭИКТ)
Отказы витковой изоляции обмоток низковольтных электротехнических конструкций в период приработки обусловлены в основном выявлением сквозных повреждений (дефектов) [1]. Пробивное напряжение здоровой изоляции эмальпроводов, как правило, намного превышает уровень рабочего напряжения и уровень коммутационных перенапряжений [2].
В настоящее время в ТПИ разработаны РТМ по расчету надежности витковой изоляции обмоток асинхронных двигателей в период приработки, где в качестве основных исходных параметров взяты дефектность эмальпроводов и уровень коммутационных перенапряжений. Дефектностью ¿7 в данном случае принято называть вероятность появления в партии таких образцов, пробивное напряжение которых ниже максимального пробивного напряжения воздуха в толщине, равной односторонней толщине изоляции провода (с учетом перекрытия по поверхности)
Яй л _ шах деф>
где
п«тахдеф — число образцов, пробитых напряжением ¿УтахДеф,
2лг —сумма образцов в партии.
ишахдеф" и!4-3 <31?
где_
и\ и о 1 — соответственно среднее значение и среднеквадратическое отклонение пробивного напряжения провода в месте сквозного повреждения.
Сквозные повреждения эмальизоляции проводов типа сдиров, порезов, проколов могут появиться как при изготовлении проводов, так и при изготовлении обмоток. Большинство из этих дефектов в период приработки конструкций, как уже было сказано, выявляется, однако отказы конструкций продолжают наблюдаться, причем частота их возрастает по мере физического износа изоляции под действием эксплуа-
тационных факторов (тепло, вибрация и т. д.). Можно высказать предположение, что рост интенсивности отказов витковой изоляции асинхронных двигателей обусловлен появлением в изоляции в процессе старения дефектов типа сквозных трещин. Предположение о возникновении сквозных трещин на поверхности эмальпровода было проверено рядом экспериментов. Так, провод, уложенный в пазы статора, извлекался из Пазов и проверялся напряжением на пробой. По результатам наблюдения значений строилась гистограмма распределений [Упр. Затем строили, аналогичную гистограмму для провода, изоляция которого была повреждена насквозь (на изоляцию наносили кольцевые порезы). Левые части гистограмм были идентичны. Подобный эксперимент проводился и при старении эмальпровода. Подтверждение этого предположения позволило оценку зависимости /(т) использовать для оценки вероятности безотказной работы обмоток не только в период приработки, но и в любой отрезок времени. С этой целью нами были проведены исследования дефектности изоляции проводов марки ПЭВ-2 и ПЭТВ-^-Зб диаметром 1,25 мм в процессе теплового старения. Провод ПЭВ-2 был взят как наиболее изученный во всех отношениях, ПЭТВ-.Р-Зб как наиболее широко применяемый. Продолжительность теплового старения приводится ниже.
Время старения
Таблица
Марка провода Температура старения
140° 160° 180° 200° 220°
ПЭВ-2 ПЭТВ-.Р-35 14 суток 4 суток 1 сутки 14 суток 4 суток 1 сутки
Образцы представляют собой отрезки провода длиной 120 мм. Испытания на пробой проводились на переменном напряжении промышленной частоты. В качестве электродов использовалась дробь диаметром, близким диаметру провода.
Онтербол бремени
Рис. 1. Провоп ПЭВ-2 ¿=180° С. Зависимость Я=!(х)
из термостата производилось через определенное для каждой температуры время, указанное в таблице.
По результатам наблюдения значения Uпр строились гистограммы и определялась величина дефектности провода. Вид типичной кривой распределения f(Unр) приведен [3].
На рис. 1 приведена зависимость q = f(r) для провода ПЭВ-2 для температуры 180°. На рис. 2, 3 показаны изменения среднего значения и среднеквадратического отклонения пробивного напряжения всей изоляции (включая и дефектные места) Uu Oi и отдельно такие же значения, характеризующие только здоровую изоляцию U2 и о2. Разделение дефектной и здоровой изоляции проведено по величине пробивного на-
й,кб о. о
ь.и
3.0
2.0 КО
Рис. 2. Провод ПЭВ-2 ¿=180° С. Зависимость 1!=Цх)
пряжения [/тахдеф=1,6 кв. Как видно из рисунков, дефектность проводов не изменяется в течение определенного времени, а затем резко возрастает. Время, при котором величина <7 начинает возрастать, определяется температурой старения. Сравнение этих времен с суммарной длительностью циклов, рекомендуемых ГОСТ 10519-63, показывает, что
6"
2
I
ч I ГГ
2 4 6 8 Ю /г /4 /6 ?8 20 Т
интервал бремени
Рис. 3. Провод ПЭВ-2 ¿=180° С. Зависимость a=f(t)
рост дефектов начинается через 9—11 циклов, т. е. примерно то количество циклов, которое определяет средний срок службы обмоток. Последнее дает возможность считать, что отказы обмоток в период физического старения обусловлены также наличием сквозных дефектов, появляющихся в результате старения эмальизоляции проводов. Подтверждением этого является также то, что величина (У 2 (среднепробив-ное напряжение здоровой изоляции) остается даже при длительных временах старения довольно высокой. Учитывая малую величину (у2, можно сказать, что пробой такой (неповрежденной) изоляции под действием коммутационных перенапряжений маловероятен.
Дефекты, образующиеся при тепловом старении эмальпроводов, представляют собой сквозные трещины, образовавшиеся в результате структурных изменений в эмальизоляции, которые приводят к появлению внутренних механических напряжений и разрыву связи.
Выводы
Наблюдение за изменением дефектности изоляции эмальпроводов марки ПЭВ-2 и ПЭТВ-^-Зб в процессе теплового старения показывает, что в области времен, примерно соответствующих среднему сроку службы, наблюдается резкий рост дефектности — появление сквозных трещин.
ЛИТЕРАТУРА
1. РТМ ОАА 682 022-71. Двигатели трехфазные асинхронные общего применения мощностью от 0,12 до 100 кет. Томск, 1971.
2. О. Д. Гольдберг, Н. С. Суворов. Влияние коммутационных перенапряжений на надежность низковольтных асинхронных двигателей. «Электротехника», 1968, № 5.
3. Ю. П. П о х о л к о в, В. И. Д е р е в я н к о. К методу определения дефектности обмоточных эмальпроводов, применяемых в низковольтном электротехническом оборудовании. Настоящий сборник.
