СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ПРОПИТКИ ОБМОТОК ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН Российский патент 2015 года по МПК H02K15/12 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способу определения коэффициента пропитки обмоток электрических машин, соединенных в звезду с изолированной нейтралью.

Известен способ контроля качества пропитки обмоток электрических машин, предложенный в работе [1], который заключается в измерении емкости обмотки относительно магнитного сердечника до пропитки Сдп и емкости относительно магнитного сердечника после пропитки и сушки обмотки Спп, а о качестве пропитки предложено судить по коэффициенту пропитки Кпр, определяемому из выражения

Недостатком способа-аналога является низкая точность контроля, так как величины Сдп и Спп зависят от расположения витков в обмотке, а также от того как распределился состав по корпусным полостям обмотки. При попадании одинакового количества (массы) пропиточного состав в две разные однотипные обмотки одной партии Кпр, определяемый по формуле (1), может давать существенно отличающиеся друг от друга значения. Поэтому формула (1) не позволяет объективно судить о насыщенности полостей обмотки пропиточным составом.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ определения коэффициента пропитки обмоток, частично устраняющий указанные выше недостатки аналога, представленный в работе [2].

Способ-прототип [2], по которому у каждой обмотки из данной партии измеряют емкости относительно корпуса до пропитки и после пропитки и сушки, одну из обмоток, произвольно выбранную из данной партии, после измерения емкости относительно корпуса до пропитки погружают в пропиточную жидкость с известной диэлектрической проницаемостью обмотки и измеряют емкость относительно корпуса, не вынимая обмотку из пропиточной жидкости, а коэффициент пропитки для каждой из оставшихся обмоток данной партии определяют по формуле

где С_дп, С_пп - емкости обмотки относительно корпуса соответственно до пропитки и после пропитки и сушки; - емкость произвольно выбранной обмотки относительно корпуса до пропитки; - емкость произвольно выбранной обмотки относительно корпуса после выдержки в пропиточной жидкости с известной диэлектрической проницаемостью до полного заполнения ею полостей обмотки; е₁ - диэлектрическая проницаемость пропиточной жидкости; е₂ - диэлектрическая проницаемость отвержденного пропиточного состава.

Недостатком способа-прототипа является необходимость у одной из произвольно выбранных обмоток измерять емкость относительно корпуса до пропитки, затем, после измерения емкости относительно корпуса до пропитки, погружать упомянутую обмотку в пропиточную жидкость с известной диэлектрической проницаемостью, и измерять емкость обмотки относительно корпуса, не вынимая обмотку из пропиточной жидкости. Введение этой операции усложняет способ.

Кроме того, по способу-прототипу определяют усредненный коэффициент пропитки обмоток, но этим способом невозможно определить распределенность пропиточного состава по фазам обмотки, которая в большинстве электрических машин соединена в звезду с изолированной нейтралью, что снижает информативность и точность контроля качества пропитки.

Технической задачей, на которую направлено изобретение, является точность определения коэффициента пропитки.

Поставленная техническая задача решается тем, что в способе определения коэффициента пропитки обмоток электрических машин, характеризующего степень заполнения пропиточным составом полостей обмотки, при котором у каждой обмотки из данной партии измеряют емкости относительно корпуса, до пропитки и после пропитки, после чего по результатам измерений определяют коэффициенты пропитки обмотки, при этом предварительно подготавливают партию образцов пропиточного состава, с различными, отличающимися от образца к образцу, степенями высушенности, и у каждого из упомянутых образцов снимают зависимость диэлектрической проницаемости от частоты электромагнитного поля, по построенным зависимостям выбирают две частоты измерения, одна из которых f₁ лежит в дисперсионной области не отвержденного изоляционного пропиточного состава, а другая частота f₂ - в оптической области не отвержденного изоляционного пропиточного состава, затем после выбора двух частот измерения, строят график зависимости степени высушенности К_с пропиточного состава от отношения диэлектрических проницаемостей где ε_пс(f₁) ε_пс(f₂) - диэлектрические проницаемости пропиточного состава, измеренные на частотах f₁ и f₂ электромагнитного поля соответственно, затем у каждой из контролируемых обмоток измеряют на выбранных двух частотах емкости двух фаз относительно корпуса до пропитки С_дпij(f₁) и C_дпij(f₂), и емкости у тех же двух фаз обмоток после их пропитки и сушки C_ппij(fi) и C_ппij(f₂), затем по результатам измерений вычисляют отношение

где

- эквивалентные емкости последовательно соединенных емкостей эмали и корпусной изоляции контролируемой обмотки на частотах f₁ и f₂ электромагнитного поля соответственно, р - количество пазов в магнитном сердечнике, в которые всыпана контролируемая часть обмотки; S - площадь паза; ε₀=8,854187·10^-12 - электрическая постоянная; S - площадь паза; ε_э(f₁), ε_э(f₂) - диэлектрические проницаемости эмалевой пленки провода обмотки на частотах f₁ и f₂ электромагнитного поля соответственно; ε_к(f₁), ε_к(f₂) - диэлектрические проницаемости корпусной изоляции на частотах f₁ и f₂ электромагнитного поля соответственно; d_э - толщина эмалевой изоляции провода; d_к - толщина корпусной изоляции, после чего по вычисленной по результатам измерения величине из графика зависимости степени высушенности пропиточного состава от указанной величины определяют степень высушенности К_с пропиточного состава в каждой контролируемой обмотке, и используя значение величины К_с определяют значения величин lg ε_пс(f₁) или lg ε_пс(f₂) по графикам зависимости диэлектрической проницаемости от частоты электромагнитного поля, снятых для упомянутых образцов, имеющих различные степени высушенности, после чего по результатам измерений емкостей на любой из упомянутых частот определяют коэффициент пропитки каждых двух фаз К_прkj по формулам

где k, j - номера фаз обмоток, принимающих значения k=1 или 2, j=2 или 3; i=1, 2 - индекс, характеризующий частоту измерения, - эквивалентная емкость последовательно соединенных емкостей эмали и корпусной изоляции двух фаз обмотки, р - количество пазов в магнитном сердечнике; S - площадь паза; е₀=8,854187·10^-12 - электрическая постоянная; S - площадь паза; ε_э(f_i) - диэлектрическая проницаемость эмалевой пленки провода обмотки; ε_к(f_i) - диэлектрическая проницаемость корпусной изоляции; d_э - толщина эмалевой изоляции провода; d_к - толщина корпусной изоляции провода, после чего определяют коэффициенты пропитки каждой фазы обмотки по формулам

где К_пр1, К_пр2, К_пр3 - коэффициенты пропитки 1-й, 2-й, 3-й фазы соответственно.

На фиг. 1 представлено сечение обмотки в одном из пазов. Сечение обмотки состоит из проводов обмотки 1, покрытых слоем эмали 2, корпусной изоляции 3, поверхности паза 4, воздушных полостей между поверхностью - обмотки и корпусной изоляцией 5 и воздушных полостей между корпусной изоляцией и поверхностью паза 6, магнитный сердечник (корпус) 7.

На фиг. 2 изображены емкости обмотки относительно корпуса, которым является магнитный сердечник статора электрической машины, представленные в виде слоистого плоского конденсатора до пропитки (фиг. 2А) и после нее (фиг. 2Б). На фиг. 2А и фиг. 2Б введены те же обозначения, что и на фиг. 1, только на фиг. 2Б вместо позиций 5 и 6 введены позиции 8 и 9, так как воздушные полости обмотки 5 и 6, после пропитки и сушки частично заполняются пропиточным составом. В связи с этим позициями 8 и 9 обозначены те же полости 5 и 6, но заполненные статистически распределенными по этим полостям частицами пропиточного состава.

На фиг. 3 представлены зависимости диэлектрической проницаемости образцов пропиточного состава КП-34 с различными степенями высушенности, снятые при температуре 20°С, от частоты электромагнитного поля. На фиг. 4. представлен график зависимости степени высушенности пропиточного состава от отношения диэлектрических проницаемостей измеренных на выбранных частотах измерения f₂ и f₁ соответственно. Фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3 и фиг. 4 служат для пояснения сущности изобретения.

Сущность способа заключается в следующем.

Обмотка электрической машины, размещенная в пазы магнитного сердечника, представляет собой слоистую систему (см. фиг. 1). Так как толщина d_э эмалевой изоляции 2 провода 1, толщина d_k корпусной изоляции 3, и суммарная толщина d_B воздушных полостей между поверхностью - обмотки и корпусной изоляцией 5 и воздушных полостей между корпусной изоляцией и поверхностью паза 6 пренебрежительно малы и составляет несколько микрон, то емкость обмотки относительно корпуса можно с пренебрежительно малой погрешностью представить в виде слоистого плоского конденсатора (см. фиг. 2).

Покажем, как по измерениям емкостей двух фаз обмотки относительно корпуса до пропитки и после нее можно определить степень высушенности пропиточной изоляции обмотки и коэффициенты пропитки каждой из фаз обмотки.

Введем следующие величины: С_дп12(f₁), С_дп13(f₁), С_дп23(f₁) - емкости относительно магнитного сердечника (корпуса) двух фаз непропитанной обмотки, измеренные на частоте электромагнитного поля f₁, С_дп12(f₂), С_дп13(f₂), С_дп23(f₂) - емкости относительно магнитного сердечника (корпуса) двух фаз непропитанной обмотки, измеренные на частоте электромагнитного поля f₂, С_пп12(f₁), С_пп13(f₁), С_пп23(f₁) - емкости относительно магнитного сердечника (корпуса) двух фаз пропитанной обмотки, измеренные на частоте электромагнитного поля f₁, С_пп12(f₂), С_пп13(f₂), С_пп23(f₂) - емкости относительно магнитного сердечника (корпуса) двух фаз пропитанной обмотки, измеренные на частоте электромагнитного поля f₂. Рассмотрим сущность изобретения, используя любые две фазы обмотки, и введя индексы номеров фаз обмотки k и j, позволяющие сократить описание, рассматривая в обобщенном виде все сочетания двух фаз обмотки (1-2, 1-3, 2-3) в одном выражении, не прибегая к дублированию формул, запись которых аналогична для любых двух фаз, а отличие их состоит только в сочетании номеров фаз.

В соответствии с ГОСТ 19007-73 различают семь степеней высушенности, которые определяют по прилипанию промокательной бумаги к плоскому, специально подготовленному образцу [3]. Недостатком упомянутого способа является то, что он применим только на плоских, специально приготовленных образцах контролируемого лакокрасочного материала. В обмотках же электротехнических изделий, например, в пропитанных обмотках электрических машин, степень высыхания (отверждения) пропиточного лака или компаунда указанным способом определить невозможно. Поэтому для реализации контроля степени отверждения пропиточного состава в обмотках необходимо было найти взаимосвязь между степенью высушенности пропиточного состава, определяемыми по ГОСТ 19007-73, с электрическими параметрами, которые можно было бы измерять непосредственно в контролируемых обмотках. Как показали исследования таким параметром, по которому можно судить о степени высушенности пропиточного состава в обмотках является диэлектрическая проницаемость пропиточного состава.

На фиг. 3 приведены зависимости диэлектрической проницаемости образцов пропиточного изоляционного состава от степени высушенности специально подготовленных по ГОСТ 19007-73 образцов пропиточного состава, от частоты электромагнитного поля, снятые при температуре 20°C. Как следует из фиг. 3 частотные зависимости пропиточного состава имеют две характерные области: область А, в которой наблюдается явно выраженная зависимость диэлектрической проницаемости от частоты, и область Б - где зависимость диэлектрической проницаемости от частоты электромагнитного поля отсутствует. Область А обычно условно называется дисперсионной, а область Б - оптической. При отверждении (сушке) компаундов частотная зависимость диэлектрической проницаемости выполаживается, а затем практически исчезает. Если выбрать две частоты измерения диэлектрической проницаемости пропиточного состава, одна из которых f₁ лежит в дисперсионной области, а другая частота f₂ - в оптической области, то, используя зависимости, приведенные на фиг. 3, можно представить график зависимости степени высушенности пропиточного состава К_с от отношения диэлектрических проницаемостей измеренных на выбранных частотах измерения f₂ и f₁ соответственно (см. фиг. 4). При этом, если каким-то образом измерить в контролируемой обмотке, то можно, используя график, представленный на фиг. 4. определить степень высушенности К_с пропиточной изоляции в упомянутой контролируемой обмотке.

Рассмотрим, как найти отношение в контролируемой обмотке.

Если до пропитки измерить емкость С_дп12(f₁) двух фаз обмотки относительно магнитного сердечника на частоте f₁, то в соответствии с фиг. 2, эту емкость можно представит в виде суммы трех емкостей, соединенных последовательно

где C_э(f₁) - емкость слоя эмальизоляции на частоте f₁; С_к (f₁) - емкость слоя корпусной изоляции на частоте f₁; C_в(f₁) - суммарные емкости воздушных слоев 5 и 6 (фиг. 2А). В общем случае, диэлектрическая проницаемость эмали и диэлектрическая проницаемость корпусной изоляции может иметь зависимость от частоты. Поэтому обозначим диэлектрические проницаемости эмали и корпусной изоляции на частоте f₁ соответственно e_э(f₁) и e_к(f₁).

С учетом введенных обозначений для плоского конденсатора можно записать

где p - количество пазов в магнитном сердечнике статора; - количество пазов в магнитном сердечнике статора, в которые всыпана контролируемая обмотка; ε_в - диэлектрические проницаемость воздуха, ε₀=8,854187817·10^-12 - электрическая постоянная; С_в - суммарная емкость воздушных слоев 5 и 6 (фиг. 2). Подставив выражения (11), (12), (13), в формулу (10), и учитывая, что диэлектрическая проницаемость воздуха ε_в=1, можно записать

Из выражения (14) следует

После пропитки и сушки обмоток объемы полостей 5 и 6 частично заполняются пропиточным составом, имеющим измеренную на частоте f₁ диэлектрическую проницаемость ε_п(f₁) (см. фиг. 2Б). Так как пропиточный состав не полностью заполняет объемы полостей 8 и 9, а статистически распределен по этим полостям, то в упомянутых полостях образуется бинарная статистическая смесь, состоящая из частиц пропиточного состава и частиц воздуха, с диэлектрической проницаемостью ε*(f₁). Диэлектрическая проницаемость бинарной смеси ε*(f₁) подчиняется распределению Лихтенеккера-Ротера [4], в соответствии с которым можно записать

где V₀ - объем полостей 5 и 6 в двух фазах обмотки (фиг. 2A); V_псkj - объем в двух фазах kJ обмотки, который занимают частицы пропиточного состава в слоях 8 и 9; V₀-V_псkj - объем воздуха в слоях 8 и 9; ε*(f₁) - диэлектрическая проницаемость статистической смеси в слоях 8 и 9.

Учитывая, что диэлектрическая проницаемость воздуха ε_в=1, выражение, a ln ε_в=0, выражение (16) можно записать в виде

В выражении (17) отношение есть не что иное, как коэффициент пропитки

К_прkj объемов полостей 8 и 9 двух фаз обмотки, характеризующий степень заполнения объема полостей V₀ пропиточным составом.

Если после пропитки и сушки измерить на частоте f₁ емкость у той же контролируемой части обмотки относительно корпуса C_ппkj(f₁) и учесть, что пропиточный состав, диэлектрическая проницаемость которого ε_п(f₁), статистически распределился по объемам полостей 8 и 9 (фиг. 2Б), то емкость C_псkj(f₁) слоев 8 и 9 можно представить выражением

Подставив в уравнение (14) вместо С_в, величину C_псkj(f₁) можно записать выражение для емкости двух фаз обмотки относительно корпуса после пропитки и сушки C_ппkj(f₁) в виде

Из соотношения (19) найдем выражение для величины зазора зазоры d_в

Так как после пропитки и сушки зазоры 8 и 9 (фиг. 2Б) в контролируемой части обмотки не изменились, и остались равны зазорам 5 и 6 (фиг. 2А) в непропитанной обмотке, то можно приравнять правую часть выражения (15), к правой части выражения (20), получим

Из соотношения (21), ε*(f₁) и, преобразовав полученное выражение, запишем

где - эквивалентная емкость последовательно соединенных емкостей эмали и корпусной изоляции двух фаз обмотки на частоте f₁.

Выразим из соотношения (17) коэффициент пропитки К_прkj, получим

Подставив в выражение (24) значение ε*(f₁) из соотношения (22), получим

Произведя аналогичные преобразования для емкостей контролируемой обмотки на частоте электромагнитного поля f₂, можно показать, что

Любую из обеих формул (25) или (26) можно использовать для определения коэффициента пропитки К_прkj двух фаз k-j обмотки, при условии, что в этих формулах известна величина lnε_пс(f₁) или величина lnε_пс(f₂). В реальности же ни одна из этих величин не известна, и их нужно определить используя только значения тех величин, которые могут быть измерены в реальной обмотке, а именно емкости двух фаз обмотки относительно корпуса, измеренные на частотах f₁ или f₂.

Рассмотрим, как можно определить хотя бы одну, или обе указанные величины lnε_пс(f₁), lnε_пс(f₁).

Так как значение коэффициента пропитки должно оставаться неизменным, независимо от того на какой частоте измерения производились измерения соответствующих параметров обмотки, то можно приравнять правые и левые части выражений (25) и (26), получим:

Из формулы (27) следует

Так как натуральный логарифм связан с десятичным логарифмом соотношением

ln N=a×lg N, где a≅2,30259 (29) - постоянная величина, то справедливо равенство

Выразим из формулы (28) с учетом формулы (30) отношение

Таким образом, измерив емкость контролируемой части обмотки относительно корпуса на двух выбранных частотах f₁ и f₂ до пропитки C_дпkj(f₁), С_дпkj(f₂) и после пропитки и сушки C_ппkj(f1) C_ппkj(f₂), а также измерив значения диэлектрических проницаемостей эмалевой ε_э(f₁), ε_э(f₂) корпусной изоляции ε_к(f₁), ε_к(f₂) на тех же упомянутых частотах f₁ и f₂ и, вычислив из конструктивных обмоточных данных величины С_экв(f₁) и С_экв(f₂), можно рассчитать по выражению (31) отношение и по графику, приведенному на фиг. 4 определить степень высушенности каждой контролируемой обмотки.

Следует отметить, что при контроле любых однотипных обмоток величины ε_э(f₁), ε_э(f₂), ε_к(f₁), ε_к(f₂) измеряются лишь один раз на тех же упомянутых частотах f₁ и f₂, и также один раз рассчитываются из конструктивных обмоточных данных величины С_экв(f₁) или С_экв(f₂). После этого у всех контролируемых обмоток измеряются емкости двух фаз относительно корпуса на двух выбранных частотах до пропитки и после нее, и затем, используя соотношение (31) и график, приведенный на фиг. 4, определяют степень высушенности пропиточного состава в каждой контролируемой обмотке.

Определив степень высушенности по графикам, представленным на фиг. 3, определяют величину lgε_пс(f₁) и величину lgε_пс(f₂), и по формуле (30) определяют величины lnε_пс(f₁) и lnε_пс(f₂). После этого, используя любую из формул (25) или (26), подставив в нее соответствующие значения lnε_пс(f₁) или lnε_пс(f₂), а также соответствующие значения емкостей относительно корпуса двух фаз обмотки, измеренных до пропитки и после пропитки и сушки, соответственно на частоте f₁ или частоте f₂ можно определить реальное значение коэффициента пропитки упомянутых двух фаз обмотки.

Если значения диэлектрических проницаемостей эмали и корпусной изоляции на двух выбранных частотах f₁ и f₂ одинаковы, т.е. ε_э(f₁)=ε_э(f₂)=ε_э, ε_к(f₁)=ε_к(f₂)=ε_к, что наиболее часто распространено на практике, тогда также равны друг другу величины емкости обмоток относительно корпуса до пропитки, измеренные на упомянутых частотах С_дп12(f₁)=С_дп12(f₂)=С_дп12, и равны друг другу величины С_экв(f₁)=С_экв(f₂)=С_экв.

В этом случае отпадает необходимость измерять емкость каждой контролируемой обмотки до пропитки дважды на каждой из выбранных частот f₁ и f₂, а достаточно измерить упомянутую емкость только на одной из выбранных частот. При равенстве ε_э(f₁)=ε_э(f₂)=ε_э, ε_к(f₁)=ε_к(f₂)=ε_к существенно упрощается и формула (31), которую можно записать в виде:

где

А формулы (25) и (26) могут быть записаны в виде

Произведя аналогичные преобразования для емкостей контролируемой обмотки на частоте электромагнитного поля f₂ можно показать, что

Заменив в вышеприведенных формулах индексы kj, на конкретные номера фаз можно определить коэффициенты пропитки любых двух фаз обмотки К_пр12 К_пр13, К_пр23.

Коэффициенты пропитки К_пр12, К_пр13, К_пр23 являются среднестатистической характеристикой пропитки соответствующих двух фаз, и их величины можно определить из выражений:

где К_пр1 К_пр2, К_пр3 - коэффициенты пропитки фаз 1, 2 и 3.

Решив систему уравнений (35), (36), (37), относительно коэффициентов пропитки фаз К_пр1 К_пр2, К_пр3, получим

Пример. По заявляемому способу осуществлялся контроль пропитки в фазах пропитанной обмотки статоров двигателя типа 4А112М. Обмотка статора, соединенная звездой, пропитывались струйным методом компаундом КП-34, и после пропитки сушились.

Предварительно перед контролем подготавливали партию образцов компаунда КП-34 по ГОСТ 19007-73, с различными, отличающимися от образца к образцу, степенями высушенности, и у каждого из упомянутых образцов снимали зависимость диэлектрической проницаемости от частоты электромагнитного поля. Снятые зависимости приведены на фиг. 3. Выбирали две частоты измерения: одну частоту f₁=1000 Гц, лежащую в дисперсионной области частотной зависимости компаунда КП-34, а вторую частоту f₂=10 кГц - в оптической области не отвержденного изоляционного пропиточного состава КП-34. Затем, после выбора двух частоты измерения, используя снятые для образцов частотные зависимости, строили график зависимости (фиг. 4) степени высушенности пропиточного компаунда КП-34 от отношения диэлектрических проницаемостей где ε_пс(f₁) ε_пс(f₂) - диэлектрические проницаемости пропиточного состава, измеренные на частотах f₁ и f₂ электромагнитного поля соответственно.

Затем у соответствующих двух фаз непропитанной обмотки измеряли емкости относительно корпуса на двух выбранных частотах С_дп12(f₁), С_дп13(f₁), С_дп23(f₁) и С_дп12(f₂), С_дп13(f₂), С_дп23(f₂). Во всех случаях для каждых двух фаз контролируемой обмотки значения емкости относительно корпуса, измеренные на двух частотах были одинаковыми, т.е. С_дп12(f₁)=С_дп12(f₂)=С_дп12, С_дп13(f₁)=С_дп13(f₂)=С_дп13, С_дп23(f₁)=С_дп23(f₂)=С_дп23. Это указывало на то, что диэлектрические проницаемости эмальизоляции и корпусной изоляции в выбранном диапазоне частот не зависят от частоты. Выявленное равенство послужило основанием для того, чтобы считать, что для всех контролируемых обмоток справедливы равенства: ε_э(f₁)= ε_э(f₂)= ε_э, ε_к(f₁)= ε_к(f₂)= ε_к, и С_экв(f₁)=С_экв(f₂)=С_экв. Однако в общем случае емкости С_дп12(f₁)≠С_дп13(f₁)≠С_дп23(f₁) и С_дп12(f₂)≠С_дп13(f₂)≠С_дп23(f₂) не равны друг другу, так как их величины зависят от того, как уложены витки упомянутых фаз в обмотке, и от не одинаковых значений полостей в пазах. Полученные результаты показали, что для оценки степени отверждения пропиточного состава в каждой из контролируемых обмоток можно использовать формулу (32).

Затем у каждой из двух фаз контролируемой обмотки измеряли на выбранных двух частотах емкости относительно корпуса после пропитки и сушки обмотки С_пп12(f₁), С_пп13(f₁), С_пп23(f₁) и С_пп12(f₂), С_пп13(f₂), С_пп23(f₂) и по результатам измерений вычисляли отношение по формуле где - эквивалентные емкости двух фаз обмотки, складывающиеся из последовательно соединенных емкостей эмали и корпусной изоляции контролируемой обмотки на частотах f₁ и f₂ электромагнитного поля соответственно, р=36 - количество пазов в магнитном сердечнике, в которые всыпана контролируемая часть обмотки; S=0,5375×10^-2 м² - площадь паза; ε₀=8,854187·10^-12 электрическая постоянная; ε₀=3,85 - диэлектрическая проницаемость эмалевой пленки провода обмотки на частотах f₁ и f₂ электромагнитного поля; ε_к=5,92 - диэлектрические проницаемости корпусной изоляции на частотах f₁ и f₂ электромагнитного поля соответственно; d_э=0,7×10^-3 м - толщина эмалевой изоляции провода; d_к=1×10^-3 м - толщина корпусной изоляции. Расчетная постоянная величина С_экв, которую использовали для оценки степени отверждения всех контролируемых обмоток, была равна

После чего по вычисленной величине определяли из графика зависимости (фиг. 4) степени высушенности пропиточного состава от отношения диэлектрических проницаемостей степень высушенности пропиточного состава в каждой контролируемой обмотке.

Результаты измерений и расчетов сведены в таблицу 1.

Как следует из таблицы 1 все три фазы обмотки имеют 4-5 степень высушенности, т.е. являются недосушенными, что является показателем их низкого качества. Поэтому для повышения качества обмоток нужно пересмотреть режимы и время их сушки.

Из графика на фиг. 4 определяем, что что соответствует 5 степени высушенности пропиточного состава. По графикам, приведенным на фиг. 3, находим, что на частоте f₂=10 кГц диэлектрическая проницаемость неотвержденого пропиточного состава ε_п=6,31. Затем по формуле (34) рассчитывали коэффициенты пропитки двух фаз обмотки по заявляемому способу и по способу-прототипу. В способе-прототипе при расчете коэффициентов пропитки фаз диэлектрическая проницаемость отвержденного пропиточного до 7 степени компаунда КП-34 равняется ε_п=4,2. По формулам (38), (39) и (40) определяли коэффициенты пропитки каждой из трех фаз.

Результаты контроля внесены в таблицу 2

Таким образом, заявляемый способ по сравнению со способом-прототипом, более информативен, так как позволяет дополнительно определить степень отверждения пропиточного состава, чего не позволяет сделать способ-прототип. Заявляемый способ, по сравнению со способом-прототипом имеет также более высокую точность определения коэффициента пропитки обмоток (в примере на 28-30%), что связано возможностью более точного определением диэлектрической проницаемости пропиточного состав в обмотке.

Список литературы

1. Кондратьева Н.Г. и др. Оценка, возможности использования электрической емкости обмотки статоров для контроля качества пропитки статоров электродвигателей низкого напряжения. - Электротехническая промышленность. Серия "Электрические машины", вып. 5/75, 1977.

2. А.с. №1241361. Способ определения коэффициента пропитки обмоток электрических машин / Г.В. Смирнов, Г.Г. Зиновьев. - Опубл. 30.06.86. Бюл. №24. - прототип

3. Материалы лакокрасочные. Метод определения времени и степени высыхания. ГОСТ 19007-73. Госстандарт России.

4. Смирнов Г.В. Надежность изоляции обмоток электротехнических изделий. - Томск: Изд-во Том. ун-та. 1990. - стр. 131.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрической машине, обмотки которой соединены в звезду с изолированной нейтралью. Техническим результатом является повышение точности определения коэффициента пропитки обмоток. В способе определение коэффициента пропитки осуществляют так, как указано в материалах заявки. 4 ил., 2 табл., 1 пр.

Способ определения коэффициента пропитки обмоток электрических машин, характеризующего степень заполнения пропиточным составом полостей обмотки, при котором у каждой обмотки из данной партии измеряют емкости относительно корпуса двух обмотки, до пропитки и после пропитки, после чего по результатам измерений определяют коэффициенты пропитки обмотки, отличающийся тем, что предварительно подготавливают партию образцов пропиточного состава, с различными, отличающимися от образца к образцу, степенями высушенности, и у каждого из упомянутых образцов снимают зависимость диэлектрической проницаемости от частоты электромагнитного поля, по построенным зависимостям выбирают две частоты измерения, одна из которых f₁ лежит в дисперсионной области не отвержденного изоляционного пропиточного состава, а другая частота f₁ - в оптической области не отвержденного изоляционного пропиточного состава, затем после выбора двух частот измерения строят график зависимости степени высушенности К_с пропиточного состава от отношения диэлектрических проницаемостей где ε_пс(f₁) ε_пс(f₂) - диэлектрические проницаемости пропиточного состава, измеренные на частотах f₁ и f₂ электромагнитного поля соответственно, затем у каждой из контролируемых обмоток измеряют на выбранных двух частотах емкости двух фаз относительно корпуса до пропитки С_дпij(f₁) и С_дпij(f₂), и емкости у тех же двух фаз обмоток после их пропитки и сушки C_ппij(f₁) и С_ппij(f₂), затем по результатам измерений вычисляют отношение

где
- эквивалентные емкости последовательно соединенных емкостей эмали и корпусной изоляции контролируемой обмотки на частотах f₁ и f₂ электромагнитного поля соответственно, p - количество пазов в магнитном сердечнике, в которые всыпана контролируемая часть обмотки; S - площадь паза; ε₀=8,854187·10^-12 - электрическая постоянная; S - площадь паза; ε_э(f₁), ε_э(f₂) - диэлектрические проницаемости эмалевой пленки провода обмотки на частотах f₁ и f₂ электромагнитного поля соответственно; ε_к(f₁), ε_к(f₂) - диэлектрические проницаемости корпусной изоляции на частотах f₁ и f₂ электромагнитного поля соответственно; d_э - толщина эмалевой изоляции провода; d_к - толщина корпусной изоляции, после чего по вычисленной по результатам измерения величине из графика зависимости степени высушенности пропиточного состава от указанной величины определяют степень высушенности К_с пропиточного состава в каждой контролируемой обмотке, и используя значение величины К_с определяют значения величин lg ε_пс(f₁) или lg ε_пс(f₂) по графикам зависимости диэлектрической проницаемости от частоты электромагнитного поля, снятых для упомянутых образцов, имеющих различные степени высушенности, после чего по результатам измерений емкостей на любой из упомянутых частот определяют коэффициент пропитки каждых двух фаз К_прkj по формулам

где k, j - номера фаз обмоток, принимающих значения k=1 или 2, j=2 или 3; i=1, 2 - индекс, характеризующий частоту измерения, - эквивалентная емкость последовательно соединенных емкостей эмали и корпусной изоляции двух фаз обмотки, p - количество пазов в магнитном сердечнике; S - площадь паза; ε₀=8,854187·10^-12 - электрическая постоянная; S - площадь паза; ε_э(f_i) - диэлектрическая проницаемость эмалевой пленки провода обмотки; ε_к(f_i) - диэлектрическая проницаемость корпусной изоляции d_э - толщина эмалевой изоляции провода; d_к - толщина корпусной изоляции провода, после чего определяют коэффициенты пропитки каждой фазы обмотки по формулам

где К_пр1, К_пр2, К_пр3 - коэффициенты пропитки 1-й, 2-й, 3-й фазы соответственно.