Способ испытания винтовой изоляции обмоток якорей коллекторных электрических машин постоянного тока Советский патент 1980 года по МПК G01R31/02 H02K11/00 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано на предприятиях, изготавливающих, эксплуатирующих и ремонтирующих электрические машины постоянного тока. Для испытания .витковой изоляции собранных обмоток электрических машин обычно пременяются импульсные методы: метод бегущей волны и испы тания индуктированным импульсным напряжением 1, 2 . Наиболее близким техническим решением к данному изобретению явпяется способ испытания витковой изоляции при котором напряжение от генератора импульсных напряжений подается на коллектор якоря относительно корпуса З . Индикация виткового замыкания осуществляется при этом путем изменения с помо1цью индукционного датчика и индикатора уровней импульсного магнитного поля испытываемой обмотки якоря по резким изменениям уровней поля. Однако, как известно 43, для того, чтобу выявить как можно больше дефектов и ослаблений изоляции, ее необходимо испытывать переменным, постоянным и импульсным напряжением, так как каждай вид напряжения облада ет лучшей (по отношению к другим видам напряжения) избирательной способ ностью к отдельным дефектам изоляции При одном роде напряжения может выяв ляться ряд дефектов, не обнаруживаемых другими видами испытательных напряжений. Поэтому, ограничиваясь испытаниями витковой изоляци1« только импульсным напряжением, используя известные способы и устрЬйст)эа, не обеспечивается в полной мере необходимая эффективность этих исп1атаний. Следует также иметь в виду, что при испытаниях витковой изоляции импульсным напряжением иногда имеет место явление восстановления импульсной прочности изоляции (самозалечивание изоляции). Это может привести к пропуску брака ;На последующие операции при производстве обмоток или усложнить процесс точного обнаружения мес та дефекта изоляции. Кроме того, веп личины испытательных междувитковых напряжений для обмоток якорей ограни чиваются допустимой величиной напря жения перекрытия по поверхности мика нита между соседними коллекторными 7 62 ластинами. Поэтому, если сравниать два вида напряжений равной амлитуды-переменное и импульсное, то последнее оказывается менее эффективным, особенно для новой изоляции, так как для этого случая коэффициент импульса может достигать значений 1,8-2 4. Целью изобретения является повьшение эффективности испытаний за счет проведения испытаний на переменном токе. Сущность изобретения состоит в том, что на коллектор якоря электрической машины постоянного тока относительно корпуса подают заданное испытательное напряжение синусоидальной формы и создают в испытываемой обмотке режим последовательного резонанса на ее первой резонансной частоте путем изменения частоты испытательного напряжения, фиксируя наличие дефектов витковой изоляции индукцион- , ным датчиком, отстоящим от места подачи испытательного напряжения на половину шага по пазам. На фиг. 1 приведена схема испытания витковой изоляции обмоток якорей по описьшаемому способу; на фиг. 2 в качестве примера даны зависимости испытательных напряжений на секциях. ,и в начале (кривая 1), середине (кривая 2) и конце (кривая 3) обмотки якоря тягового двигателя НБ-420 магистрального электровоза от частоты напряжения , воздействующего на вход испытываемой обмотки относительно корйуса (см. фиг. 1); на фиг. 3 издбражена основная закономерность индуктивных связей М секций, лежащих в верхнем и нижнем слоях обмоток якорей электрических машин постоянного тока. Схема испытания витковой изоляции обмоток якорей включает в себя гене ратор синусоидального напряжения 1 меняющейся частоты, напряжение с выхода которого подается на коллектор 2 испытываемого якоря 3, индукционного датчика 4 и индикатора 5 (фиг.1). Для повышения эффективности испытания витковой изоляции собранных обмоток якорей электрических машин постоянного тока подают с помощью скользящего контакта синусоидальное напряжение на коллектор 2 якоря 3 относительно корпуса (фиг. 1) и, изменяя частоту синусоидального напряжения генератора 1, создают режим последовательного резонанса на первой (низшей) резонансной частоте испытываемого якоря.3. Режим последовательного резонанса устанавливают по,

,тем же признакам, что и для последовательного колебательного контура с сосредоточенными параметрами. Свойство обмоток электрических машин - проявлять себя в области перво резонансной частоты как последовательный колебательный контур при изолированном конце и возбуждении со стороны входа - выявлено экспериментально и подтверждено теоретически.

В отличие от последовательного колебательного контура обмотка электрической мапшны имеет сложную схему и конструкцию: наличие нескольких параллельных цепей; двухслойность об

Iмотки; наличие сильных индуктивных связей секций, лежащих в одном общем пазу и др. По этим причинам последовательный резонанс в обмотке электрической машины имеет существенные отличительные особенности по сравнению с резонансом в последовательном контуре. А именно. При последовательном резонансе в обмотке электрической машины имеет место специфический характер распределения напряжений секций 3(. (или междувитковых испытательных напряжений) вдоль обмотки. Так, для обмоток якорей электрических мапин постоянного тока максимальные испытательные напряжения Ug относятся к середине обмотки, отстоящей от места подачи напряжения от генератора 1 на половину шага, по пазам (зубцам) 1/2 Yj, (см. фиг. 1 и кривую 2

.фиг. 2). S начале обмотки якоря (кривая 1) к в конце ее (кривая 3, фиг. 2) испытательные напряжения секций и наименьшие. Остальные секции характеризуются постепенным возрастанием напряжений UB от минимальных уровней, свойственных началу и концу обмотки якоря, до максимальных в середине ее. Основная закономерност распределения испытательных напряжени секций и как в петлевых, так и в волновых обмотках якорей отражена на

конкретном примере обмотки якоря четырехполюсного тягового двигателя ЙБ-420 магистрального электровоза (см. фиг. 2). Якорь имеет петлевую обработку с уравнительн№1И соединениями. Шаг по пазам-(зубцам) Y.J - 1-15.

Специфический характер распределния вдоль обмотки якорей испытатель напряжений секций Ug (фиг. 2) в основном объясняется закономерными дл обмоток якорей машин постоянного то индуктивными связями М секций, лежа щих в одном пазу (фиг. 3), и соотношением фаз этих напряжений. Так, фа напряжений U. секций (верхняя и нижняя стороны двух секций), лежащих в среднем пазу (1/2 Yj, паз 8 для обмотки якоря тягового двигателя типа Нб-420, фиг. 3), одинаковые. Близки друг к другу и фазы напряжений U. соседних пазов, например секций пазо 7 и 9. Фазы напряжений Uc секций, отстоящих друг от друга, например, на шаг по пазам Yj, (секции пазов 1 и 15, фиг. 3), значительно отличаются друг от друга, поэтому напряжения Ug в начале (1) и конце (3) обмотки якоря незначительные (фиг. 2), несмотря на постоянную величину-взаимной связи М секций, лежащих в одном пазу (фиг. 3). Максимальные испытательные напряжения И в сере;|ине обмотки якоря (2, фиг. 2) обусловлены одновременно режимом последовательного резонанса и совпадением фаз напряжений Uc секций, лежащих в одном . Создавая режим последовательного резонайса в обмотке якоря можно обеспечить достаточно высокие около 1иО% от напряжения на входе обмотки UKI фиг. 2) испытательные синусоидальные напряжения U секций.

Испытания витковой изоляции обмоток якорей машин постоянного тока осуществляются по данному способу следуюощм образом. На коллектор 2 якоря 3 подают относительно корпуса с помощью скользящего контакта напряжение от генератора синусоидального напряжения меняющейся частоты 1 (фиг. 1). Индукционный датчик 4 индикатора 5 фиксируют над поверхностью обмотки на расстоянии 1-2 мм и располагают его над секцией, отстоящей от места подачи напряжения на удалении по ходу обмотки на половину шага по пазам 1/2 Yj в одном из следующих положений: над выводами вит- ков этой секции у петушков коллектора (фиг. 1); над пазовой ее частью (датчик показан пунктиром на фиг.1); над лобовой частью секции. Для любо го из этих положений датчик 4 ориентирует воздушным зазором его магнитопровода вдоль витков испытываемой обмотки якоря 3 (фиг. 1). Выбор того или иного положения индукционного датчика определяется технологическим состоянием и конструк.цией испытьюаемой обмотки: окончательно готовый якорь; якорь на стадии изготовления - после- укладки обмотки в пазы, соединения ее с коллектором и расклиновки; якорь с проволочным;и бандажами; якбрь, имекяций обмотку с многовитковыми катушками или с одновитковыми катушками (или стержнями). Далее, изменяя частоту напряженкм генератора 1 начиная с низких частот добиваются режима последовательного резонанса для обмотки якоря 3 на ее первой резонансной частоте. Эту основную операцио данного способа достаточно выполнить однажды, чтобы установить значение первой резонансной частоты обмоток якорей данного типа и требуемые величины испытателыяых напряжений, обеспечиваемые при этом режиме испытания. Проворачивая якорь 3 на валу (фиг. 1), обеспечивают рав номерное испытание секций максимальным напряжением, свойствентш секции отстоящей от места подачи напряжения на половину шага по пазам 1/2 Yj (кривая 2, фиг. 2), Важно отметить, что скользящий по поверхности коллектора токопроводящий контакт (фиг. 1) коммутирует коллекторные пластины, между которыми сравнитель но низкое напряжение (ср. кр({вые 1 и 2, фиг. 2). Причем, эта коммута ция коллекторных пластин не сказывается на показаниях индикатора Б:ИТКОвых замыканий 5, так как его иядукционный датчик 4 (фиг. 1) расположен над секцией, не имеющей непосред ственной электрической и магнитной связи в общих пазах с коммутируемой (первой секцией от генератора 1). Располагая инд,хционный 4 индикатора 5 над секицей, отстоящей от места подачи напряжения на половину шага по пазам 1/2 Yj (фиг. 7 6 Ь обеспечивают максимальную чувствительность к дефектам типа.виткового замыкания, так как указанная секция характеризуется максимальными испытательными напряжениями (кривая 2, фиг. 2). Кроме того, другая секиця, лежащая в одном пазу с дефектной и проявляющая себя как индуктор по отношению к короткозамкнутому витку, также характеризуется максимальными испытательными напряжениями. Все это явствует из анализа упрощенной схемы обмоток якорей, приведенной на фиг. 3, и кривых фиг. 2. При наличии в испытываемой обмотке якоря дефекта типа виткового замыкания и проворачивании якоря на валу показания индикатора 5 (фиг.1) резко изменяются, когда под индукционным датчиком располагается дефектная секция или секция, связанная с дефектной уравнителями (в петлевых обмотках) . ,. Применение синусоидального высокого испытательного напряжения, обеспечиваемого режимом последовательного резонанса на первой резонансной частоте обмотки якоря, позволяет повысить эффективность испытания виткоВОЙ изоляции за счет обнаружения тех дефектов изоляции, которые не обнаруживаются или выявляются недостаточно уверенно и четко при импульсном напряжении, обычно используемом в практике испытаний. В конечном счете ценность изобретения заключается ё сокращении в процессе производства обмоток электричес19пс машин за счет своевременного и эффективного выявления дефектов витковой изоляции, в повьапении качества выпускаемых электрических машин и оборудования, в котором они используются и в првьшении надежности работы злектрических машин и соответствующих систем в процессе их эксплуатации.

СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ВИТКОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ОБМОТОК ЯКОРЕЙ КОЛЛЕКТОРНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА, включающий подачу на коллектор электрической машины относительно корпуса заданного испытательного напряжения и фиксацию наличия дефектов витковой изоляции индукционным датчиком, расположенным от места подачи испытательного напряжения на половину шага по пазам, отЛичающийс я тем, что, с целью повышения эффективности испытания путем проведения испытаний на переменном токе, создают режим последовательного ре- . S зонанса в испытываемой обмотке якоря на ее первой резонансной частоте , путем изменения частоты испытательного напряжения. « СА9 ч 0