Влияние пропитывающего состава на надежность витковой изоляции асинхронных электродвигателей 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

Том 282 5 Т574

ВЛИЯНИЕ ПРОПИТЫВАЮЩЕГО СОСТАВА НА НАДЕЖНОСТЬ ВИТКОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Ю. П. ПОХОЛКОВ, В. И. ДЕРЕВЯНКО

(Представлена научным семинаром кафедры ЭИКТ)

Рост производства электродвигателей ведет к тому, что абсолютное число двигателей, вышедших из строя раньше гарантийного срока, постоянно растет. Поэтому исследование надежности и выявление причин ее повышения является важной задачей электромашиностроения. По статистике около 90% двигателей выходят из строя ввиду отказа витковой изоляции обмоток вследствие снижения среднего пробивного напряжения витковой изоляции обмоток в процессе эксплуатации из-за влияния многих факторов: температуры, увлажнения, коммутационных перенапряжений, вибраций и т. п.

Надежность изоляции определяется свойствами электроизоляционных материалов, к которым относится и пропитывающий состав. Пропитывающий состав замедляет процессы теплового старения и увлажнения изоляции, заполняет дефекты лакового покрытия проводов и т.д., что должно сопровождаться повышением надежности изоляции. В настоящее время для пропитки обмоток электродвигателей используются лаки 321-Т; МЛ-92, К-47К.

Основной целью данной работы явилось исследование влияния типа пропитывающего лака при применении разных диаметров обмоточных проводов и коэффициентов заполнения паза на надежность витковой изоляции асинхронных электродвигателей. При проведении экспериментов основной задачей является соответствие условий при испытаниях пропитывающих составов условиям работы данных составов в электрических машинах. Испытания проводились на модели, имитирующей расположение пары эмальпроводов в пазу двигателя (рис. 1) и представляющей собой две параллельные текстолитовые пластины, между которыми на равном расстоянии закреплялось 25 пар параллельных проводников, расположенных друг против друга. Каждая пара проводников имела искусственные повреждения изоляции в виде разрезов до меди по всей окружности, причем, повреждения располагались одно против другого. Расстояние между проводниками изменялось и фиксировалось с помощью прокладок из лавсана толщиной 0,05 мм и имеющих прорези против дефектов, что соответствовало изменению коэффициента заполнения паза.

Перед испытанием на пробой закрепленные проводники подвергались пропитке одним из 3-х лаков: 321-Т, МЛ-92, К-47К- Пропитка и сушка проводились в соответствии с технологией, принятой на заводе

«Сибэлектромотор» для двигателей серии А02. Испытания на пробой проводились на высоковольтной установке промышленной частоты. Образцы изготовлялись из провода ПЭТВ-/-35, йиз = 1,64 мм.

Для определения зависимости электрической прочности пропиты-бающих составов от диаметров эмальпроводоз была принята следующая методика. Предварительно на провода с диаметром по изоляции 0,83 мм, 1,16 мм, 1,28 мм наносились искусственные повреждения в виде кольцевых разрезов до меди. Пропитка и запечка образцов проводилась по заводской технологии. Испытания по определению электрической прочности лаков проводились на высоковольтной установке с применением плоского металлического электрода, что соответствует пробою 2-х плотно прилегающих проводников в пазу двигателя.

пластины гпекстолитоВые

Рис. 1. Схема устройств для определения зависимости £пр коэффициента

заполнения паза

Результаты испытаний сведены в табл. 1. Оказалось, что с увеличением диаметра эмальпровода среднее пробивное напряжение, приходящееся на 1 мм толщины пропитывающего слоя, снижается. Это объясняется тем, что с увеличением диаметра провода увеличивается испытуемая доля кольцевого пореза, что приводит к увеличению вероятности выявления дефектов.

Таблица 1

Зависимость ЕПр пропитывающего состава от вида лака и диаметра провода, кв/мм

Диаметр провода по изоляции, мм Лаки

321-Т МЛ-92 К-47К

0,83 68,83 78,0 148,67

1,16 63,58 64,70 83,04

1,28 63.21 62,12 76,42

1,64 • 62,83 60,83 51,54

При рассмотрении зависимости среднего пробивного напряжения слоя пропитки от расстояния между проводами (табл. 2) замечена тенденция к снижению /7пр с увеличением расстояний, причем наиболее резко это выражено при расстояниях от 0 мм до 0,1 мм для лаков МЛ-92 и 321-Т. Это объясняется тем, что ири расстояниях между проводниками, не превосходящих 0,2йиз, образуются лаковые «мостики» между проводниками, практически полностью заполняемые лаком [2].

С увеличением расстояний между проводниками вероятность появления «мостиков» падает, происходит обволакивание проводников лаком каждого в отдельности, что приводит к снижению среднего пробивного напряжения промежутка. При расстояниях между проводниками от 0,1 мм до 0,2 мм ипр существенно не изменяется, так как, по-видимому, лаковые «мостики» не образуются; £/пр будет в основном характеризоваться толщиной слоя пропитывающего лака на эмальпроводе, а увеличение воздушного зазора между проводниками не приводит к существенному изменению ¿Упр промежутка. Разная степень зависимости ипр от расстояний между проводниками объясняется разной вязкостью пропитывающих лаков, так как с уменьшением вязкости уменьшается способность к образованию «мостиков», поэтому для расстояний, при которых «мостики» не образуются, пробивное напряжение характеризуется толщиной лаковых пленок, покрывающих проводники.

Таблица 2

Зависимость ¿/пр пропитывающего состава от вида лака и расстояния между проводниками, кв

Вид лака Расстояние между проводниками, мм

0,0 0,1 0,2

321-Т 6,21 5,43 5,41

МЛ-92 4,52 2,67 2,66

К-47К 3,67 3,65 3,66

По результатам испытаний была сделана попытка найти степень «непропитки», которую можно определить отношением числа участков, имеющих дефекты, но не заполненных лаком при пропитке, к общему числу дефектных участков в обмотке двигателя. В этом случае пропитка существенно «залечивает» дефектные участки, то есть пробивное напряжение пропитанного участка с дефектом приближается по величине к пробивному напряжению участков без дефектов.

Степень «непропитки» определялась для проводников й из^ 1,64 мм при расстояниях между ними, равных 0,2 мм, и выражалась отношением числа проводников, пробитых максимальным напряжением воздушного промежутка между проводниками к общему числу испытанных проводников:

Яиз+3 ав Рпп = ~п-; ив+Зав^2,5 кв

¿=1

Результаты расчета сведены в табл. 3.

Таблица 3

Зависимость степени «непропитки» и надежности витковой изоляции (при 5 = 0,2 мм) от вида лака и расстояния между проводниками (5, мм)

Вид лака 0,0 0,1 0,2 | 5, мм^^^^^^

321-Т 0,0 0,04 0,04 0,993

МЛ-92 0,17 0,62 0,57 0,916

К-47К 0,34 0,30 0,32 0,947

* Теоретическая надежность витковой изоляции асинхронного двигателя А02-32-Б в зависимости от степени «непропитки».

Расчет надежности витковой изоляции с учетом степени «непропитки», проведенный для двигателя А02-32-6 согласнЬ [3], показал, что наибольшей надежностью обладает двигатель, пропитанный лаком .321-Т, далее следуют двигатели, пропитанные лаками К-47К и МЛ-92.

Выводы

1. Предложена методика по определению электрической прочности пропитывающих составов в зависимости от диаметров обмоточных проводов и расстояний между ними. Результаты испытаний, полученные по предложенной методике, позволяют оценивать степень «непропитки» дефектов изоляции эмальпроводов и могут быть использованы для оценки надежности витковой изоляции обмоток асинхронных двигателей.

2. Оценена надежность витковой изоляции обмотки машины с учетом степени «непропитки» промежутка между проводниками в пазу машины.

3. Дана оценка трем лакам: 321-Т, МЛ-92, К-47К- Наиболее высокой надежностью в период приработки обладают обмотки, пропитанные лаком 321-Т.

ЛИТЕРАТУРА

1. Л. М. Берпштейп. Изоляция электрических машин общепромышленного

назначения. «Энергия», 1965.

2. Л. М. Б е р н ш т е й н. Сушка, пропитка и компаундирование обмоток электрических машин. «Энергия», 1967. ,