Способ контроля качества пропитки и устройство для его осуществления

Способ контроля качества пропитки и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: область испытаний с применением электротепловых средств. Сущность изобретения: для определения коэффициентов пропитки ККи и Кмв прикорпусных, межвитковых полостей изоляции достаточно произвести измерения напряжений Uin и U2n соответственно в момент подачи стабилизированного тока 1о в обмотку и по истечении времени ti и емкости обмотки относительно статора на двух частотах fi и г после пропитки и сушки Спп1 и Спп2. Частота fi и г выбираются априорно из частотной зависимости диэлектрической проницаемости кг пропиточного изоляционного состава в отвержденном состоянии, первая из которых лежит в квазистационарной области, а вторая - в оптической области . Одну, произвольно выбранную из партии контролируемых обмоток с измеренной емкостью относительно корпуса до пропитки СДп1, Сдп2, погружают в пропиточную жидкость с известной диэлектрической проницаемостью EI (fi), Ј1 (fa) на соответствующих частотах, выдерживают до полного заполнения и измеряют емкость относительно корпуса Спп1, Спп2 По результатам измерений определяют коэффициенты пропитки Кки и Кмв. Устройство, с помощью которого осуществляется данный способ, содержит генератор частот, синхронизатор, стабилизатор тока,блок компенсации,блок вычислительный, последовательно соединенные измерительный усилитель, синхронный детектор, аналого-цифровой преобразователь, преобразователь кода, блок сопряжения, блок управления, причем первый и второй выходы генератора частот подключены соответственно к первому и второму выводам обмотки контролируемого изделия, корпус последнего соединен с входом измерительного усилителя, третий выход генератора частот подключен к управляющему входу синхронного детектора . Первый и второй выходы синхронизатора подключены соответственно к второму и запускающему входам блока управления, третий вход синхронизатора соединен с входом стабилизатора тока, выход последнего соединен с входом генератора частот и входом блока компенсации, выход блока компенсации подключен к измерительному входу АЦП-4, запускающий вход последнего соединен с первым выходом блока управления , второй выход которого соединен с управляющим входом генератора частот, вычислительный блок подключен к информационному выходу блока сопряжения. 2 с. п. ф-лы, 7 ил, 1 табл. СО с оэ О х| СА) VT ND

союз соВетских социАлистических

РЕСПУБЛИК

s G 01 N 27/22

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР

{ГОСПАТЕ11T СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ц1";г1),, 1.УЦР (21) 4783322/25 (22) 16.01,90 (46) 07.04,93. Бюл. ¹ 13 (71) Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) Г.В.Смирнов и В.cD.Дунаф (56) Авторское свидетельство СССР № 868511, кл, G 01 N 25/20, 1980, Авторское свидетельство СССР

¹ 1302212, кл, G 01 R 27/22,1987.

Барэмба К,Н. и др. Сушка и компаундирование обмотки электрических машин, M.;

Энергия, 1967, с. 105.

Авторское свидетельство СССР

N. 1406471, кл. G 01 N 27/22, 1987. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПРОПИТКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Использование: область испытаний с применением электротепловых средств.

Сущность изобретения: для определения коэффициентов пропитки Кки и К«> прикорпусных, ме>квитковых полостей изоляции достаточно произвести измерения напряжЕНИй 01п И U2n СООтВЕтСтВЕННО В МОМЕНТ подачи стабилизированного тока to в обмотку и по истечении времени 11 и емкости об мотки относительно статора на двух частотах f1 и 2 после пРопитки и сУшки Свп1 и С; 2. Частота f1 и f2 выбираются априорно из частотной зависимости диэлектрической проницаемости «2 пропиточного изоляционного состава в отвер>кденном состоянии, первая из которых лежит в квазистационарной области, а вторая — в оптической области, Одну, произвольно выбранну1о из партии контролируемых обмоток с измеренной емкостью относительно корпуса до про. Ю ÄÄ 1807372 А1 питки Сд1, Сд 2, погружают в пропиточную жидкость с известной диэлектрической проницаемостью е1 (f1), Р1 (f2) на соответствующих частотах, выдерживают до полного заполнения и измеряют емкость относительно корпуса Спп1, Спп2, По результатам измерений определяют коэффициенты пропитки К«и Км>. Устройство, с помощью которого осуществляется данный способ, содержит генератор частот, синхронизатор, стабилизатор тока, блок компенсации, блок вычислительный, последовательно соединенные измерительный усилитель, синхронный детектор, аналого-цифровой преобразователь, преобразователь кода, блок сопряжения, блок управления, причем первый и второй выходы генератора частот подключены соответственно к первому и второму выводам обмотки контролируемого изделия, корпус последнего соединен с входом измерительного усилителя, третий выход генератора частот подключен к управляющему входу синхронного детектора. Первый и второй выходы синхронизатора подключены соответственно к второму и запускающему входам блока управления, третий вход синхронизатора соединен с входом стабилизатора тока, выход последнего соединен с входом генератора частот и входом блока компенсации, выход блока компенсации подключен к измерительному входу АЦП-4, запускающий вход последнего соединен с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен с управлл1ощим входом генератора частот, вычислительный блок подключен к информационному выходу блока сопряжения. 2 с, и. ф-лы, 7 ил, 1 табл, 1807372 пс

Кпр = о

25 и ропиточным составом, но не позволяет определить, как этот состав распределился по полостям обмотки, Это снижает информативность и правильность оценки качества обмоток.

Наиболее близким к заявляемому по совокупности признаков и достигаемому результату является способ контроля качества 5 пропитки обмоток электротехнических изделий.

Способ-прототип заключается в там, что воздействуют напряжением на контролируемую обмотку и регистрируют время 40 воздействия напряжения и приращения

45 при-достижении указанного отношения предельного значения, получаемого при 100» -ном заполнении полостей контролируемой обмотки жидким пропиточным составом, после сушки перед подачей на контролируемую обмотку напряжения вновь измеряют емкость контрап даруемой обмотки относительно корпуса и определяloT степень заполнения пропитачным составом прикорпусных (К«) и межвитковых (К кп) полостей изоляции па выражениям:

Изобретение относится к области испытаний с применением электротепловых средств, и может использоваться, в частности, для контроля качества и ропитки изоляционным составом обмоток электродвигателей. Известен .способ контроля качества пропитки обмоток электротехнических изделий, по которому на контролируемую обмотку воздействуют напряжением и регистрируют время воздействия напряжения и приращения температуры обмотки до пропитки и после пропитки и сушки, и по результатам измерений определя1ат коэффициент пропитки, равный где Vnp — объем сухогО остатка пропитанного состава в обмотке; Vo — объем полостей в изоляции непропитанной обмотки.

По коэффициенту Кпр судят о качестве пропитки, Недостатком указанного способа является то, что он дает лишь интегральную оценку степени насыщенности обмоток температуры обмотки до пропитки и после пропитки и сушки, измеряют емкость контролируемой обмотки относительно корпуса перед пропиткой и в процессе пропитки, вычисляют отношение емкости пропитанной обмотки к емкости контролируемой обмотки до пропитки, заканчивают пропитку

1

Кки = In

In ел

1 (2) P t (тдп Tnn Pc Cc тдп Тпп оки Кки

Киев

+ Cc Тдп Tnn Vous где ед — диэлектрическая проницаемость сухого остатка пропиточнаго состава; fn— диэлектрическая проницаемость жидкого пропиточного состава Сдп — емкость обмотки относительно корпуса до пропитки, Слп— емкость обмотки относительно корпуса после пропитки; А — отношение емкости обмотки относительно корпуса после пропитки к емкости до пропитки при 100 -ном заполнении полостей обмотки жидким пропиточным составом; P — электрическая мощность, выделяющаяся на обмотке;

t — время; Тдп — температура обмотки до пропитки и сушки в момент подведения к ней электрической мощности, T« — температура обмотки после и ропитки и сушки при подведении к ней электрической мощности;

p, — плотность сухого остатка и ропиточного состава; Cp — удельная теплаемкость сухого остатка прапитачного состава; Vp« — объем полостей в прикорпусной изоляции; Чок п— объем межвиткавых полостей обМотки. После определения величин Кк п и К« сравнивают эти величины с эталонными значениями и о качестве прапитки судят по результату сравнения, Недостатком способа-прототипа является высокая трудоемкость контроля, что связано с тем, чта для определения величин

Кмп и К«необходима делать одни и те же измерения дважды: до того как обмотка пропитанаэ, и после ее и ропитки и сушки. К тому же все контролируемые обмотки, в которых сделаны нужные замеры до пропитки, должны быть промаркированы и зарегистрированы в журнале, а после пропитки и сушки, которые длятся для некоторых видов изделий и технологий да 8 — 12 часов, эти обмотки должны быть отысканы и вновь подвергнуты контрал ю.

Известно устройство для контроля качества прапитки обмоток, которое реализует метод контроля по привесу. Суть этого метода заключается во взвешивании обмотки до и после прапитки и определении коэффи:циента и рапитки по выражению (1). Устройством, реализующим данный метод, являются весы.

Недостатком данного устройства является низкая точность контроля, обусловленная необходимостью измерения малой величины привеса на фоне всего веса обмотки со статаром (вес пропитачного состава в

1807372 обмотке на 1,5-2 порядка меньше .всего веса обмотки).

Наиболее близким по технической сущности к зэлвллемому является устройство длл измеренил емкости, Устройство-прототип включает в себя генератор с двумл фиксированными частотами 100 и 1000 Гц, мостовую из11ерительную схему и индикатор минимального рассогласования, Контролируемая обмотка подключается к зажимам "Ск" в одно из плеч моста, IIB который подаетсл синусоидальное напрлжение 1000 (100) Гц. Регулируя подстроечный резистор, включенный во второе плечо моста, добиваются условия равновесил моста, о чем судлт по минимальному значению тока IIQ микроамперметре.

Недостатком устройства-прототипа является высокэл трудоемкость контроля, связэннал с процессом ру п1ой подстройки при контроле с помощью резистора, Целью заявляемого изобретения является снижение трудоемкости контроля.

Поставленная цель достигается тем, что в способе контроля качества пропитки обмоток электротехнических изделий, заключающемся этом, чтоуодной из произвольно выбра1нюй из партии контролируемых обмоток измеряют до пропитки емкость 0TIIQсительно корпуса, после чего ее погру>качот в диэлектрическую жидкость с известной диэлектрической проницэемостью, выдер>кивают до полного заполнения его полостей обмотки и измеряют емкость относительно корпуса, не вынимал обмотку из пропиточной жидкости, у остальных контролируемых обмоток после их пропитки и сушки также измеряют емкости относительIIo корпуса, после чего воздейству1от на них в течение определенного времени электрической мощностью и затей Dbl÷ècëÿloò для каждой из этих обмоток степень заполнения пропиточным cocTQBQM прикорпусных (Кки) и межвитковых (К),) полостей изоляции, затем сравнивают степень заполнения пропиточным составом прикорпусных и межвитковых полостей с эталонными значениями и о качестве пропитки судят по результату сравнения, дополнительно емкость каждой обмотки относительно корпуса измеряют дважды на разных частотах электромагнитного поля, причем частоты измерений выбирают исходя из частотной зависимости диэлектрической проницаемости неотвержденного и отвержден ного пропиточного состава таким образом, чтобы диэлектрические проницаемости и ропиточiого состава на этих частотах были не pBBHbl между собой, после чего на обмотку воздействуют электрической мощностью, которую подают в обмотку в виде стабилизированного постоянного тока, причем в момент подключения тока измеряют температуру

5 обмотки и падение. напряжения на ней, затем по истечении времени, лежащего в диапазоне

0,01 r tl 0,02 г, ГДЕ t = С1 фк . Яп) 1 — ПОСтОЯННаЯ ВРЕМЕни разогрева обмотки С1 — суммарная теплоемкость обмотки и магнитного сердечника; /Зк — коэффициент теплоотдачи; So — поверхность охлаждения магнитного сердечника и обмотки, измеряют вновь падение напряжения на обмотке и степень заполнения пропиточным составом прикорпусных Кки и межвитковых Кк > полостей изоллции опоеделяют из выражений

20!

C,(, I— к!!>) C)) q) Е, II;>+

g,è> (" " - }

С,1 П)! с!) и ) g y 1 Cо!)

, << > (— "" - <) сд)) г

Q,è, „à,„.è,„Ó,-2Эи,„-и,„>(U,„_#_s\pf С,..ч,.„К Я С)

2IcCcYoi)eUen(Ugp Il)n)

30 с,л)орплГ))ю ) ) (5)

I гДе Сдп1, Сдпг — емкости оДной пРоизвольно выбранной непропитанной обмотки партии, 1 /

На ЧаСтстаХ f1И f2 СООтВЕтСтВЕННО; Спп1. Спп2

35 — емкость той же обмотки на частотах f1 и f2 после имитации 100 пропитки в диэлектрической жидкости; f1 и f2 — частоты измереНИЯ ЕМКОСтЕй; С»1 И Спп2 — ЕМКОСТИ контролируемых обмоток после пропитки и

40 сушки; El (11), и (f2) — диэлектрическая проницаемость диэлектрической жидкости на частотах f1 и f2; ez (f1), ez (f2) — диэлектрические проницаемости отвержденного пропиточного состава на частотах f1 и f2; ct— температурный коэффициент сопротивления материала провода обмотки lo — стабилизированный постоянный ток, подаваемый в обМОтКу; 0)п, U2n — ПадЕНИЕ НаПряжЕНИя На обмотке в момент времени подключения тока к обмотке (t = О) и по истечению заданного времени t1, соответственно

/

Ски =. Q П бки оки С„,— теплоемкость корпусной изоляции; Q — число пазов, в которые всыпана обмотка; L — длина паза; бки — толщина корпусной изоляции; с),и—

>Э г- плотность материала корпусной изоляции;

Ски — удельная теплоемкость корпусной изоляции;

Сэ)4 = (Д э)) -Д йр) )пр >M C » — теп2 лоемкость эмалевой изоляции провода; Дпр

1807372 — номинальный диаметр жилы провода; Дэм — номинальный диаметр эмалированного провода; I p — длина провода обмотки; +M

/ — плотность материала эмали; Сэм — удельная теплоемкасть эмали;

I (г)(с-1) е ч,„„= Йtt q

10 — объем прикорпусных полостей изоляции обмотки; омв — 40 " — Кз 5п оки — объем межвитковых полостей обмотки; Sn 15 — площадь сечения паза; I,. — длина витка обмотки; К, — коэффициент заполнения паза; рс — плотность сухого остатка пропиточного состава; Cc — удельная теплоемкость сухого остатка пропиточного состава; р20 — 20 удельное сопротивление материала провода обмотки при температуре Т =- 20 С; рлр — плотность материала провода обмотки.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для контроля качества пропитки обмотки электротехнических изделий, включающего генератор частот дополнительно введены синхронизатор, стабилизатор тока, блок компенсации, вычислительный блок, последовательно со- 30 единенные измерительный усилитель, синхронный детектор, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), преобразователь двоичного кода в двоична-десятичный последовательно-параллельный код, блок сопряжения, блок управления, причем, первый и второй выходы генератора частот подключены соответственна к первому и второму выводам обмотки контролируемого изделия, корпус последнего соединен с вхо- 40 дом измерительного усилителя, третий выход генератора частот подключен к управляющему входу синхронного детектора, первый и второй выходы синхронизатора подключены соответственно к второму и 45 запускающему входам блока управления, третий выход синхронизатора соединен с входом стабилизатора тока, выход последнего соединен с входом генератора частот и входом блока компенсации, выход блока компенсации подключен к измерительному входу АЦП, запускающий вход последнего соединен с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен с управляющим входом генератора частот, вычислительный блок подключен к информационному выходу блока сопряжения.

Известен способ контроля процесса отверждения, заключающийся в измерении тангенса диэлектрических потерь tgl на двух частотах в дисперсионной и оптической областях для неотвержденной пропитанной изоляции, В данном способе измерения tg8 на двух фиксированных частотах, лежащих в дисперсионной и оптической областях позволяет определить степень высушенности.

В заявляемом способе измерения емкости обмотки относительно корпуса на двух частотах, лежащих в дисперсионной и оптической областях позволяет определить коэффициент пропитки.

Вышеперечисленные существенные признаки способа позволяют определить с высокой точностью коэффициент пропитки обмоток электротехнических изделий, Идентичной совокупности отличительных признаков в известных способах и устройствах нами не обнаружено, что указывает на существенность отличий предJi8I3eMol G технического решения, а по отношению к прототипу заявляемое техническое решение отвечает критерию "новизны".

На фиг, 1 изображено сечение паза контролируемой обмотки; на фиг, 2 приведена зона. обмотка-корпусная изоляция-поверхность паза в виде слоистой структуры; на фиг. 3 — изображена зависимость диэлектрической проницаемости сухого остатка пропиточного лака МЛ-92 от частоты; на фиг. 4 приведена структурная схема заявляемого устройства; на фиг. 5 — приведены эпюры, поясняющие принцип работы заявляемого устройства; на фиг, 6 приведена схема электрическая принципиальная блока управления; на фиг. 7 — приведена схема электрическая принципиальная генератора частот, измерительного усилителя и синхронного детектора, Обмотка (фиг.. 1) состоит из витков 1, между которыми имеются воздушные полости 2 корпусной изоляции 3, расположенной в пазу между обмоткой и поверхностью паза, В области расположенной в пазу между обмоткой и поверхностью паза имеются полости 4 прикорпусной изоляции. Позицией

5 обозначен клин обмотки, поз. 6 — корпус изделия.

Область, заключенная между обмоткой и поверхностьо паза, представляет собой слоистую структуру (фиг. 2), состоящую из слоя 7 эмали провода, воздушного слоя 8 между обмоткой и корпусной изоляцией 9, слоя корпусной изоляции и воздушнагослоя

10 между корпусной изоляцией и поверхностью паза, меди провода 11.

Устройство (фиг, 4) содержит генератор частот 1, формирующий напряжение треугольной формы с частотой повторения, лв1007372

10 синхронизатора 9. S-выход первого RSтриггера 22 через соответствующий рези- 55 стор 24 соединен с общей шиной и через нормально разомкнутые контакты К2,1 второго реле блока 8 управления с шиной пита-.

i:.è5l. Выход первого RS-триггера 22 является третьим выходом синхронизатора 9 и соедижащей в дисперсион ной и оптической областях, которые в зависимости от пропиточного состава можно перенастраивать, измерительный усилитель 2, синхронный детектор 3, аналого-цифровой преобразователь 4, преобразователь 5 двоичного кода в двоично-десятичной последовательно-параллельный код, блок 6 сопряжения, блок 7 вычислительный, блок 8 управления, синхронизатор 9, стабилизатор тока 10 и блок 11 компенсации. Измеряемая обмотка обозначена позицией 12.

Первый и второй выходы генератора частот 1 подключены соответственно к первому и второму выводам обмотки 12 контролируемого изделия, к корпусу последнего подсоединены измерительный усилитель 2, к выходу которого подкл.очены последовательно соединенные синхронный детектор 3, АЦП 4, преобразователь 5 кода, блок 6 сопряжения и блок 0 управления.

Третий выход генератора частот 1 подключен к управляющему входу синхронного детектора 3. Первый и второй выходы синхронизатора 9 подключены соответственно к второму и запускающему входам блока 8 управления, третий выход синхронизатора 9 соединен с входом стабилизатора тока 10. Выход последнего соединен с входом генератора частот 1 и входом блока

11 компенсации. Выход последнего подключен к измерительному входу АЦП 4, запускающий вход которого соединен с первым выходом блока 0 управления, второй выход которого соединен с управляющим входом генератора частот 1, Вычислительный блок 7 подключен к информационному выходу блока 6 сопряжения.

Синхронизатор 9 содержит генератор

13 эталонных импульсов, выход которого через ключевой элемент 14 соединен со счетным входом счетчика 15, каждый из выводов которого соединен с соответствующим входом дешифратора 16. Каждый выход дешифратора 16 соединен с соответствующим неподвижным контактом многопозиционного переключателя 17 подви>кный контакт которого соединен непосредственно с первым входом формирователя 18, через соответствующий конденсатор 20-с входом сброса счетчика 15, через соответствующий конденсатор 21 с R-входами первого 22, второго 23 RS-триггеров и первым выходом

50 нен через соответствующую CR-цепь 25 с управляющим входом генератора 26 расширенных импульсов, выход которого через соответствующую CR-цепь 27 соединен с

S-входом второго RS-триггера 23, выход которого соединен со вторым входом формирователя 18 и с управляющим входом ключевого элемента 14, R-входы счетчика 15 и первого 22, второго 23 RS-триггеров соединены соответственно через соответствующие резисторы 28 и 29 с общей шиной.

Выход формирователя 18 является вторым выходом синхронизатора 9.

Блок 11 компенсации содержит сумматор, выполненный на операционном усилителе 30, первый вход которого соединен через соответствующий резистор 31 с выходом источника 32 опорного напряжения и с одним из выводов соответствующего резистора 33, другой вывод которого является входом блока 11 компенсации. Второй вход операционного усилителя 30 через соответствующий резистор 34,соединен с общей шиной. Выход операционного усилителя 30 через резистор 35 соединен со своим первым входом и является выходом блока 11 компенсации, Сущность изобретения заключается в следующем, В процессе пропитки обмоток пропиточным составом в полостях 2 и 4 обмотки (фиг. 1) происходит частичное замещейие воздуха пропиточным составом. В процессе сушки происходит усадка пропиточного состава и частичное его вытекание из обмотки, В силу указанных причин межвитковые полости (фиг. 1, поз, 2) и прикорпусные полости (фиг. 1, поз. 4) изоляции оказываются пропитаны в неодинаковой степени. Низкая степень заполненности тех или иных полостей в обмотке приводит к значительному снижению качества обмоток. Так недопропитка полостей 2 не позволяет скрыть дефекты в эмалевой изоляции обмоточных проводов 1, которые появляются в большом количестве при перемотке провода в обмотки. Нескрытые дефекты являются потенциальным источником отказов обмоток. Кроме того, недопропитка полостей 2 приводит к снижению электрической прочности межвитковой изоляции, так как электрическая прочность воздуха, который остается в недопропитанных полостях, ниже электрической прочности изоляционных составов, Кроме того, недопропитка полостей 2 приводит к тому, что поперечная эквивалентная теплопроводность витковой изоляции снижается из-за того, что теплопроводность воздуха значительно меньше теплопроводности пропиточных составов. Однако, при

1807372

+ 1

Сдп1 6 76) 9 Ев (9) (10) 1 1 1

Г1 Г1 (6) 30

1 1 1

Сйп2 6тГ22 и пп 2222 (12) 1 1 1 — = — +—

Сдп С Св (7) С пп1 т— (13) Сдп1

55 Сйп2 <1

Сдп2 G ( (14) качественной пропитке полостей 2 качество обмотки в целом может быть низким, если плохо пропитаны полости 4 прикорпусной изоляции, так как степень скрытия дефектов в корпусной изоляции 3, эквивалентная теплопроводность среды между обмоткой и корпусом изделия, при недопропитке этих полостей снижается, что ухудшает теплоотвод из обмотки в корпус изделия, приводит к повышенному перегреву обмоток, уменьшая срок их службы.

В силу указанных причин существует необходимость раздельной регистрации качества пропитки полостей межвитковой и полостей корпусной изоляции.

Рассмотрим принцип определения коэффициента пропитки прикорпусных полостей Кки.

Емкость непропитанной обмотки Сдп относительно корпуса образует слоистая система (см. фиг. 1), состоящая из C3 — емко. сти эмали 2, Св1 — емкости возДУшной пРослойки 5, С» — емкости корпусной изоляции

3 и Св2 — емкости воздушной прослойки 6, соединенных последовательно. Поэтому емкость Сдп можно представить в виде выражения

1 — 1 1+ 1

Сдп Сэ Св1 Ск Св2

Преобразуем выра>кение (6) Сэ С» где С = + С вЂ” эквивалентная емкость

Сэ + Ск слоев эмали и корпусной изоляции;

Св1 Св2

Св = — + — эквивалентная емкость

Св1 + Св2 воздушных прослоек.

Представим емкость С в виде произведения геометрического фактора на диэлектрическую проницаемость воздуха

Св=g в ° (8

Известно, что диэлектрическая проницаемость диэлектриков в общем случае зависит от частоты электрического поля, Пусть емкость относительного корпуса изделия произвольно выбранной непропитанной обмотки партии измеряется на двух частотах

f1 И f2. ОбОЗНаЧИМ ЧЕРЕЗ Сдп1 ЕМКОСТЬ Этсй

/ обмотки на частоте <1, а через Сдп2 — емкость этой же обмотки на частоте f2. Так как диэлектрическая проницаемость воздуха не зависит от частоты электрического поля, то изменение значения емкости произвольно выбранной обмотки при измерении ее на частотах f1 и f2 обусловлено, в соответствии с выражением (7), изменением величины С с изменением частоты. Обозначим 6 (f1) значение С на частоте f1 а через G (f2), значение

С на частоте f2.

С учетом этого и с учетом выражения (8) выражение (7) можно записать

1 1 1

Сдп2 6 (2) g св

Предположим, что после погружения в диэлектрическую жидкость этой произвольно выбранной обмотки измеряется емкость относительно магнитного сердечника на ча20 стотах f1 и f2. Обозначим через Cnri1 — емl кость произвольно выбранной обмотки относительно корпуса после имитации в ней

100 7> пропитки погружением в диэлектриЧЕСКУЮ жИДКОСтЬ На ЧаСтОтЕ f1, а ЧЕРЕЗ Спп2 — на частоте f2. Для этой обмотки будут справедливы следующие выражения

- где с. 1 (f1), к1 (12) — значение диэлектрической проницаемоСти диэлектрической жидкости на частоте f1 и f2 соответственно.

Известно, что для однотипных обмоток

Спп отношение величины -„— постоянно и за40 дп висит только от диэлектрической проницаемости жид ocTM я1.

Так как диэлектрическая проницае. мость жидкости F1, в общем случае, зависит

45 от частоты, то для однотипных обмоток постоянными будут величины, определяемые

Ф

Спп1 Спп2 соотношениями т — и г — . Если учесть, Сдп1 Сдп2 что яв независимо от частоты равно 1, то с

50 учетом выражений (9), (10), (11), (12) получим

Из выражений (13) и (14) выразим G (f1) и G (f2) 1807372

14 (gГ1(г1) (1 )

С

С 1 (15) е («) = е («)к" ((2) = Е2 (72) (23) (24) 10

1 1

1

Спп2 GG G25 g (Е2 (72)) ки (26) 20

1 1 1 п1 6(«) + (17) Сп g е (fi)

Подставим в формулы (25) и (26) величины G (fi) и G (fz) из выражений (15) и (16) (18) соответственно c с!-д (г 7)

9Г,(())(г, ) 9(Е (f ))

" дл g

Cnni с — „е(г), )

I к„„ а г g((()(t —,) г(Е ((,)) сддг

Выразив величину g из выражения (27) и выражения (28) и приравняв левые и правые части получим с „., — -Е,((1 1

I с „, °

Сппг-НИ с„., I (ги)

Ег(Гг)(т- —,"-"- ) (Ег ((г)) сдпг

C()))2 GG ) 9,"- Р2) I ц et (гг) (1 Ст — ) 6 (72) = С "" „(16) Спп2 (fz) Пусть у каждой из контролируемых и ропитанных обмоток партии измеря)отся емкости относительно магнитного сердечника на частотах fi u fz. Обозначим емкость некоторой контролируемой пропитанной обмотКИ На ЧаСтстаХ fi И fZ ЧЕРЕЗ Спп1 И Спп2 соответственно, Тогда для этой обмотки будут справедливы выражения где е (f1), E (f2) диэлектрическая проницаемость пропиточного состава с воздухом. значения е (fi) и е (fz) определяются из формулы Л ихтен неккера-Ротера („еФ («) =, Члк 1„е2 («) + оки лк (е

Чоки Чоки (19) и е (f2) = — !п е2 (72) + In ев °

Чоки . Чоки (20) где Чоки — объем прикорпусных полостей в непропитанной обмотке; Члк — объем сухого остатка пропитачного состава в прикорпусных полостЯх пРопитанно)1 обмотки; Чоки—

Члк — объем возДУшных полостей в пРикоРпусной области обмотки после ее пропитки; е2 (fi), е2 (fz) — диэлектрическая проницаемость сухого остатка на частотах fi u fz соответственно, Учитывая, что диэлектрическая проницаемость воздуха е, =- 1, выражения (19) и (20) можно переписать в виде (71) = In е2 (71) = Кки In å2 (71), Чоки (21)

In e (12) = In е2 (72) = Кки In е2 (72), Чоки (22) Члк где Кки = — коэффициент и ропитки и риЧоки корпусных полостей обмотки.

Из выражений (21) и (22) следует

Подставив значения е (fi) и e (fz) из вы раже ний (23), (24) в формул ы (17), (18) получим — — +, (25)

Спп1 («) 9 (Е2 (fi)) ки

Преобразовав уравнение (29) получим

K (())(с „

45 e,ã,sj,"" rJ

Выбор частот измерения fi u fz может быть осуществлен по характеристикам в зависимости диэлектрической проницаемости сухого остатка пропиточного состава от частоты электрического поля таким образом, чтобы диэлектрические проницаемости этого состава на частотах fi u fz были различны. Полярные и слабополярные диэлектрики, к которым относятся большинство пропиточных составов имеют, как правило, три частотные области (см. фиг. 3): квазистационарную область, где диэлектрическая проницаемость состава постоянна и макси1807372

16 (34) Rzo30

35 емкостей

Сэдп Сэпр + Сээм - Сэки, (31) где Сэлр Спр m1 эквивалентнаЯ тепло- 40 емкость провода обмотки: Сээм - Сэ п э —

Rzo =

U1n

lo (35) С другой стороны

R2o =p20

ln

S (36) 50

55 г

Rzo = p2o

1 пр Опр

m1 (37) и

Из (37) следует, что мальна, дисперсионную область, где диэлектрическая проницаемость изменяется с изменением частоты, и оптическую область, где диэлектрическая проницаемость минимальна и слабо зависит от частоты поля, Поэтому для повышения точности измерения частоты f1 и fz лучше всего выбирать в тех областях, где разница между ег (f1) и

n (fz) максимальна. Т. е. одну из частот f1 выбирают в квазистационарной области сухого остатка пропиточного состава, а другую в оптической.

Таким образом, для определения степени насыщенности прикорпусных полостей обмоток пропиточным составом достаточно у каждой из контролируемых обмоток, когда они уже пропитаны и высушены, измерить

ЕМКОСТИ Сп» И Cnnz ОтНОСИтЕЛЬНО КОРПУСа на двух частотах f1 и fz, при этом, частоты f1 и fz измерений указанных емкостей должны быть выбраны исходя из частотной зависимости диэлектрической проницаемости высушенного пропиточного состава таким образом, чтобы проницаемости отвержденного пропиточного состава на этих частотах были различны.

Рассмотрим принцип измерения степени насыщенности пропиточным составом межвитковых 2 (фиг, 1) полостей обмотки.

Для этого покажем сначала, как используя тепловой метод определить общую суммарную массу пропиточного состава, находящегося в межвитковых и прикорпусных полостях обмотки. .До пропитки эквивалентная теплоемкость обмотки Сэдп равняется сумме теплоэквивалентная теплоемкость эмалевой изоляции провода; Сэки = Ски m« — эквивалентная теплоемкость провода эмали;

Спр, Сэм, Ски удельные теплоемкости материала провода, эмали, корпусной изоляции, соответственно; mi П1э, m«масса жилы провода, эмали и корпусной и изоляции соответственно. Так как m»> m> и m»> глки, а эквивалентная теплоемкость непропитанной обмотки из выражения (31), оп ределяется в основном величиной Сэпр, то именно эту величину необходимо определять. (измерять) с минимальной погрешностью, à äîïóщение о том, что величины Сээм и Сэки поСтоянны и равны номинальным значением не привносят заметных ошибок в контроль. Исходя из этого можно положить, что

7t Д2 Д2 1

Сээм = Сэ 4 напр /Ъм,. (32)

Сэки = Ски П бки Q >Оки, (33) где Дэ Дпр — номинальные диаметры эмалированного и оголенного провода; lnp — номинальная длина провода; p3M — плотность эмали; d« — номинальная толщина корпусной изоляции; П вЂ” периметр паза, L — длина паза; Q — число пазов. в которые всыпана обмотка; p« — плотность корпусной изоляции.

Наибольшую погрешность в величину

Сэдп, как это отмечено выше, может внести нестабильность (разброс) от обмотки к обмотке величины m1 за счет разбросов от обмотки к обмотке сечения провода, потому именно эту величину в каждой из контролируемых обмоток необходимо контролиро.вать. Покажем как зто можно осуществить.

Пусть контроль осуществляется при температуре Т = =20 С. Тогда сопротивление обмотки в момент подвода к ней электрической энергии равно Йго. Если комнатная температура равна Т1 и отличается от Т = 20 С, то сопротивление где а- температурный коэффициент соп ротивления.

Пусть энергия подается в обмотку в виде стабилизированного тока lo, величина которого постоянна и известна, то величина

Rzo может быть определена путем измерения на обмотке, s момент с = 0 подвода к ней тока, величины напряжения 01п из выражения где pzo — удельное сопротивление провода;

S — сечение провода.

Умножив числитель и знаменатель выражения (36) на плотность меди рпр и длину провода lnp, получим.

1807372

18 г

m1= pz0 р Р р. (38) 20

Подставив в выражение (38) выражение (35) получим

П11= фго

1п 0

U1n (44) Сэпп (39) Подставив(44) в(41) и выразив иэ нее m

Таким обРазом, с использованием вы- 10 и лучи ражений (39), (33) и (32) выражение (31) можно записать в виде 1 О1

mc

Сс

Сэдп

1и КЬ I0

Сэдп Спр р20 п- — — +

0!и

45) Подставим в (45) выражение (40), получим

+Сэм

Inp pw +

+ С„П с!- б Q р„. (40) Q

Сэпп д"7, (42) где0= 10t (Фп + 02п

) -энергия, пошедшая на разогрев пропитанной обмотки;

U2n — нап ряжение на обмотке по истечению времени t ее разогрева; . ДТ = Т! - T! — приращение температуры обмотки при разогреве ее энергией 0;

Т! — температура обмотки в момент времени t.

Величина Д Т может быть определена по изменению сопротивления провода обмотки из выражения

I 2g2Q2

Ф (47) ДТ R! Яго а R20 (43)

1 л 1 з- омэ — 2 IcgQ (! 4 K0) >и оки 2 (48)

Ф

Выразйм Сдп из выражения (2), получим где R! = — сопротивление обмотки в

U2n

I0 момент времени t.

Как следует иэ выражения (40) для определения эквивалентной теплоемкости обмотки достаточно измерить на ней

НаПРЯжЕНИЯ 01п В МОМЕНТ ПОДВОДа К НЕй тока I0.

Эквивалентная теплоемкость пропитанной обмотки Сэпп увеличивается по сравнению с Сэдп. за счет прибавления к ней теплоемкости пропиточного состава, и будет равна

Сэпп Сэдп+ Cc mc (41) где Со — удельная теплоемкость пропиточного состава в, — масса пропиточного состава в полостях обмотки после ее пропитки.

С другой стороны, Сэпп равна

Таким образом после подстановки в выражение (42) выражения (43), а также значение энергии Q, выраженное через время, ток и напряжение получим

Выражение (46) справедливо для иде25 ально теплоизолированной обмотки от магнитного сердечника и окружающей среды.

Можно показать, что при времени разогрева обмотки t 0,02r, где t =С! ф„° S0) постоянная времени разогрева обмотки; С! — суммарная расчетная теплоемкость непропитанной обмотки и магнитного сердечника; Д вЂ” коэффициент теплоотдачи; S0— поверхность охлаждения магнитного сер35 дечника и обмотки; потерями тепла из обмотки можно пренебречь и считать ее, с пренебрежительно малой погрешностью, идеально теплоизолированной.

С другой стороны приращение сопро40 тивления обмотки за время ее разогрева должно быть достаточным большим для того, чтобы его можно было измерить с малой погрешностью, для этого время разогрева обмотки должно быть достаточно большим.

45 Можно показать, что при t М,01г, погрешность измерения приращения температуры методом сопротивления пренебрежительно мала.

Объем прикорпусных и межвитковых полостей, согласно способа-прототипа, определяется из выражений

1807372

E (.„„(A-1)+ C„„(5„-A) E„

С<п,4 („-1) E„,""""

Для любой из частот измерения, например, для частоты f1данное выражение мож- 5 но переписать в виде с„„, sä) "," -1 — уд, z"«(,,) (-gnf e,(г,)- б,(г,) "" с„, Подставив {49) в (46) после преобразования получим к,(г,) с - 1

g (t.) пп1 (+ " ) г(г) п 15

Масса пропиточного состава в прикорпусных полостях m«будет равна

20 (51) гппк = Кки Чоки, мв . п мв

Кмв—

V., р„V-. (53) 30

Ч вЂ” объем сухого остатка и ропиточ н ого остатка в межвитковых полостях; р.,— плотность отвержденного пропиточного состава; m s = mc - танк — масса п ропиточного состава в межвитковых полостях пропитанной обмотки.

Подставив в (53) значение mc из(45) в,к из (51), и преобразовав полученное выражение получим

33 lJ „(0qnVgg)t-2(Ugr tt

" в= гр,с,ч,„, и,„(У,„-и,.)

"кки яс С)=С я оРпР пР о/ фц

Таким образом, для определения К, нужно предварительно определить Кки, Чоки, Vöoö ð,, и сcп оoл ь з3