Способ контроля качества пропитки обмоток электротехнических изделий

Способ контроля качества пропитки обмоток электротехнических изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться, в частности, для контроля качества пропитки изоляционным составом обмоток электродвигателей, катушек трансформаторов и дросселей.

Известен способ контроля качества пропитки, заключающийся в том, что отрезки обмоточного провода помещают в обойму, пропитывают изоляционным составом, высушивают содержимое обоймы, делают торцовый срез, полируют его до полного исчезновения царапин, промывают растворителем и под микроскопом определяют качество пропитки [1].

Однако данный способ является разрушающим, технологически сложным и трудоемким и неточным.

Известен также способ контроля качества пропитки обмоток электрических изделий, состоящий в измерении характеристик изделий до и после пропитки. Контролируемым параметром является масса изделия [2].

Однако данный способ трудоемок, так как после пропитки требуется тщательная очистка элементов изделия, например, магнитного сердечника (корпуса статора электрической машины), от налипшего в процессе пропитки пропиточного состава.

Кроме того, точность этого способа ограничена вследствие малости массы пропиточного состава по сравнению с общей массой изделия и невозможности учета количества пропиточного состава, осевшего на элементах изделия вне обмотки.

Известен способ контроля качества пропитки электрических машин, заключающийся в определении степени заполнения пропиточным составом полостей обмоток, путем измерения до пропитки и после нее у каждой контролируемой обмотки из однотипной партии обмоток, электрической емкости относительно корпуса, и вычислении коэффициента пропитки по результатам проведенных измерений [3].

Однако недостатком данного способа является низкая точность, обусловленная тем, что он позволяет определять только степень заполненности пропиточным составом прикорпустных полостей обмотки, в то время как межвитковые полости, которые в основном и определяют качество пропитки, остаются не проконтролированными.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу, является способ качества пропитки электротехнических изделий, описанный в [4].

Способ-прототип заключается в том, что у каждой контролируемой обмотки измеряют не только емкости до пропитки и после нее относительно корпуса изделия, но и собственные емкости этих обмоток, и по результатам этих измерений по соответствующим выражениям рассчитывают коэффициент пропитки межвитковых полостей обмотки.

Недостатком способа-прототипа является низкая точность контроля, обусловленная тем, что собственная емкость обмоток имеет большой разброс, и зависит от того, каким образом расположились витки в обмотке друг относительно друга. Кроме того, после пропитки и сушки обмоток собственная емкость контролируемой обмотки зависит не только от того, сколько пропиточного состава попало в процессе пропитки в обмотку, а, в большей степени, от того, как этот пропиточный состав распределился по межвитковым полостям обмотки.

Основной технической задачей, на решение которой направлен заявленный способ, заключается в повышении достоверности и точности контроля.

Поставленная техническая задача решается тем, что в способе контроля качества пропитки обмоток электротехнических изделий, заключающимся в измерении электрических параметров обмотки до и после пропитки, предварительно, исходя из конструктивных параметров обмотки, рассчитывают эквивалентную теплоемкость непропитанной обмотки C_эквдп обмотки по формуле

C э к в д п = C п р + C э м + C к и ,     ( 1 )

где C_пр - эквивалентная теплоемкость провода обмотки; C_эм - эквивалентная теплоемкость эмали; C_ки - эквивалентная теплоемкость корпусной изоляции

C п р = L × π × D п р 2 × d п р 4 × c C u ,     ( 2 )

где L - длина провода обмотки, м,

D_пр - диаметр жилы провода обмотки, м,

d_пр - плотность материала провода обмотки, кг/м³,

c_Cu - удельная теплоемкость жилы провода обмотки,

C э м = L × π × ( D э м 2 − D п р 2 ) × d э м 4 × c э м     ( 3 )

где D_эм - диаметр эмалированного провода обмотки,

d_эм - плотность эмали, кг/м³,

c_эм - удельная теплоемкость эмали,

C к и = p × L п × П × d к и × D к и × c к и     ( 4 )

p - количество пазов, в которые всыпана контролируемая часть обмотки, шт,

L_п - длина паза, м,

П - периметр паза, м,

D_ки - толщина корпусной изоляции, м,

d_ки - плотность материала корпусной изоляции, кг/м³;

c_ки - удельная теплоемкость материала корпусной изоляции.

Затем в провод одной обмотки произвольно выбранной из партии однотипных намоточных изделий подают постоянный стабилизированный ток I₀, величину которого выбирают в диапазоне значений

0,8jS≤I₀≤jS,

где j - предельно допустимая для материала провода обмотки плотность тока,

S = π × D п р 2 / 4 - площадь сечение жилы провода.

После подачи в провод упомянутой обмотки произвольно выбранной из партии однотипных намоточных изделий постоянного стабилизированного тока I₀, снимают зависимость изменения приращения температуры этой обмотки ΔT_дп(t) от времени t, и строят график зависимости:

C д п ( t ) = I 0 { U 2 д ( t ) + U 1 д } t 2 Д ​ Т д п ( t ) ,     ( 5 )

где C_дп(t) - расчетные значения эквивалентной теплоемкости реальной непропитанной обмотки, в зависимости от времени t подвода к ней стабилизированного тока I₀,

U_1дп - значение напряжения на обмотки в момент подключения к ней источника постоянного стабилизированного тока I₀,

U_2дп(t)- текущие значения напряжения на обмотки, зависящие от времени t подвода к ней стабилизированного тока I₀.

Затем строят функцию C_эквдп=const и определяют из графика время ti в точке пересечения этой функции с графиком зависимости C_дп(t).

После этого упомянутую обмотку предельным объемом V₀ жидкого пропиточного состава пропитывают пропиточным составом, объем которого можно разместить в межвитковых полостях обмотки, который рассчитывают по формуле [5]:

V 0 = S l w ( 1 − p 4 K з ) × p 2     ( 6 ) ,

где V₀ - объем воздушных полостей в непропитанной обмотке;

S - свободная площадь сечения паза;

l_w - средняя длина витка в обмотке;

p - число пазов, в которые всыпана контролируемая часть обмотки;

K_з - коэффициент заполнения паза проводом.

Рассчитывают эквивалентную теплоемкость пропитанной обмотки C_эквпп обмотки по формуле:

C э к в п п = C э к в д п + c с d с V 0 ,     ( 7 )

где c_с - удельная теплоемкость сухого остатка пропиточного состава,

d_с - плотность сухого остатка пропиточного состава.

Затем после пропитки упомянутой обмотки сушат ее, и в провод этой пропитанной обмотки, упомянутого изделия, подают постоянный стабилизированный ток I₀ и вновь снимают зависимость изменения приращения температуры этой пропитанной обмотки ΔT_пп(t) от времени t, и строят график:

C п п ( t ) = I 0 { U 2 п ( t ) + U 1 п } t 2 Δ T п п ( t ) ,     ( 8 )

где U_1п - значение напряжения на обмотки в момент подключения к ней источника постоянного стабилизированного тока I₀,

U_2п(t)- текущие значения напряжения на проводе обмотки, зависящие от времени t подвода к ее проводу постоянного стабилизированного тока I₀.

Строят функцию C_эквпп=const и определяют время t₂ в точке пересечения этой функции с графиком зависимости C_пп(t).

Затем у каждой i-й контролируемой непропитанной обмотки измеряют температуру T_исх1i, подают в ее провод постоянный стабилизированный ток I₀ в течение времени t₁ и измеряют произошедшее за это время приращение температуры провода обмотки ΔT_дпi, а также измеряют напряжение U 1 д ​ п ​ i 1 ; на обмотке в момент подачи в нее стабилизированного тока I₀ и напряжение U 2 д ​ п ​ i 1 в момент времени t₁. При этом, если в момент подвода к обмотке постоянного стабилизированного тока температура T_исх1i отличается от 20°С, в измеренные напряжения U 1 д ​ п ​ i 1 и U 2 д ​ п ​ i 1 вносят поправки, прибавляя к ним величину ΔU=αU_1дпi(T_исх1i-20) с соответствующим знаком. Затем определяют эквивалентную теплоемкость C_дпi упомянутой i-й контролируемой обмотки по формуле:

C д п i = I 0 { U 2 д ​ п ​ i + U 1 д ​ п ​ i } t 1 2 Δ ​ T д ​ п i     ( 9 ) ,

где U_1дпi и U_2дпi скорректированные значения измеренных величин U 1 д ​ п ​ i 1 и U 2 д ​ п ​ i 1 .

Затем контролируемые обмотки пропитывают и сушат, и после пропитки и сушки, измеряют у каждой i-й контролируемой пропитанной обмотки температуру T_исх2i и в провод каждой контролируемой обмотки, вновь подают постоянный стабилизированный ток I₀ в течение времени t₂ и измеряют произошедшее за это время приращение температуры провода обмотки ΔT_ппi, а также измеряют напряжение U 1 п ​ п ​ i 1 на обмотке, в момент подачи в ее провод постоянного стабилизированного тока I₀, и напряжение U 2 п ​ п ​ i 1 в момент времени t₂.

При этом, если в момент подвода к проводу обмотки постоянного стабилизированного тока I₀ температура T_исх2i отличается от 20°С, то в измеренные напряжения U 1 п ​ п ​ i 1 и U 2 п ​ п ​ i 1 вносят поправки, прибавляя к ним величину ΔU=αU_1ппi(T_исх2i-20) с соответствующим знаком. Затем определяют эквивалентную теплоемкость C_ппi упомянутой i-й контролируемой обмотки по формуле:

C п п i = I 0 { U 2 п ​ п ​ i + U 1 п ​ п   i } t 2 2 Δ ​ T п п i     ( 1 0 ) ,

где U_1ппi и U_2ппi скорректированные значения измеренных величин U 1 д ​ п ​ i 1 и U 2 д ​ п ​ i 1 .

После чего находят массу пропиточного состава m_i в каждой i-й контролируемой обмотке по формуле:

m i = C п п i − C д п i c с     ( 1 1 ) ,

а качество пропитки каждой i-й контролируемой обмотки определяют коэффициентом пропитки K_прi определяемым по формуле:

K п р i = m i m 0 ,     ( 1 2 )

где m₀ - предельная масса пропиточного состава, которую можно разместить в полостях обмотки при их 100% заполненности сухим пропиточным составом

m 0 = d с V 0     ( 1 3 ) ,

где d_с - плотность сухого остатка пропиточного состава.

На фиг.1А изображено представление непропитанной обмотки в виде слоистой структуры. Позициями 1, 2, 3, 4, 5, 6 обозначены провод обмотки, слой эмали, межвитковые воздушные полости, слой корпусной изоляции, прикорпусные воздушные полости, сталь магнитного сердечника, соответственно.

На фиг.1Б изображено представление пропитанной обмотки в виде слоистой структуры. Позициями 1, 2, 7, 4, 5, 8 обозначены соответственно провод обмотки, слой эмали, слой пропиточного состава в межвитковых полостях, слой корпусной изоляции, слой пропиточного состава в прикорпусных полостях, сталь магнитного сердечника, соответственно.

На фиг.2. приведены графики зависимости приращения температуры провода обмотки от времени подвода к нему постоянного стабилизированного тока I_O=12,4 А. Позициями 3 и 4 обозначены экспериментально снятые графики зависимости приращения температуры реальной обмотки статора электродвигателя 4А112 М соответственно до и после пропитки, от времени подвода к проводу обмотки постоянного стабилизированного тока I_O=12,4 А. Позициями 1 и 2 представлены расчетные зависимости изменения приращения температуры идеализированной обмотки, упомянутого статора электродвигателя, соответственно до и после пропитки, от времени подвода к ней постоянного стабилизированного тока I_O=12,4 А.

На фиг.3. приведены графики зависимости эквивалентной теплоемкости обмотки статора электродвигателя 4А112 М от времени подвода к ней постоянного стабилизированного тока I_O=12,4 А. Позициями 3 и 4 обозначены графики зависимости эквивалентной теплоемкости реальной обмотки C_дп и C_пп статора электродвигателя 4А112 М до пропитки и после нее, построенные на основе экспериментально снятых параметров провода обмотки в процессе его разогрева с использованием формул (5) и (8) соответственно.

Позициями 1 и 2 обозначены расчетные по конструктивным параметрам эквивалентные теплоемкости C_эквдп и C_эквпп, определенные с использованием формул (1) и (7)

На фиг.4 представлены зависимости относительной погрешности определения эквивалентной теплоемкости реальной обмотки статора электродвигателя 4А112 М до пропитки и после нее в зависимости от времени подвода к клеммам ее провода постоянного стабилизированного тока I_O=12,4 А. Относительные погрешности определения эквивалентной теплоемкости обмотки до пропитки и после нее рассчитывались по формулам:

δ_дп, %=100%[C_эквдп-C_дп(t)])/C_эквдп; δ_пп, %=100%[C_эквпп-C_пп(t)])/C_эквпп

где δ_дп, %, δ_пп, % - относительные погрешности определения эквивалентной теплоемкости обмотки до пропитки и после нее (в %) соответственно,

C_эквдп, C_эквпп - истинные значение эквивалентной теплоемкости до пропитки и после нее определенные по конструктивным параметров элементов обмотки,

C_дп(t), C_пп(t) - эквивалентные экспериментально полученные теплоемкости обмотки, рассчитанные по формулам (5) и (8).

На фиг.1, фиг.2, фиг.3 и фиг.4 приведены рисунки, служащие для пояснения сущности изобретении.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Качество пропитки обмоток электротехнических изделий, в частности, электрических машин, оценивают по величине коэффициента пропитки K п р i = m i m 0 , приведенному выше (выражение 12). Этот коэффициент характеризует степень насыщения межвитковых и прикорпусных полостей обмотки пропиточным составом, оставшимся в упомянутых полостях после операции пропитки и сушки обмоток. Именно с этим коэффициентом связываю степень скрытия дефектов в витковой и корпусной изоляции, тепловые и механические свойства пропитанных обмоток и, в целом, их надежность и долговечность. В настоящее время впрямую упомянутый коэффициент можно определить только по привесу обмотки после пропитки. Для этого изделие с всыпанной в его пазы обмоткой взвешивают дважды: до пропитки и после нее. Массу пропиточного состава, попавшего в полости обмотки после пропитки, определяют по разности результатов упомянутых взвешиваний. Однако определение упомянутого выше коэффициента по привесу обмотки затруднено в силу нескольких причин.

Во-первых, обмотку перед пропиткой всыпают в пазы массивного магнитного сердечника, например, в пазы статора электродвигателя. Масса магнитного сердечника с всыпанной в него обмоткой может достигать нескольких килограмм, тогда как предельная масса пропиточного состава то, которую можно разместить в межвитковые и прикорпусные полости обмотки составляет лишь несколько сотен грамм. Поэтому определить привес в несколько сотен грамм, на фоне веса всего изделия в несколько килограмм, можно лишь высокоточными прецизионными весами, и то с заметной погрешностью. Кроме того, пропиточный состав в процессе пропитки и сушки налипает на элементы магнитного сердечника и его тщательно нужно счищать с магнитного сердечника, для того, чтобы снизить погрешность контроля.

В основе заявляемого способа лежит зависимость эквивалентной теплоемкости обмотки от массы m_i пропиточного состава в ней. До пропитки эквивалентная теплоемкость обмотки C_дп определяется суммарной теплоемкостью, включающей в себя теплоемкость медной жилы провода C_пр, эмалевой изоляции провода C_эм и корпусной изоляции C_ки, проложенной в пазы массивного магнитного сердечника, например в пазы статора. При пропитке происходит вытеснение воздуха из пор и капилляров между витками обмотки, и из полостей в корпусной изоляции, и заполнение их пропиточным составом, в результате чего эквивалентная теплоемкость обмотки C_дп возрастает на величину C_пс и становится равной C_пп, при этом она линейно зависит от массы пропиточного состава.

Условно обмотку электротехнического изделия до пропитки можно представить в виде слоистого анизотропного тела (см. фиг.1А), состоящего из медного провода 1, эмалевой изоляции 2, межвитковых воздушных полостей 3, корпусной изоляции 4, прикорпусных воздушных полостей 5. Обмотка всыпана в пазы массивного стального сердечника 6. Обмотку после пропитки и сушки также можно представить в виде анизотропного слоистого тела (см. фиг.1Б). На фиг.1.Б введены те же обозначения, что и на фиг.1А, только воздушные полости 3 и 5 (фиг.1А), обозначены цифрами 7 и 8, так как эти полости после пропитки и сушки заполнены пропиточным составом.

Эквивалентная теплоемкость C_экв любого однородного тела массой М, определяется по формуле:

C э к в = M × c ,     ( 1 4 )

где c - удельная теплоемкость материала тела, Дж/кг×К.

Экспериментально теплоемкость можно определить путем разогрева тела и измерения энергии Q, пошедшей на его разогрев и приращения его температуры ΔT по формуле:

C э к в = Q / Δ T ,     ( 1 5 )

Однако при разогреве тела необходимо обеспечить такие условия, чтобы вся подводимая к телу энергия шла только на его разогрев, а потери некоторой доли этой энергии в окружающую среду были бы пренебрежительно малы. Поэтому для определения теплоемкости тел и используют различные виды калориметров, в которых предусмотрено обеспечение минимальных потерь в окружающую среду из подводимой к телу энергии.

Обмотка же до пропитки и после нее представляет собой, как это отражено на фиг.1, сложное анизотропное тело, и это приводит к некоторым проблемам при измерении эквивалентной теплоемкости обмотки, как до пропитки, так и после пропитки. Рассмотрим эти проблемы.

Для определения эквивалентной теплоемкости обмотки до пропитки и после нее можно подводить к клеммам обмотки греющую энергию, например, в виде постоянного стабилизированного электрического тока I₀, а приращение температуры обмотки ΔT в процессе ее разогрева можно определять, например, по изменению сопротивления провода обмотки.

Если бы обмотка была однородным телом и была бы идеально теплоизолирована от магнитного сердечника и окружающей среды, а температура провода обмотки, измеренная в любой момент времени подвода энергии к этому проводу, была бы равна температуре других компонентов обмотки (эмали, пропиточного состава, корпусной изоляции), то у такой идеализированной обмотки можно было бы определить эквивалентную теплоемкость Cэкв, по формуле:

C э к в = Q / Δ T = P o × t / Δ T = I 0 2 × R x × t / Δ T ( t ) ,     ( 1 6 )

Q - энергия, подведенная к проводу обмотки, P₀ - электрическая мощность, подведенная к клеммам провода обмотки, t - время подвода мощности к клеммам провода обмотки, Rн - номинальное сопротивление провода обмотки.

Для такой идеализированной обмотки температура провода обмотки в любой момент времени была бы равна температуре, измеренной в любой точке обмотки, и температура изменялась бы линейно со временем (фиг.2 графики 1 и 2), а эквивалентная теплоемкость обмотки, как до пропитки, так и поле нее, определялась бы по приведенной формуле (16), и результат не зависел бы от времени подвода энергии и времени измерения этой энергии и температуры провода (см. фиг.2 графики 1, 2)

В реальности же дело обстоит иначе. Действительно, при подаче постоянного стабилизированного тока I₀ к клеммам провода обмотки мы можем измерить только подведенную энергию Q п о д ( t ) = I 0 2 × R н × t и изменение температуры провода обмотки ΔT_пр(t), по приращению ее сопротивления ΔR(t), от времени подвода энергии к проводу обмотки. Если бы слои обмотки (эмаль, воздух, пропиточный состав, корпусная изоляция) имели бы бесконечную теплопроводность и обмотка идеально была бы теплоизолирована от магнитного сердечника и окружающей среды, то только в этом случае вся подведенная к проводу обмотки энергия Q_под(t) затрачивалась бы полностью на разогрев всех элементов обмотки, а изменение температуры провода обмотки ΔT_пр(t) соответствовало бы изменению температуры ее слоев. Только при этих условиях можно было бы определять эквивалентную теплоемкость обмотки без методических погрешностей, по результатам измерения, подведенной энергии к проводу обмотки и приращения температуры провода обмотки, проведенным в любой момент времени.

Однако слои реальной обмотки (эмаль, воздух, пропиточный состав, корпусная изоляция) имеют конечную и разную теплопроводность, а вся обмотка в целом неидеально теплоизолирована от окружающей среды и магнитного сердечника. Это приводит к тому, что подводимая к проводу энергия, которую мы можем измерить в любой момент времени, и приращение температуры провода обмотки во времени, которое мы также можем измерить, не будет соответствовать той энергии, которая пошла на разогрев обмотки в целом, и температура провода, также не будет соответствовать в целом температуре слоев обмотки и средней температуре обмотки. Это происходит потому, что подведенная к проводу энергия распределяется неравномерно во времени по слоям обмотки, так как они разделены друг от друга конечными тепловыми сопротивлениями, а также потому, что часть подведенной к проводу энергии расходуется на излучение в окружающую среду и часть уходит в магнитный сердечник. Потери этих частей энергии измерить не представляется возможным. Поэтому если измерять температуру провода у реальной непропитанной и пропитанной обмотки по изменению сопротивления ее провода, то это изменение будет носить нелинейный характер (см. фиг.2. кривые 3 и 4). Причем, в начальный период времени температура провода в реальной непропитанной (см. фиг.2 кривая 3) и реальной пропитанной (см. фиг.2 кривая 4) обмотке, будет несколько превышать температуру идеализированной не пропитанной (см. фиг.2 кривая 1) и температуру идеализированной пропитанной (см. фиг.2 кривая 2) обмотки. Это будет происходить потому, что в первоначальное время подвода энергии в реальную обмотку большая часть ее затрачивается на разогрев провода, а на другие компоненты (слои) обмотки из-за их конечной теплопроводности, тратится лишь малая доля этой энергии. В этот же период времени, по тем же причинам, потери тепла из провода в окружающую среду и в магнитный сердечник также пренебрежительно малы. Поскольку теплоемкость провода значительно меньше всей теплоемкости обмотки в целом, то вся энергия, подведенная к проводу обмотки в первые моменты, тратится только на разогрев этого провода. Если бы обмотка была идеальной, то эта же энергия, равная по величине упомянутой выше, затрачивалась бы на одновременный разогрев всех компонентов обмотки в целом. Так как теплоемкость провода обмотки, являющегося компонентом обмотки, меньше чем эквивалентная теплоемкость обмотки в целом, то, естественно, скорость и величина приращения температуры провода в реальной непропитанной и пропитанной обмотке будет выше, чем приращение температуры за то же время подвода энергии в идеализированной обмотке.

В момент времени t₁ (см. фиг.2) температура провода реальной непропитанной обмотки, становится равной температуре идеализированной непропитанной обмотки, а в момент времени t₂ (см. фиг.2) температура провода реальной пропитанной обмотки, становится равной температуре идеализированной пропитанной обмотки.

В указанные моменты времени t₁ и t₂ уже не вся подведенная энергия к проводу реальной обмотки тратится на его разогрев, а часть ее уже используется на разогрев других слоев обмотки, и некоторая часть этой энергии уходит в магнитный сердечник и окружающую среду. Поэтому приращение температуры провода реальной обмотки в указанные моменты времени t₁ и t₂ становятся равными тому приращению температуры, которое наблюдалось бы в идеализированной обмотке.

Иными словами, потери тепла из провода обмотки в указанные моменты времени t₁ и t₂ компенсируют ту часть энергии, которая пошла бы на разогрев всех слоев идеализированной обмотки.

Поэтому в данные моменты времени температуру провода реальной пропитанной и непропитанной обмотки можно считать равной температуре идеализированной непропитанной и пропитанной обмотки, соответственно, а энергию, подведенную к клеммам проводов реальной пропитанной и непропитанной обмотки в течение времен t₁ и t₂, соответственно, можно считать энергией, пошедшей на разогрев всех элементов обмотки. Следовательно, если подводить энергию к проводам соответственно непропитанной и пропитанной обмотки в течение времен t₁ и t₂, измерять какое приращение температуры провода произошло за эти времена и подставлять измеренную подведенную энергию к проводу обмотки и приращение его температуры за эти времена в формулу 16, то будем получать истинное значение эквивалентной теплоемкости как непропитанной, так и пропитанной обмоток.

При дальнейшем увеличении времени разогрева реальной непропитанной и реальной пропитанной обмотки за времена t₁ и t₂ происходит все большая утечка этой энергии в магнитный сердечник и окружающую среду, и рост температуры провода обмотки замедляется, по сравнению с ростом температуры в идеализированной пропитанной и непропитанной обмотках (см. фиг.2 кривые 3 и 4).

Поэтому если подсчитывать эквивалентную теплоемкость непропитанной и пропитанной реальной обмотки по приведенной выше формуле, подставив в ней реальные значения подведенной к проводу энергии и реальные значения изменения приращения температуры провода обмотки, то получим, что рассчитанные по формуле (16) значения эквивалентных значений пропитанной и непропитанной обмотки будут изменяться, в зависимости от времени подвода к проводу обмотки греющей энергии и времени измерения приращения температуры упомянутого провода (см. фиг.3. кривые 3 и 4).

На фиг.4 построены графики зависимости относительной погрешности определения эквивалентной теплоемкости реальной обмотки до пропитки (кривая 1) и после нее (кривая 2).

Из приведенных графиков на фиг.4 следует, что минимальная относительная погрешность определения эквивалентной теплоемкости непропитанной обмотки будет в том случае, если к ней подводить энергию в течение времени t₁ и в этот же момент времени измерять приращение температуры провода обмотки. Минимальная же относительная погрешность определения эквивалентной теплоемкости пропитанной обмотки будет в том случае, если к ней подводить энергию в течение времени t₂ и в этот же момент времени измерять приращение температуры провода обмотки. Если же подводить греющую энергию к проводу реальной непропитанной или пропитанной обмотки и измерять приращения провода этих обмоток в течение иных интервалов времени, отличных от t₁ и t₂, то это приведет к существенным погрешностям. Поэтому для обеспечения минимальных погрешностей в определении эквивалентной теплоемкости реальной непропитанной и пропитанной обмотки необходимо определить упомянутые времена t₁ и t₂. Процесс определения упомянутых времен t₁ и t₂ описан выше.

Пример конкретного выполнения. По заявляемому способу осуществляли контроль качества пропитки статорных обмоток электродвигателей 4А112 М4.

Предварительно, исходя из конструктивных параметров обмотки, определяли эквивалентную теплоемкость непропитанной обмотки C_эквдп обмотки по формуле (1).

При расчете C_эквдп учитывались следующие конструктивные и физические параметры компонентов обмотки:

Температурный коэффициент сопротивления меди (провода обмотки)

α=0,0038 град^-1;

Удельная теплоемкость материала корпусной изоляции c_ки=837 Дж/кг°С;

Удельная теплоемкость материала эмалевой изоляции c_эм=921 Дж/кг°С;

Длина провода L=160 м;

Удельное сопротивление провода ρ₂₀=1,72×10^-8 Ом×м;

Удельный вес меди (плотность) d_пр=8,93×10³ кг/м³;

Удельная теплоемкость материала провода (меди) c_меди=0,38137×10³ Дж/кг×°С;

Количество пазов в статоре p=36;

Длина паза Lп=0,125 м;

Периметр паза П=4,3×10^-2 м;

Толщина корпусной изоляции d_ки=0,6×10^-3 м;

Плотность материала корпусной изоляции d_ки=1340 кг/м³;

Удельная теплоемкость корпусной изоляции c_ки=840 Дж/кг×°С;

Диаметр жилы провода D_пр=1,32×10^-3 м;

Диаметр эмалированного провода D_эм=1,4×10^-3 м;

Плотность материала эмали d_эм=1230 кг/м³;

Удельная теплоемкость эмали c_эм=984 Дж/кг×К;

Длина полувитка обмотки lw=0,572 м;

Площадь паза S_п=8,8×10^-6 м²;

Коэффициент заполнения паза Kз=0,678

Эквивалентная теплоемкость провода обмотки

C п р = L × p × D п р 2 × c п р 4 × c