Способ определения коэффициента пропитки обмоток электрических машин и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для контроля качества пропитки обмоток при производст- ,ве электродвигателей. Целью изобретения является повышение точности. Изобретение заключается в измерении емкости обмотки относительно корпуса электрической машины на частоте fi и расчете по результатам измерения коэффициента пропитки. Особенностью изобретения является дололнительное измерение емкости на частоте fc, причем значения частот fi и fe выбирают соответственно в дисперсионной и оптической областях частот, для которых зависимость диэлектрической проницаемости от частоты для пропиточной жидкости соответственно выражена или отсутствует. Устройство содержит генератор 1, усилитель.2, детектор 3, АЦП 4, преобразователь 5, блоки сопряжения 6 и вычисления 7 и блок 8 управления. Особенностью устройства является использование в качестве детектора 3 синхронного детектора, а в качестве генератора 1 двухчастотного генератора. 2 с.п. ф-лы, 5 ил. сл С

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) 00 (я)л Н 02 К 15!12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ М

QO бд фь

6д

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4737593/21 (22) 26.06.89 (46) 07.03.92. Бюл. ¹ 9 (71) Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники и

Специальное проектно-конструкторское и технологическое бюро электрических машин Обьединения "Сибэлектромотор" (72) Г.B.Ñìèðíoâ, В.Ф.Дунаф и Э.M.Ãóñåëüников (53) 621.315(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1241361, кл. Н 02 К 15/22, 1983.

Измеритель Сй универсальный. Е7-11

ОКП668 1370011. Утвержден ЕЭ2.724.010

ТΠ— ЛУ. 13.08.82. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФ ИЦИЕНТА ПРОПИТКИ ОБМОТОК ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для контроля качества пропитки обмоток при производстве электродвигателей. Целью изобретения является повышение точности. Изобретение заключается в измерении емкости обмотки относительно корпуса электрической машины на частоте f< и расчете по результатам измерения коэффициента пропитки.

Особенностью изобретения является до.полнительное измерение емкости на частоте

6, причем значения частот f> и f2 выбирают соответственно вдисперсионной и оптической областях частот, для которых зависимость диэлектрической проницаемости от частоты для пропиточной жидкости соответственно выражена или отсутствует. Устройство содержит генератор 1, усилитель 2, детектор 3, АЦП 4, преобразователь 5, блоки сопряжения 6 и вычисления 7 и блок 8управления. Особенностью устройства является использование в качестве детектора 3 синхронного детектора, а в качестве генератора 1 двухчастотного генератора.

2сп.флы,5ил, 1718343

35 (4) 50

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано, например, для контроля качества пропитки обмоток.

Цель изобретения — повышение точности.

На фиг,1 приведена функциональная электрическая схема устройства для определения коэффициента пропитки обмоток электродвигателя, реализующего предлагаемый способ; на фиг.2 — обмотка электрической машины, сечение; на фиг.3; зависимости диэлектрической проницаемости пропиточного состава КП-34 при различных степенях его высушенности от частоты; на фиг.4 — зависимость диэлектрической проницаемости а22 пропиточного состава на частоте f2 = 5000 Гц от Диэлектрической проницаемости 121- на частоте f1 = 100 кГц, полученная для компаунда КП-34 при изменении степени его высушенности; на фиг.5 — эпюры напряжений, поясняющие работу устройства для определения коэффициента пропитки обмоток электрических машин.

Устройство для определения коэффициента пропитки обмоток электрических машин (фиг.1), содержит двухчастотный генератор 1, измерительный усилитель 2, синхронный и детектор 3. аналого-цифровой преобразователь 4, преобразователь 5 двоичного кода в двоична-десятичной последовательно-параллельный код, блок б сопряжения, блок 7 вычислительный и блок

8 управления. К первому. выходу генератора 1 подключена обмотка 9 контролируемого изделия, корпус последнего соединен с входом измерительного усилителя 2.

Второй выход генератора 1 соединен с управляющим входом синхронного детектора 3. Измерительный уаилитель 2 соединен с входом синхронного детектора 3, который соединен с АЦП 4, выход которого подключен к преобразователю 5 двоичного кода в двоично-десятичный последовательно-параллельный код, выход последнего соединен с блоком 6 сопряжения, выход которого соединен с входом блока 8 управления. Информационный выход блока 6 сопряжения .соединен с входом вычислительного блока

7. Выходы блока 8 управления подключены к входу генератора 1 и второму входу аналого-цифрового преобразбвателя соответственно.

На фиг,2 показаны провод обмотки 10; покрытый слоем эмали 11, корпусная изоляция 12, поверхность паза 13, воздушные полости 14 между обмоткой и корпусной изоляцией, воздушные полости 15 между корпусной изоляцией и поверхностью паза.

Емкость непропитанной обмотки относительно корпуса образует слоистая систе-. ма (фиг.2), состоящая из Сэ-емкости эмали

11, Св1-емкости воздушной прослойки 14, Ск-емкости коРпУсной изолЯЦии 12 и Св2-емкости воздушной прослойки 15, соединенных последовательно. В общем случае

ЕМКОСТИ Св1 И Св2, ЯВЛЯЯСЬ ВОЗДУШНЫМИ ЕМкостями, не зависят от частоты измерения, а емкости Сэ и Ск могут зависеть от частоты измерения, если материалы эмали и кор-.пусной изоляции являются материалами с выраженными зависимостями диэлектрической проницаемости от частоты.

Поэтому емкость непропитанной обмотки относительно корпуса на частотах fl и f2 может быть представлена в виде выражений

+ + +; (1)

Cgn1 Са1 Св1 СК1 Св2

1 1 1 1 1

= — + + + ., (2)

Cgn2 Сэ2 Св1 Ск2 Св2 гДе Cgn1, Cgn2 емкость оДной и той же непропитанной обмотки относительно корпуса, измеренная соответственно на частотах f1 и Г2.

Выражения (1) и (2) могут быть преобразованы к виду= — + —

1 (3)

Cgn1 Як1 Св

1 1+1

Cgn2 6к2 Св

Сэ1 Ск1 Сэ2 Ск2

C„+C 2 С„+С

СВ1 СВ2 .

Св

Св1 + Св2

Представим емкость Св в виде произведения геометрического фактора g на диэлектрическую проницаемость воздуха е, Св= 9 Св. (5)

Так как диэлектрическая проницаемость воздуха не зависит от частоты электрического поля, а геометрический фактор g не изменяется при изменении частоты измерения. то изменение значения емкости произвольно выбранной обмотки при измерении ее на частотах f1 и f2 обусловлено в соответетвии с выражениями (3) и (4) изменением величины G с изменением частоты.

С учетом выражений (3), (4) и (5) можно записать

+ °

1 (б)

Cgn1 бк1 9 Ев

+ ° (7)

Cgn2 Ок2 g Ев

Предположим, что после погружения в пропиточную жидкость этой произвольно

1718343 (4с„, e,„ ( () ((&„, I E«: (10) с .crn

1" c (" ") 35 (t (Ф вЂ”.

С(л, ((I

С л слл вк )K(g (12) (13). 40

Решив эти системы уравнений определяют значение эквивалентной корпусной и эмалевой емкости на частотах 11 и Г2 и фактор g вл, с

1 с1л

"K< ()

E. « - с„„, /с1л, 1

С п2 .- te(g (l а.„ —," ; (15)

Еа- c(n2 /с1л

c"„„, с „, "," 5«-(J

Г „ (16)

Е<(((сол, /Су,) (.(1

Ящ((С„л /С((л )-I j

Пусть у каждой из контролируемых про-. питанных обмоток партии измеряются емкости относительно магнитного сердечника на частотах f1 и f2. Обозначим емкость неко(1 4) 50 (17) 55 выбранной обмотки измеряется емкость относительно магнитного сердечника ва частотах f1 и 12. Обозначим через С пп1—

1 емкость произвольно выбранной обмотки относительно корпуса после имитации в ней 5

100% пропитки погружением в пропиточную жидкость с известной диэлектрической проницаемостью измеренной на частоте f1, а ЧЕРЕЗ С nn2 — На ЧаСтОтЕ f2.

Для этой обмотки справедливы следую- 10 щие выражения:

1 1 + 1 (8)

С пп1 бк1 g (- 11 — + (9)

Спп2 Ок2 g Ев12 где с11, я12 — значение диэлектрической проницаемости пропиточной жидкости с известной диэлектрической проницаемостью на частоте f1 и f2 соответственно.

Для однотипных обмоток отношение величины С nn/С gn постоянно и зависит от диэлектрической проницаемости жидкости

F1, Так как диэлектрическая проницаемость е1 пропиточной жидкости зависит от частоты, то для однотипных обмоток постоянными будут величины, определяемые соотношениЯми С(nn1/С gn2 и

С nn2/Ñ gn2. ЕСЛИ УЧЕСТЬ, ЧтО fB НЕЗаВИСИМО от частоты и равно 1, то с учетом выражений (6) — (9) получают две системы уравнений торой контролируемой пропитанной обмотки на частотах f1 и f2 через величины Спп1 и С, 2 соответственно. Тогда для этой обмотки справедливы выражения

1 1 1

= — + «: (18)

Спп1 бк1 g Qi

+ (19) (-nn2 Ок2 где E*21, 22 — диэлектрическая проницаемость смеси пропиточного состава с воздухом.

Значения E*21 и с+22 определяются из формулы Лихтенеккера-Ротера ч v„-v„ >4, = — „« z)+ « (20)

Чл Vn -1/л

Еиб, Ьб.+ М CvE (21)

П и где Vn — объем полостей в непропитанной обмотке;

Чл — обьем сухого состатка пропиточного состава в обмотке; (Чп — Ч1) — объем воздушных полостей в пропитанной обмотке; ег1, Рл — диэлектрическая проницаемость сухого остатка пропиточного состава на частотах f1 и f2 соотвественно.

Учитывая, что диэлектрическая проницаемость воздуха ов = 1, выражения (20) и (21} можно переписать в виде

tA F*21 !П F21= Кпр lAE21 .* . /л (22}

Чп

In 8*22= Кпр! ПЕ 22 (23) где Knp = Vh/Vn — коэффициент пропитки, характеризующий степень заполнения пропиточным составом полостей в обмотке.

Из выражений (22) и (23) следует

Я*21 = Е КпР21; (24)

Г22= Е 22, (25)

Подставив значения е"21, е"22 из выражений (24) и (25) в формулы (18), (19), получают

С (=K(3ыа1 р (26)

4 (1 (27)

Спп2 кд $ (Eg J

Подставив в выражение (26) величины

G«u g из формулы (14) и (16) и в выражение (27) величины 6к2 и g из формул (15) и (17), получают

1718343 с„„, 2Ь, (ь(э (ЕД л и

<, «--b <.« - +

С Е вЂ” (34< ь.(<.Н

CnnÄ где (33)

< <

C nn< < Сnn<

Е«<<<< < с „

,"I,1()»., () r

Cnn< < Cnne

C)n < lP«<.-) Cp с (K<<- j(E

Прологарифмировав выражения (28) и (29) и выразив коэффициент прапитки Кпр, получают < с„„, К„- — Еп, Ср,(Е«-<1-Cnn< $E« - -7-<.) (30)

<„с„„,Я,<-" - ) «42 . " В.C (E,1 C «Cn« 1 с <<<«д <Ф, ««2(E<Ó c ) 20 с „,)

В выражениях (30) и (31) фактически неизвестно две величины. е22,а21, Поэтому для нахождения этих величин необходимо иметь еще одно уравнение, связывающее их. Это уравнение может быть получено при 25 исследовании частотных зависимостей диэлектрической проницаемости пропиточного состава от его степени отверждения (фиг,3), Используя эти зависимости строят график, связывающий величину я22 на частоте fz, с 30 величиной 21 на частоте f1 на различных степенях высушенности пропиточного соcTGBB (фиг.4). Для различнь<х пропиточных составов зависимости между диэлектрическими проницаемостями Qz и е21 могут 35 описываться различными функциями, однако с достаточной степенью точности они могут быть аппроксимированы полинамом второго порядка, Исходя из этого, задают 40

«< Q2 = Ьо + Ь1! и 21 + Ь2 (I AG 21 ), (32) где Ь2, Ь1, bZ — коэффициенты уравнения регрессии, определяемые для каждого про- 45 питочного состава экспериментально.

Решив систему из трех уравнений (30)— (32) I «с««< а < 1

"p « < c „„, г с«»< 1 — С «(E«-<1-С„„,Р«

Е< Спп

К„» — Bn с. >

ЬЕ, »b,< ь<6«Ед< Ь (« ь1 ° учитывая, что коэффицинет пропитки на частотах f1 и f2 остается одним и тем >ке, получают формулу для определения коэффициента пропитки

A= E«E,„,CC «в2 I C»ã-< <, <

< =<.".«См<

< п, < I с„„, Che<

Е=(B<< < С в<- <<<<< б<<- < ° gf«g««

Устройство, реализующее способ определения коэффициента пропитки обмоток электрических машин, работает следующим образом.

Нажимают кнопку "Пуск".

Напряжение треугольной формы с частотой, лежащей в дисперс<<анной области, например, 100 Гц (фиг.5, эпюра а), формируемое двухчастотным генератором 1 поступает через испытуемую емкость Сх статор-обмотка 9 на усилитель 2 тока, где напряжение в результате дифференцирования приобретает форму прямоугольнага с амплитудой, пропорциональной емкости Сх (фиг.5, эпюра б), и далее через синхронный детектор 3 поступает на АЦП 4, где происходит преобразование напряжения в двоичный параллельный код, поступающий на вход преобразователя 5, в котором осуществляется преобразование двоичнога кода в двоична-десятичный последовательно-.параллельный код, который, в свою очередь, преобразуется в последовательный десятичный код в блоке 6 сопряжения и вводится в память вычислительного блока 7. По окончании ввода блок сопряжения вырабатывает сигнал "Конец ввода" ("КВ") (фиг.5, эпюра в), который посгупает в блок 8 управления, где формируются два сигнала (фиг.5, эпюры г и д), разрешающие повторное измерение

Сх на частоте, лежащей в оптической области; например, 5000 Гц, и запись в память.

Таким образом, по результату измерений

Сдп1, Сдпр, Спп1,Спп2, введенных в память вычислительного, блока 7, автоматически вычисляется коэффициент прапитки в соответствии с (34). Причем частоты f1 и fz выбираются априорно в соответствии с зависимостью 8 жидкого пропиточнога состава ат частоты (фиг.3).

1718343

Формула изобретения

1. Способ определения коэффициента пропитки обмоток электрических машин путем измерения емкости обмоток относительно корпуса на частоте f1, при котором 5 измеряют емкость каждой обмотки относительно корпуса до и после пропитки пропиточной жидкостью и последующей сушки, измеряют емкость одной из обмоток, произвольно выбранной из партии, относительно 10 корпуса до и после полной пропитки пропиточной жидкостью с известной величиной диэлектрической проницаемости и определяют коэффициент пропитки по результатамизмерения,отличающийся тем; 15 что, с целью повышения точности, дополнительно измеряют емкости каждой и одной, произвольно выбранной из партии, обмоток, относительно корпуса на частоте 9, причем значения частот f1 и f2 выбир«ет 20 соответственно в дисперсионной и оптической областях частот, для которых зависимость диэлектрической проницаемости от частоты для пропиточной жидкости соответственно, выражена или отсутствует; измеря- 25 ют степен.ь изменения величины диэлектрической проницаемости пропиточной жидкости в процессе ее отверждения на частоте f1 и фиксируют при этом величину диэлектрической проницаемости прбпиточ- 30 ной жидкости на частоте f2, а коэффициент пропитки обмоток электрической машины определяют по формуле

2bg (Ь(э I ЕД кпр

35 е.-"-ь е.—

8 с Е

I 1

"" i Сь (Спи /Ср «) i

I l гдЕ («enny / с««п (C =<6«2-«1 Cga -С«««, ф« с1«, с

Е««Сьп С -««

«« " с 1„, 1 I

Cnn«C nn, Е-(" «) С С1" Cnn<(K«С

gnt

Cgn1, Спп1 СрюСп«2 — емкость обмотки относительно корпуса до и после пропитки и сушки на частотах f1 и f2 соответственно;

Cgn1 Спп1, Сц««2,С««««2 емкость произвольно выбранной обмотки относительно корпуса до и после полной пропитки пропиточной жидкостью с известной диэлектрической проницаемостью е11 и е12 на. частотах

11 и 12 соответственно;

Ьо, Ь1. Ь вЂ” коэффициент уравнения рЕгрессии lA E22 = Ьа + Ь11п Ю1 + b2(IA 621), которое апроксимируют функциональную зависимость между изменением величины диэлектрической проницаемости пропиточной жидкости при отверждении на частоте 11 и величиной диэлектрической проницаемости пропиточной жидкости на частоте Г2; я21, я22 — величина диэлектрической проницаемости пропиточного состава на частотах f1 и f2 соответственно в высушенных обмотках.

2. Устройство для определения коэффициента пропитки .обмоток электрических машин, содержащее двухчастотный генератор, первый выход которого является первой клеммой для. подкл ючения исследуемой обмотки, измерительный усилитель, вход которого является второй клеммой для подключения исследуемой обмотки, детектор и регистратор, соединенные последовательно, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в качестве детектора используется синхронный детектор, в качестве регистратора используются аналого-цифровой преобразователь, преобразователь кодов, блок сопряжения и вычислительный блок, соединенные последовательно, введен блок управления, в двухчастотный генератор введены вход управления частотой и опорный выход, причем вход аналого-цифрового преобразователя является входом регистратора, опорный выход двухчастотного генератора соединен с опорным входом синхронного детектора, первый выход блока управления соединен с входом управления частотой двухчастотного генератора, второй выход его соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя, а вход блока управления соединен с вторым выходом блока сопряжения.

1718343

У - лилУиЛ/ h77-34 г -1стетиь о пберждекж

Ю. 1718343

Составитель В, Ежов

Техред М.Моргентал

Корректор О.-Кундрик

Редактор О. Головач

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Заказ 888 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5