Способ испытания винтовой изоляции обмоток якорей коллекторных электрических машин постоянного тока

 

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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ЗШ G 01 R 31/902

I OCVAAPCTBEHHHH КОМИтет CCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБИТЕНИй И ОЗйЕЫтий

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н двто омм свидетельств (21) 2009547/26-21 (22) 28.04.24 (46) 30.06.80. Бюл. У 24 (72) Е.П.Бессуднов (53) 621.313.3:621.315.6.001 ° 4(088.8) (56) 1. Испытания витковой изоляции электрических машин. Сб. статей.под общ. ред. Л.Г.Мамиконянце, М,-Л., Госэнергоиэдат,,, 1959, с. 65-68.

2. Бессуднов E.Í., Обнаружение мест дефектов изоляции обмоток электрических машин постоянного тока. М., "Энергия", 1977, 220 с.

3. Авторское свидетельство СССР

В 205941, кл. 21 сР, 2; 21е, 29/11.

MIIK Н 02 df G 01 R.

4. Козырев H.А., Изоляция электрических машин и методы ее испытания.

М.-Л., Госэнергоиздат, 1962,,с. 119, 123, 133, 154-160, 190-191. (54) (57) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ BHTKOBOA

ИЗОЛЯЦИИ ОБМОТОК ЯКОРЕЙ КОЛПЕКТОРНЫХ

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 лазам, о т sf и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения эффективности испытания путем проведения испытаний на переменном токе, создают режим последовательного резонанса в испытываемой обмотке яко- 3 ря на ее первой резонансной частоте путем изменения частоты испытатель- ного напряжения.

744376

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано на предприятиях, изготавливаю щих, эксплуатирующих и ремонтирующих электрические машины постоянного тока, Для испытания.витковой изоляции собранных обмоток электрических машин обычно пременяются импульсные методы: метод бегущей волны и испыII 11 1Î тания индуктированным импульсным напряжением t1 21 .

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является способ испытания витковой изоляции !

5 при котором напряжение от генератора импульсных напряжений подается на коллектор якоря относительно корпуса f3) . Индикация виткового замыкания осуществляется при этом путем измене- 20 ния с помощью индукционного датчика и индикатора уровней импульсного магнитного поля испытываемой обмотки якоря по резким изменениям уровней

25 поля.

Однако, как известно )4), для того, чтобы выявить как можно больше дефектов и ослаблений изоляции, ее необходимо испытывать переменным, постоянным и импульсным напряжением, ЗО так как каждый вид напряжения обладает лучшей(по отношению к другим видам напряжения) избирательной способностью к отдельным дефектам изоляции, При одном роде напряжения может выяв- 35 ляться ряд дефектов, не обнаруживаемых другими видами испытательных напряжений. Поэтому, ограничиваясь испытаниями витковой изоляции только импульсным напряжением, используя 40 известные способы и устройства, не обеспечивается в полной мере необходимая эффективность этих испытаний, Следует также иметь в виду, что при испытаниях витковой изоляции импуль- 45 сным напряжением иногда имеет место явление восстановления импульсной прочности изоляции ("самозалечивание" изоляции). Это может привести к пропуску брака,на последующие операции 50 при производстве обмоток или усложнить процесс точного обнаружения места дефекта изоляции. Крома того, ве" личины испытательных междувитковых напряжений для обмоток якорей ограни« 55 чиваются допустимой величиной напря" жения перекрытия по поверхчасти миканита между соседними коллекторными пластинами. Поэтому, если сравнивать два вида напряжений равной амплитуды-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 j4J .

Целью изобретения является повьппение 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 описываемому способу; на фиг. 2 в качестве примера даны зависимости испытательных напряжений на секциях,,U< в начале (кривая 1), середине (кривая 2) и конце (кривая 3) обмотки якоря тягового двигателя НБ-420 магистрального электровоза от частоты напряжения f, воздействующего на вход испытываемой обмотки относительно корйуса (см. фиг. 1); на фиг. 3 изображена основная закономерность индуктивных связей М секций, лежащих в верхнем и нижнем слоях обмоток якорей электрических машин постоян— ного тока.

Схема испытания витковой изоляции обмоток якорей включает в себя генератор синусоидальиого напряжения f меняющейся частоты, напряжение с выхода которого подается на коллектор

2 испытываемого якоря 3, индукционного датчика 4 и индикатора 5 (фиг.1).

Для повьпнения эффективности испытания витковой изоляции собранных ,обмоток якорей электрических машин постоянного тока подают с помощью скользящего контакта сииусоидальное напряжение на коллектор 2 якоря 3 относитеЛьно корпуса (фиг. 1) и, из.— меняя частоту синусоидального напря.

744376

3 жения генератора 1, создают режим последовательного резонанса на первой (низшей) резонансной частоте испытываемого якоря.3. Режим лоследовательного резонанса устанавливают по, 5 ,тем же признакам, что и для последовательного колебательного контура с сосредоточенными параметрами.

Свойство обмоток электрических машин — проявлять себя в области первой10 резонансной частоты как последовательный колебательный контур при изолированном конце и возбуждении со стороны входа — выявлено экспериментально и подтверждено теоретически. 5

В отличие от последовательного колебательного контура обмотка электрической машины имеет сложную схему и конструкцию: наличие нескольких параллельных цепей; двухслойность об"2О мотки; наличие сильных индуктивных связей секций, лежащих в одном общем . пазу и др. По этим причинам последовательный резонанс в обмотке электрической машины имеет существенные от- 2 личительные особенности по сравнению с резонансом в последовательном контуре. А именно. При последовательном резонансе в обмотке электрической машины имеет место специфический ха- Зб рактер распределения напряжений секций 0 (нли междувитковых испытательных напряжений) вдоль обмотки. Так, для обмоток якорей электрических ма. шин постоянного тока максимальные 35 испытательные напрякения U относятся к середине обмотки, отстоящей от места подачи напряжения от генератора 1 на половину шага,по пазам (зубцам) 1/2 Y (см. фиг. 1 и кривую 2 40 .фиг. 2). В начале обмотки якоря (кривая 1) к в конце ее (кривая 3, : фиг. 2) испытательные напряжения секций U< наименьшие. Остальные сек-, ции характеризуются постепенным воз- растанием напряжений Uq от минимальных уровней, свойственных началу и концу обмотки якоря, до максимальных— в середине ее. Основная закономерность распределения испытательных напряжений1 секций Uc как в петлевых, так и в волновых обмотках якорей отражена на конкретном примере обмотки якоря четырехполюсного тягового двигателя

НВ=420 магистрального электровоза (см. фиг. 2) ° Якорь имеет петлевую обработку с уравнительными соединениями. Шаг по лазам (зубцам) Ух — 1-15.

Специфический характер распределения вдоль обмотки якорей испытательньй напряжений секций 0с (фиг. 2) в основном.объясняется закономерными для обмоток якорей машин постоянного тока индуктивными связями М секций, лежа- щих в одном пазу (фиг. 3), и соотношением фаз этих напряжений. Так, фазы напряжений U секций (верхняя и ниж" няя стороны двух секций), лежащих в среднем пазу (1/2 Y, 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 пазов

7 и 9. Фазы напряжений U секций, отстоящих друг от друга, например, на шаг по пазам 7 (секции пазов 1 и 15, фиг. 3), значительно отличаются друг от друга, поэтому напряжения

U 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 середине обмотки якоря (2, фиг. 2) обусловлены одновременно режимом последовательного резонанса и совпадением фаз напряжений U< секций, лежащих в одном пазу. Создавая режим последовательного резонаиса в обмотке якоря можно обеспечить достаточно высокие около

1О0Х от напряжения на входе обмотки

U„ä, фиг. 2) испытательные синусоидальные напрякения U секций.

Испытания витковой изоляции обмоток якорей машин постоянного тока осуществляются по данному способу следующим 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 Yg в одном из следующих положений: над выводаии вит— ков этой секции у петушков коллектора (фиг. 1); над пазовой ее частью (датчик показан пунктиром на фиг.1); над лобовой частью секции. Для.любого из этих положений датчик 4 ориентирует воздушным зазором его маг5. 7443 нитопровода вдоль витков испытываемой обмотки якоря 3 (фиг..1). Выбор того или иного положения индукционного датчика определяется технологическим состоянием .и конструкцией испытываемой обмотки: окончательно готовый якорь; якорь на стадии изго товления — после укладки обмотки: в— пазы, соединения ее с коллектором и расклиновки; якорь с проволочными 10 бандажами; якорь, имеющий обмотку с иноговитковыми катушками нли с одновитковыми катушками (или стержняии).

Далее, изменяя частоту напряжения генератора 1 начиная с низких частот 15 а добиваются режима последовательного резонанса для обмотки якоря 3 на ее первой резонансной частоте. Эту основную операцию данного способа достаточно выполнить однажды, чтобы ус" 20 тановить значение первой резонансной частоты обмоток якорей данного типа и .требуемые величины испытательных напряжений, обеспечиваеиые при этом режиме испытания. Проворачивая якорь 25

3 на валу (фиг. 1), обеспечивания равномерное испытание секций максииальныи напряжением, свойственньм секции, отстоящей от места подачи напряжения на половину шага по пазаи 1/2 Y 30

{кривая 2, фиг. 2). Важно отметить, что скользящий по поверхности коллектора токопроводящий контакт . (фиг.1) коимутирует коллекторные пластины, между которыми сравннтель но низкое напряжение (ср. кривые и 2, фиг. 2}. Причем, эта коммутация коллекторных пластин не сказывается на показаниях индикатора внтковых заиыканий 5, так как его индук- щ ционный датчик 4 (фиг. 1) расположен над секцией, не имеющей непосредственной электрической и магнитной связи в общих пазах с коммутируемой (первой секцией от генератора 1). 5

Располагая инд. сционный датчик 4 индикатора 5 над секицей, отстоя щей от места подачи напряжения на половину шага по пазам 1/2 7х (фиг.1) 7б 4 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 ипи секция, связанная с дефектной уравнителями (в петлевых обмотках).

Применение синусоидального высоко" го 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 s сокращении брака в процессе производства обмоток электрических машин за счет своевременного и эффективного выявления дефектов витковой изоляции, в повышении качества выпускаеиых электрических машин и оборудования в KovopoM они используются, и в повышении надежности работы электрических машин и соответствующих систем в процессе их зксплуатациие

744376

ФигЗ

Техред М.Иоргентап Корректор А.Тяско

Редактор С. Титова

Заказ 4934 Тирах 65 одписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полигра4ическое предприятие, г.укгород, у . р л. П оектная 4