Разработка метода оценки долговечности изоляции низковольтных электрических машин

• Автор: Марьин, Сергей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.09.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 136 с. : ил.

Глава 1. Долговечность и кинетика развития дефектов (сквозных
повреждений) в межвитковой изоляции низковольтных
электрических машин
1.1. Связь долговечности и дефектности межвитковой изоляции низковольтных электрических машин
1.2. Факторы, воздействующие на систему межвитковой низковольтной изоляции
1.3. Кинетика образования и роста трещин в полимерных материалах, находящихся под нагрузкой
1.4. Существующие методы оценки долговечности межвитковой изоляции низковольтных электрических машин
1.5. Выводы по главе и постановка задачи исследования
Глава 2. Материалы и методы исследования
2.1. Общая характеристика материалов
2.2. Методы исследования
2.3. Выводы по главе
Глава 3. Оценка скорости дефектообразования и внутренних механических напряжений в витковой изоляции низковольтных электрических машин
3.1. Оценка внутренних механических напряжений в пленках пропиточных составах
3.2. Оценка скорости дефектообразования в межвитковой изоляции обмоток электрических машин
3.3. Выводы по главе

Глава 4. Основы метода оценки долговечности системы изоляции низковольтной электрической машины
4.1. Использование термофлуктуационной теория разрушения твердых тел для оценки долговечности электрической
изоляции
4.2. Определение параметров уравнения долговечности межвитковой изоляции электрических машин
4.3. Экспресс прогноз времени безотказной работы межвитковой изоляции низковольтной электрической машины
4.4. Выводы по главе
Заключение
Литература
Приложение!

Актуальность проблемы. Высокая надежность электротехнических устройств является необходимым условием эффективной работы различных автоматизированных систем, комплексов и оборудования, работающих в различных отраслях промышленности.
Основной причиной выхода из строя большинства низковольтных электрических машин, является отказ системы изоляции обмоток.
Наиболее подробно вопрос надежности изоляции электрических машин изучен в работах Похолкова Ю.П., Галушко А.И., Оснач Р.Г. и их учеников. Этими авторами показано, что наиболее слабым элементом системы изоляции низковольтных электрических машин является витковая изоляция. Выход из строя ВИТКОВОЙ изоляции обусловлен наличием в ней сквозных дефектов в пропиточном составе и эмалевом слое обмоточного провода, причем частота их появления возрастает по мере физического износа системы под действием эксплуатационных факторов. Следовательно, рост интенсивности отказов витко-вой изоляции обусловлен появлением в ней в процессе старения дефектов, типа сквозных трещин, проходящих через пропиточный состав и два слоя эмальизо-ляции обмоточного провода двух соприкасающихся витков.
Похолковым Ю.П. с сотрудниками разработана методика оценки показателей надежности и долговечности изоляции обмоток асинхронных двигателей, которая получила статус отраслевого стандарта ОСТ 16.0.800.821-88. Однако, данный метод весьма трудоемок. Для его использования на практике необходимо провести большой объем измерений для оценки параметров уравнения надежности.
Поэтому задача разработки эффективного экспресс - метода определения долговечности низковольтной изоляции является актуальной.
В связи с этим представляет определенный интерес идея о взаимосвязи электрической и механической долговечности изоляции низковольтных машин. Действительно, прорастание сквозной трещины в межвитковой системе очень быстро приводит к ее отказу.

По классу нагревостойкости изоляционные материалы делятся на несколько групп (А, В, Н, Р и т.д.). В настоящее время низковольтные электрические машины в большинстве случаях проектируются на класс нагревостойкости В, Н и Р. Поэтому в работе для оценки скорости дефектообразования в межвит-ковой изоляции в качестве исследуемых материалов были выбраны обмоточные провода с эмалевой изоляцией марок ПЭТВ (класс нагревостойкости В), ПЭТ-155 (класс нагревостойкости Н) и ПЭТМ-180 (класс нагревостойкости Р).
Провод марки ПЭТВ применяется для изготовления обмотки класса нагревостойкости В. Изоляция провода этой марки выполнена на основе полиэфирных (полиэтилентерефталатных) лаках ПЭ-943. Данные провода выпускаются в диапазоне диаметров 0,06 - 2,44 мм. Пробивное напряжение проводов с полиэфирной изоляцией в зависимости от диаметра провода лежит в пределах от 650 до 2800В. Изоляция провода марки ПЭТВ выдерживает без растрескивания испытание на эластичность, тепловое старение в течение 24 ч и тепловой удар при температуре 200±5°С. Кроме того, изоляция проводов марки ПЭТВ выдерживает испытание на термопластичность при температуре 200±5°С. Полиэфирная изоляция достаточно стойка к растворителям.
Провода марок ПЭТ-155 и ПЭТМ-180 применяются для изготовления обмотки класса нагревостойкости Р и Н. Изоляция проводов этих марок выполнена на основе модифицированых имидными группами полиэтилентерефталатных лаках. Эти провода выпускаются диаметром 0,06 - 2,44 мм, по толщине изоляции и наружному диаметру соответствуют проводам марки ПЭТВ. По своим электроизоляционным характеристикам провода марки ПЭТ-155 и ПЭТМ-180 идентичны проводам ПЭТВ, однако, как уже указывалось, имеют существенно лучшую нагревостойкость и стойкость к действию теплового удара. Электрическая прочность полиэфиримидной изоляции в меньшей степени, чем полиэфирной, зависит от температуры. Так, если для проводов марки ПЭТВ снижение пробивного напряжения начинается после 130°С, то для полиэфиримидной изоляции вплоть до температур 150-180°С пробивное напряжение, практически, остается неизменным. По механической прочности изоляции