📄Работа №200691
Тема: СНИЖЕНИЕ ДЕФЕКТНОСТИ МЕЖВИТКОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ОБМОТОК НИЗКОВОЛЬТНЫХ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
Тип работы
Диссертация
Предмет
Электротехника
Объем:
126 листов
Год:
2016
Просмотров:
55
700
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. Влияние дефектности на надежность межвитковой изоляции низковольтных обмоток 11
1.1 Факторы, влияющие на износ и дефектообразование в межвитковой изоляции 11
1.2 Влияние взаимодействия пропиточных составов и обмоточных проводов
на образование и развитие дефектов 24
1.3 Существующие методы оценки устойчивости компонентов систем межвитковой изоляции к дефектообразованию 37
1.4 Выводы. Постановка задач на исследование 46
ГЛАВА 2. Описание используемых методов исследования и свойств исследуемых материалов 48
2.1 Исследуемые эмалированные провода и пропиточные составы 48
2.2 Определение механической прочности изоляции эмалированных проводов 48
2.3 Определение пробивного напряжения изоляции эмалированных проводов 53
2.4 Определение дефектности изоляции эмалированных проводов 54
2.5 Определение смачивающих свойств жидкостей 55
2.6 Расчетно-экспериментальный метод определения скорости дефектообра-
зования в межвитковой изоляции обмоток 57
ГЛАВА 3. Исследование дефектности систем низковольтной межвитковой изоляции 60
3.1 Исследование устойчивости эмалевой изоляции проводов к образованию
дефектов 60
3.2 Определение «залечиваемости» сквозных дефектов в эмалевой изоляции
при пропитке 70
3.3 Исследование влияния адгезии в системе «пропиточный состав - эмалированный провод» на эксплуатационную дефектность 76
3.4 Выводы по главе 81
ГЛАВА 4. Обеспечение минимального уровня дефектности межвитковой изоляции низковольтных обмоток 83
4.1 Определение критериев допустимой дефектности эмалевой изоляции 83
4.2 Разработка рекомендаций по прогнозированию интенсивности процессов
дефектообразования в межвитковой изоляции 90
4.3 Разработка мероприятий по обеспечению минимального уровня дефект
ности межвитковой изоляции на стадии изготовления и в процессе эксплуатации 95
4.4 Выводы по главе 98
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 100
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 102
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 115
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 117
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. Влияние дефектности на надежность межвитковой изоляции низковольтных обмоток 11
1.1 Факторы, влияющие на износ и дефектообразование в межвитковой изоляции 11
1.2 Влияние взаимодействия пропиточных составов и обмоточных проводов
на образование и развитие дефектов 24
1.3 Существующие методы оценки устойчивости компонентов систем межвитковой изоляции к дефектообразованию 37
1.4 Выводы. Постановка задач на исследование 46
ГЛАВА 2. Описание используемых методов исследования и свойств исследуемых материалов 48
2.1 Исследуемые эмалированные провода и пропиточные составы 48
2.2 Определение механической прочности изоляции эмалированных проводов 48
2.3 Определение пробивного напряжения изоляции эмалированных проводов 53
2.4 Определение дефектности изоляции эмалированных проводов 54
2.5 Определение смачивающих свойств жидкостей 55
2.6 Расчетно-экспериментальный метод определения скорости дефектообра-
зования в межвитковой изоляции обмоток 57
ГЛАВА 3. Исследование дефектности систем низковольтной межвитковой изоляции 60
3.1 Исследование устойчивости эмалевой изоляции проводов к образованию
дефектов 60
3.2 Определение «залечиваемости» сквозных дефектов в эмалевой изоляции
при пропитке 70
3.3 Исследование влияния адгезии в системе «пропиточный состав - эмалированный провод» на эксплуатационную дефектность 76
3.4 Выводы по главе 81
ГЛАВА 4. Обеспечение минимального уровня дефектности межвитковой изоляции низковольтных обмоток 83
4.1 Определение критериев допустимой дефектности эмалевой изоляции 83
4.2 Разработка рекомендаций по прогнозированию интенсивности процессов
дефектообразования в межвитковой изоляции 90
4.3 Разработка мероприятий по обеспечению минимального уровня дефект
ности межвитковой изоляции на стадии изготовления и в процессе эксплуатации 95
4.4 Выводы по главе 98
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 100
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 102
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 115
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 117
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
📖 Введение
Актуальность темы исследования. Низковольтные асинхронные электродвигатели - наиболее распространенный и широко применяющийся тип электрических машин. Статистические данные об их эксплуатации показывают [24,54,86,94], что надежность этих изделий все ещё остается недостаточно высокой: ежегодно в среднем капитальному ремонту подвергается 20-25 % от общего количества установленных двигателей, значительная часть которых выходит из строя по причине отказа системы изоляции [15,23,41,51,57,59,60,69]. В связи с этим вопрос о повышении качества и надежности этих устройств имеет на сегодняшний день особое значение.
Частыми причинами выхода из строя системы изоляции асинхронных электродвигателей являются неудовлетворительное качество применяемых эмалированных проводов и электроизоляционных материалов, несовершенство и нарушение технологического процесса обмоточно-изолировочных работ, а также несоответствие режимов эксплуатации. В подавляющем большинстве случаев отказы происходят из-за повреждения межвитковой изоляции обмотки как самого слабого элемента [16,19,23,24,33,41,54,60,70,71,75,108].
Степень разработанности темы исследования. Теоретические и экспериментальные исследования надежности низковольтных обмоток изложены в ряде работ, проведенных коллективами под руководством Бернштейн Л.М., Галушко А.И., Гольдберга О.Д., Похолкова Ю.П. и др. В этих работах описаны критерии и механизм отказа низковольтных обмоток [15,54,86,98,108]; исследованы процессы дефектообразования в витковой изоляции при изготовлении и во время эксплуатации [16,57,70-75,80-82]; предложены способы испытаний и методы определения дефектности электроизоляционных материалов и обмоточных проводов [30,33,34,60,66]; разработаны математические модели, методы оценки и прогнозирования показателей надежности систем изоляции обмоток [19,2024,31,37,51,58,63,85,88,94]. Установлено: критерием отказа является наличие сквозных повреждений в изоляции - дефектов, в местах которых возможно возникновение короткого замыкания [73-75,77,80,81].
В то же время, остается нерешенным ряд вопросов, связанных со снижением дефектности межвитковой изоляции низковольтных обмоток:
- существующие методы испытаний не всегда адекватно оценивают устойчивость эмалевой изоляции к дефектообразованию, а также не учитывают особенности её эксплуатации в составе частотно-регулируемых приводов с широтноимпульсной модуляцией питающего напряжения;
- отсутствуют количественные критерии оценки устойчивости эмалевой изоляции обмоточных проводов к образованию дефектов;
- отсутствуют методы количественной оценки величины адгезионного взаимодействия между компонентами системы межвитковой изоляции и его влияния на процессы дефектообразования;
- отсутствуют рекомендации по экспресс-прогнозированию уровня дефектности межвитковой изоляции в процессе эксплуатации.
Решение вышеперечисленных проблем, является актуальной задачей, так как позволит снизить уровень дефектности межвитковой изоляции и тем самым повысить её надежность.
Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является разработка комплекса мероприятий по снижению дефектности межвитковой изоляции низковольтных обмоток.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. оценить адекватность существующих методов оценки устойчивости эмалевой
изоляции обмоточных проводов к дефектообразованию, в том числе с учетом особенностей эксплуатационных нагрузок, характерных для частотно-
регулируемых приводов с широтно-импульсной модуляцией выходного напряжения;
2. исследовать влияние уровня дефектности межвитковой изоляции на показатели её надежности;
3. исследовать влияние адгезионного взаимодействия на процессы дефектообра- зования в системах межвитковой изоляции;
4. разработать рекомендации по экспресс-прогнозированию интенсивности де- фектообразования в межвитковой изоляции в процессе эксплуатации;
5. разработать мероприятия по снижению дефектности межвитковой изоляции.
Научная новизна работы:
1. Разработан расчетно-экспериментальный метод определения работы адгезии для системы «пропиточный состав - эмалированный провод».
2. Установлена корреляционная связь между работой адгезии и скоростью де- фектообразования в межвитковой изоляции низковольтных обмоток.
3. Установлено, что отказ межвитковой изоляции обмоток низковольтных электродвигателей, работающих в составе частотно-регулируемого привода с широтно-импульсной модуляцией выходного напряжения, возможен при единичных дефектах эмалевой изоляции.
Теоретическая значимость работы заключается в обосновании возможности прогноза скорости дефектообразования на основе количественной оценки работы адгезии в системах межвитковой изоляции.
Практическая значимость работы:
1. Разработаны критерии по определению устойчивости эмалевой изоляции к дефектообразованию.
2. Разработаны рекомендации по экспресс-прогнозированию скорости дефекто- образования с учетом адгезионного взаимодействия в межвитковой изоляции.
3. Получены новые данные по скоростям дефектообразования для ряда систем межвитковой изоляции.
4. Разработан метод определения устойчивости эмалевой изоляции к действию поверхностных разрядов (Патент на изобретение №2491565 от 27.08.13).
Объекты исследования: эмалированные провода и пропиточные составы, и их различное сочетание в системах межвитковой изоляции низковольтных обмоток асинхронных двигателей.
Предмет исследования: физико-механические процессы дефектообразова- ния в межвитковой изоляции низковольтных обмоток.
Методология диссертационного исследования. Методологической и теоретической основой диссертационного исследования послужили результаты отечественных и зарубежных исследований в области надежности систем изоляции электрических машин, адгезии, прочности и разрушения полимерных композиционных материалов. При выполнении работы были применены методы математической статистики и обработки результатов эксперимента.
Методы диссертационного исследования. В ходе исследований применялись стандартные и оригинальные методы испытаний на реальных образцах обмоточных проводов и физических моделях систем межвитковой изоляции; для статистической обработки экспериментальных данных и расчетов использовались программные продукты: MS Excel, Mathcad 14.0 и COMSOL Multiphysics 3.5а.
Научные положения, выносимые на защиту
1. Необходимый уровень вероятности безотказной работы межвитковой изоляции обеспечивается при дефектности эмалевой изоляции проводов не более 0,006 мм-1.
2. Единичные дефекты резко снижают среднее время до пробоя межвитковой изоляции низковольтных электродвигателей, работающих в составе частотнорегулируемого привода с широтно-импульсной модуляцией выходного напряжения.
3. Интенсивность процессов дефектообразования в межвитковой изоляции во время эксплуатации может быть спрогнозирована с учетом работы адгезии.
Степень достоверности и апробация результатов исследования
Достоверность полученных результатов определяется использованием научно-обоснованных методов исследований и статистической обработки результатов экспериментов, а также сопоставлением экспериментальных и расчетных данных с ранее проводимыми исследованиями.
Основные результаты работы докладывались и обсуждались на: XII Всероссийском студенческом научно-техническом семинаре «Энергетика: экология, надежность, безопасность» (г. Томск: ТПУ, 2010 г.); XI Региональных научнопрактических студенческих конференциях «Электротехника, электромеханика и электротехнологии» (г. Томск: ТПУ, 2011 г.); XVII, XIX Международных научнопрактических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» (г. Томск: ТПУ, 2011 г., 2013 г.); V, VII Международных научно-технических конференциях «Электромеханические преобразователи энергии» (г. Томск: ТПУ, 2011г., 2015г.); II, III Российских молодежных научных школах-конференциях «Энергетика, электромеханика и энергоэффективные технологии глазами молодежи» - г. Томск: ТПУ, 2014 г.- 2015г.; VII Международной научной конференции молодых ученых «Электротехника. Электротехнология. Энергетика» (г. Новосибирск: НГТУ, 2015г.)
Внедрение результатов исследований. Результаты экспериментальных исследований дефектности и дефектообразования для различных систем «эмалированный провод - пропиточный состав» переданы и используются на АО «Сиб- кабель», ОАО «Томский электромеханический завод им. В.В. Вахрушева», г. Томск (подтверждается соответствующими актами (см. Приложение 2)).
Личный вклад автора. Автор диссертационной работы принимал непосредственное участие в планировании и проведении экспериментальных исследований; обработке, анализе и обобщении полученных данных; написании статей, докладов; разработке и оформлении патента на изобретение.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 14 работ, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК при Минобрнауки России для соискателей ученых степеней, 1 патент на изобретение.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений. Работа изложена на 120 страницах, содержит 49 рисунков, 32 таблицы, 3 приложения и список использованных источников из 116 наименований.
Во введении обоснована актуальность темы исследования, ее научная новизна и практическая значимость, представлены цель и задачи диссертационной работы. Приведен краткий обзор содержания работы.
Первая глава посвящена вопросам влияния дефектности на надежность межвитковой изоляции обмоток низковольтных асинхронных двигателей. Показано, что основной причиной отказа системы изоляции является возникновение межвиткового замыкания, обусловленного наличием сквозных дефектов в изоляции; появление и развитие дефектов происходит под воздействием технологических и эксплуатационных нагрузок, а также зависит от совместимости компонентов системы. Отмечена проблема и причины ускоренного износа межвитковой изоляции обмоток электродвигателей, работающих в составе частотно - регулируемых приводов с широтно-импульсной модуляцией выходного напряжения. Рассмотрены существующие методы оценки устойчивости изоляции обмоточных проводов и межвитковой изоляции к образованию дефектов.
Во второй главе приведено описание исследуемых обмоточных проводов и пропиточных составов, а также используемых в работе методов исследования.
Третья глава посвящена исследованию дефектности систем межвитковой изоляции низковольтных обмоток. Проведена оценка достоверности существующих методов определения устойчивости эмалевой изоляции к воздействующим нагрузкам. Выявлено: стандартные методы не всегда адекватно оценивают устойчивость эмалевой изоляции к образованию дефектов, используемые критерии носят условный характер. Отмечено: адекватное определение дефектности, как основной характеристики, достоверно оценивающей устойчивость эмалевой изоляции к воздействующим нагрузкам, обеспечивается при испытаниях проводов в электролите. Разработан метод оценки устойчивости эмалевой изоляции к действию электрических разрядов, характерных для обмоток двигателей, работающих в составе частотно-регулируемого привода с широтно-импульсной модуляцией выходного напряжения. Проведены исследования по оценке «залечиваемо- сти» сквозных повреждений при пропитке. Установлено: наличие несовпадающих и единичных дефектов на одном витке обмотки ведет к резкому снижению среднего времени до пробоя даже после двукратной пропитки. Исследовано влияние адгезии на интенсивность появления дефектов в системе межвитковой изоляции. Предложен расчетно-экспериментальный способ оценки работы адгезии, основанный на определении поверхностных энергий контактирующих материалов и их межфазной энергии.
В четвертой главе приведено обоснование допустимого уровня дефектности эмалевой изоляции, превышение которого приводит к недопустимому снижению вероятности безотказной работы межвитковой изоляции и всей обмотки в целом. Установлена корреляционная связь между величиной работы адгезии и скоростью дефектообразования межвитковой изоляции. Приведены рекомендации по прогнозированию интенсивности процессов разрушения межвитковой изоляции на основе количественного определения величины адгезии между пропиточным составом и эмалированным проводом. В результате работы предложен комплекс мероприятий, позволяющий минимизировать уровень дефектности межвитковой изоляции как в процессе изготовления, так и во время эксплуатации.
В заключение приведены основные выводы по результатам диссертационной работы.
В приложениях представлены таблицы с результатами исследований, акты внедрения результатов работы и патент на изобретение.
Автор выражает глубокую благодарность кандидату технических наук, доценту Дудкину Анатолию Николаевичу за неоценимую помощь при написании диссертации.
Частыми причинами выхода из строя системы изоляции асинхронных электродвигателей являются неудовлетворительное качество применяемых эмалированных проводов и электроизоляционных материалов, несовершенство и нарушение технологического процесса обмоточно-изолировочных работ, а также несоответствие режимов эксплуатации. В подавляющем большинстве случаев отказы происходят из-за повреждения межвитковой изоляции обмотки как самого слабого элемента [16,19,23,24,33,41,54,60,70,71,75,108].
Степень разработанности темы исследования. Теоретические и экспериментальные исследования надежности низковольтных обмоток изложены в ряде работ, проведенных коллективами под руководством Бернштейн Л.М., Галушко А.И., Гольдберга О.Д., Похолкова Ю.П. и др. В этих работах описаны критерии и механизм отказа низковольтных обмоток [15,54,86,98,108]; исследованы процессы дефектообразования в витковой изоляции при изготовлении и во время эксплуатации [16,57,70-75,80-82]; предложены способы испытаний и методы определения дефектности электроизоляционных материалов и обмоточных проводов [30,33,34,60,66]; разработаны математические модели, методы оценки и прогнозирования показателей надежности систем изоляции обмоток [19,2024,31,37,51,58,63,85,88,94]. Установлено: критерием отказа является наличие сквозных повреждений в изоляции - дефектов, в местах которых возможно возникновение короткого замыкания [73-75,77,80,81].
В то же время, остается нерешенным ряд вопросов, связанных со снижением дефектности межвитковой изоляции низковольтных обмоток:
- существующие методы испытаний не всегда адекватно оценивают устойчивость эмалевой изоляции к дефектообразованию, а также не учитывают особенности её эксплуатации в составе частотно-регулируемых приводов с широтноимпульсной модуляцией питающего напряжения;
- отсутствуют количественные критерии оценки устойчивости эмалевой изоляции обмоточных проводов к образованию дефектов;
- отсутствуют методы количественной оценки величины адгезионного взаимодействия между компонентами системы межвитковой изоляции и его влияния на процессы дефектообразования;
- отсутствуют рекомендации по экспресс-прогнозированию уровня дефектности межвитковой изоляции в процессе эксплуатации.
Решение вышеперечисленных проблем, является актуальной задачей, так как позволит снизить уровень дефектности межвитковой изоляции и тем самым повысить её надежность.
Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является разработка комплекса мероприятий по снижению дефектности межвитковой изоляции низковольтных обмоток.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. оценить адекватность существующих методов оценки устойчивости эмалевой
изоляции обмоточных проводов к дефектообразованию, в том числе с учетом особенностей эксплуатационных нагрузок, характерных для частотно-
регулируемых приводов с широтно-импульсной модуляцией выходного напряжения;
2. исследовать влияние уровня дефектности межвитковой изоляции на показатели её надежности;
3. исследовать влияние адгезионного взаимодействия на процессы дефектообра- зования в системах межвитковой изоляции;
4. разработать рекомендации по экспресс-прогнозированию интенсивности де- фектообразования в межвитковой изоляции в процессе эксплуатации;
5. разработать мероприятия по снижению дефектности межвитковой изоляции.
Научная новизна работы:
1. Разработан расчетно-экспериментальный метод определения работы адгезии для системы «пропиточный состав - эмалированный провод».
2. Установлена корреляционная связь между работой адгезии и скоростью де- фектообразования в межвитковой изоляции низковольтных обмоток.
3. Установлено, что отказ межвитковой изоляции обмоток низковольтных электродвигателей, работающих в составе частотно-регулируемого привода с широтно-импульсной модуляцией выходного напряжения, возможен при единичных дефектах эмалевой изоляции.
Теоретическая значимость работы заключается в обосновании возможности прогноза скорости дефектообразования на основе количественной оценки работы адгезии в системах межвитковой изоляции.
Практическая значимость работы:
1. Разработаны критерии по определению устойчивости эмалевой изоляции к дефектообразованию.
2. Разработаны рекомендации по экспресс-прогнозированию скорости дефекто- образования с учетом адгезионного взаимодействия в межвитковой изоляции.
3. Получены новые данные по скоростям дефектообразования для ряда систем межвитковой изоляции.
4. Разработан метод определения устойчивости эмалевой изоляции к действию поверхностных разрядов (Патент на изобретение №2491565 от 27.08.13).
Объекты исследования: эмалированные провода и пропиточные составы, и их различное сочетание в системах межвитковой изоляции низковольтных обмоток асинхронных двигателей.
Предмет исследования: физико-механические процессы дефектообразова- ния в межвитковой изоляции низковольтных обмоток.
Методология диссертационного исследования. Методологической и теоретической основой диссертационного исследования послужили результаты отечественных и зарубежных исследований в области надежности систем изоляции электрических машин, адгезии, прочности и разрушения полимерных композиционных материалов. При выполнении работы были применены методы математической статистики и обработки результатов эксперимента.
Методы диссертационного исследования. В ходе исследований применялись стандартные и оригинальные методы испытаний на реальных образцах обмоточных проводов и физических моделях систем межвитковой изоляции; для статистической обработки экспериментальных данных и расчетов использовались программные продукты: MS Excel, Mathcad 14.0 и COMSOL Multiphysics 3.5а.
Научные положения, выносимые на защиту
1. Необходимый уровень вероятности безотказной работы межвитковой изоляции обеспечивается при дефектности эмалевой изоляции проводов не более 0,006 мм-1.
2. Единичные дефекты резко снижают среднее время до пробоя межвитковой изоляции низковольтных электродвигателей, работающих в составе частотнорегулируемого привода с широтно-импульсной модуляцией выходного напряжения.
3. Интенсивность процессов дефектообразования в межвитковой изоляции во время эксплуатации может быть спрогнозирована с учетом работы адгезии.
Степень достоверности и апробация результатов исследования
Достоверность полученных результатов определяется использованием научно-обоснованных методов исследований и статистической обработки результатов экспериментов, а также сопоставлением экспериментальных и расчетных данных с ранее проводимыми исследованиями.
Основные результаты работы докладывались и обсуждались на: XII Всероссийском студенческом научно-техническом семинаре «Энергетика: экология, надежность, безопасность» (г. Томск: ТПУ, 2010 г.); XI Региональных научнопрактических студенческих конференциях «Электротехника, электромеханика и электротехнологии» (г. Томск: ТПУ, 2011 г.); XVII, XIX Международных научнопрактических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» (г. Томск: ТПУ, 2011 г., 2013 г.); V, VII Международных научно-технических конференциях «Электромеханические преобразователи энергии» (г. Томск: ТПУ, 2011г., 2015г.); II, III Российских молодежных научных школах-конференциях «Энергетика, электромеханика и энергоэффективные технологии глазами молодежи» - г. Томск: ТПУ, 2014 г.- 2015г.; VII Международной научной конференции молодых ученых «Электротехника. Электротехнология. Энергетика» (г. Новосибирск: НГТУ, 2015г.)
Внедрение результатов исследований. Результаты экспериментальных исследований дефектности и дефектообразования для различных систем «эмалированный провод - пропиточный состав» переданы и используются на АО «Сиб- кабель», ОАО «Томский электромеханический завод им. В.В. Вахрушева», г. Томск (подтверждается соответствующими актами (см. Приложение 2)).
Личный вклад автора. Автор диссертационной работы принимал непосредственное участие в планировании и проведении экспериментальных исследований; обработке, анализе и обобщении полученных данных; написании статей, докладов; разработке и оформлении патента на изобретение.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 14 работ, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК при Минобрнауки России для соискателей ученых степеней, 1 патент на изобретение.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений. Работа изложена на 120 страницах, содержит 49 рисунков, 32 таблицы, 3 приложения и список использованных источников из 116 наименований.
Во введении обоснована актуальность темы исследования, ее научная новизна и практическая значимость, представлены цель и задачи диссертационной работы. Приведен краткий обзор содержания работы.
Первая глава посвящена вопросам влияния дефектности на надежность межвитковой изоляции обмоток низковольтных асинхронных двигателей. Показано, что основной причиной отказа системы изоляции является возникновение межвиткового замыкания, обусловленного наличием сквозных дефектов в изоляции; появление и развитие дефектов происходит под воздействием технологических и эксплуатационных нагрузок, а также зависит от совместимости компонентов системы. Отмечена проблема и причины ускоренного износа межвитковой изоляции обмоток электродвигателей, работающих в составе частотно - регулируемых приводов с широтно-импульсной модуляцией выходного напряжения. Рассмотрены существующие методы оценки устойчивости изоляции обмоточных проводов и межвитковой изоляции к образованию дефектов.
Во второй главе приведено описание исследуемых обмоточных проводов и пропиточных составов, а также используемых в работе методов исследования.
Третья глава посвящена исследованию дефектности систем межвитковой изоляции низковольтных обмоток. Проведена оценка достоверности существующих методов определения устойчивости эмалевой изоляции к воздействующим нагрузкам. Выявлено: стандартные методы не всегда адекватно оценивают устойчивость эмалевой изоляции к образованию дефектов, используемые критерии носят условный характер. Отмечено: адекватное определение дефектности, как основной характеристики, достоверно оценивающей устойчивость эмалевой изоляции к воздействующим нагрузкам, обеспечивается при испытаниях проводов в электролите. Разработан метод оценки устойчивости эмалевой изоляции к действию электрических разрядов, характерных для обмоток двигателей, работающих в составе частотно-регулируемого привода с широтно-импульсной модуляцией выходного напряжения. Проведены исследования по оценке «залечиваемо- сти» сквозных повреждений при пропитке. Установлено: наличие несовпадающих и единичных дефектов на одном витке обмотки ведет к резкому снижению среднего времени до пробоя даже после двукратной пропитки. Исследовано влияние адгезии на интенсивность появления дефектов в системе межвитковой изоляции. Предложен расчетно-экспериментальный способ оценки работы адгезии, основанный на определении поверхностных энергий контактирующих материалов и их межфазной энергии.
В четвертой главе приведено обоснование допустимого уровня дефектности эмалевой изоляции, превышение которого приводит к недопустимому снижению вероятности безотказной работы межвитковой изоляции и всей обмотки в целом. Установлена корреляционная связь между величиной работы адгезии и скоростью дефектообразования межвитковой изоляции. Приведены рекомендации по прогнозированию интенсивности процессов разрушения межвитковой изоляции на основе количественного определения величины адгезии между пропиточным составом и эмалированным проводом. В результате работы предложен комплекс мероприятий, позволяющий минимизировать уровень дефектности межвитковой изоляции как в процессе изготовления, так и во время эксплуатации.
В заключение приведены основные выводы по результатам диссертационной работы.
В приложениях представлены таблицы с результатами исследований, акты внедрения результатов работы и патент на изобретение.
Автор выражает глубокую благодарность кандидату технических наук, доценту Дудкину Анатолию Николаевичу за неоценимую помощь при написании диссертации.
✅ Заключение
Основным итогом проведенной работы является разработка рекомендаций по снижению дефектности низковольтной межвитковой изоляции, в основу которых положено определение критериев допустимой дефектности эмалированных проводов и установление корреляционной зависимости работы адгезии и скорости дефектообразования.
Научные и практические результаты проведенных теоретических и экспериментальных исследований могут быть сформулированы следующим образом.
1. Уровень вероятности безотказной работы межвитковой изоляции РМИ>0,9 при наработке 20000 часов обеспечивается при дефектности эмалевой изоляции не более 0,006 мм-1.
2. Оценка устойчивости эмалевой изоляции к действию поверхностных разрядов, необходимой для обмоток электродвигателей, работающих в составе частотно-регулируемого привода с широтно-импульсной модуляцией напряжения, может быть оценена в системе «провод-дробь» (Патент на изобретение №2491565 от 27.08.13). Проведенные исследования показали, что наибольшее среднее время до пробоя отмечено у провода ПЭТД2-К-180.
3. Выявлено критическое влияние несовпадающих дефектов на среднее время до пробоя и отказ низковольтной межвитковой изоляции при действии электрических нагрузок, обусловленных широтно-импульсной модуляцией выходного напряжения. В этом случае рекомендуется применять только короностойкие бездефектные провода и пропитку предпочтительно осуществлять пропиточными составами без растворителей.
4. В работе впервые предложен метод расчетно-экспериментальной оценки работы адгезии в системе межвитковой изоляции, основанный на определении поверхностных энергий пленок эмалевой изоляции и пропиточного состава, а также их межфазной энергии.
5. Установлена и математически описана статистическая связь между величиной работы адгезии и скоростью дефектообразования межвитковой изоляции в процессе эксплуатации.
6. Сформулированы рекомендации, позволяющие проводить экспресс- прогнозирование интенсивности процессов дефектообразования в системе «пропиточный состав - эмалированный провод» в зависимости от величины работы адгезии.
7. Результаты работы внедрены на предприятиях г. Томска (см. Приложение 2).
Перспективы дальнейшей разработки темы: полученные результаты могут служить основой для дальнейших исследований возможности получения рекомендаций по снижению дефектности систем изоляции обмоток низковольтных электрических машин постоянного тока.
Научные и практические результаты проведенных теоретических и экспериментальных исследований могут быть сформулированы следующим образом.
1. Уровень вероятности безотказной работы межвитковой изоляции РМИ>0,9 при наработке 20000 часов обеспечивается при дефектности эмалевой изоляции не более 0,006 мм-1.
2. Оценка устойчивости эмалевой изоляции к действию поверхностных разрядов, необходимой для обмоток электродвигателей, работающих в составе частотно-регулируемого привода с широтно-импульсной модуляцией напряжения, может быть оценена в системе «провод-дробь» (Патент на изобретение №2491565 от 27.08.13). Проведенные исследования показали, что наибольшее среднее время до пробоя отмечено у провода ПЭТД2-К-180.
3. Выявлено критическое влияние несовпадающих дефектов на среднее время до пробоя и отказ низковольтной межвитковой изоляции при действии электрических нагрузок, обусловленных широтно-импульсной модуляцией выходного напряжения. В этом случае рекомендуется применять только короностойкие бездефектные провода и пропитку предпочтительно осуществлять пропиточными составами без растворителей.
4. В работе впервые предложен метод расчетно-экспериментальной оценки работы адгезии в системе межвитковой изоляции, основанный на определении поверхностных энергий пленок эмалевой изоляции и пропиточного состава, а также их межфазной энергии.
5. Установлена и математически описана статистическая связь между величиной работы адгезии и скоростью дефектообразования межвитковой изоляции в процессе эксплуатации.
6. Сформулированы рекомендации, позволяющие проводить экспресс- прогнозирование интенсивности процессов дефектообразования в системе «пропиточный состав - эмалированный провод» в зависимости от величины работы адгезии.
7. Результаты работы внедрены на предприятиях г. Томска (см. Приложение 2).
Перспективы дальнейшей разработки темы: полученные результаты могут служить основой для дальнейших исследований возможности получения рекомендаций по снижению дефектности систем изоляции обмоток низковольтных электрических машин постоянного тока.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.