Расчет надежности обмотки статора

В гл. 6 было показано, что надежность асинхронных двигателей рассматриваемого диапазона мощностей определяется в основном надежностью обмотки статора. Для асинхронных двигателей со всыпной обмоткой разработан отраслевой стандарт для расчета надежности обмотки статора. В § 6-3 были рассмотрены две математические модели, которые могут быть использованы при расчете надежности обмотки.

Вторая из рассмотренных моделей послужила основой для разработки отраслевого стандарта. Методика, изложенная в этом стандарте, запрограммирована и требует использования ЭВМ.

Для ручного счета разработана упрощенная методика. Она приведена в настоящем параграфе.

В методику расчета введено понятие элементарного участка длиной l _эл. Величина l _эл определяется из условия равенства вероятности отказа в месте дефекта на одном из касающихся витков при учете всех возможных расстояний до дефекта на другом витке (с учетом вероятности его появления) и вероятности отказа в одном из касающихся витков с учетом дефектов на другом витке только в пределах l _эл. При этом считают, что все дефекты на расстоянии, меньшем или равном l _эл, совпадают. Для проведения расчетов по упрощенной методике необходимы данные, полученные из предыдущих расчетов. Ряд исходных данных должен быть получен экспериментально на используемых обмоточных проводах и изоляционных материалах, примененных для корпусной и межфазной изоляции. Методы получения этих экспериментальных данных описаны в приложениях к упомянутому отраслевому стандарту. При отсутствии экспериментальных данных можно воспользоваться рекомендуемыми усредненными значениями параметров.

На основании теоремы умножения вероятность безотказной работы обмотки

(9-436)

где Р _{м. в}, Р _п, Р _{м. ф} – соответствнно вероятности безотказной работы межвитковой, корпусной и межфазовой изоляции.

Многочисленные расчетные и экспериментальные данные показывают, что вероятность безотказной работы корпусной и межфазовой изоляции значительно выше, чем у межвитковой; для = 10 000 ч имеем Р _п Р _{м. ф} ≈ 0,999, а для = 20 000 ч имеем Р _п Р _{м. ф} ≈ 0,995. Поэтому при выполнении расчетов надежности всыпной обмотки можно ограничиться расчетом надежности межвитковой изоляции, выполнив затем корректировку результатов расчета. В соответствии с изложенным рассмотрим упрощенную методику расчета надежности межвитковой изоляции асинхронных двигателей со всыпной обмоткой.

Наименование параметров и их условные обозначения	Выбор величины параметра
Наработка, для которой определяется вероятность безотказной работы Р об, , ч	Задается в ТЗ (ТУ); по ГОСТ 19523–74 = 10^4 ч при Р об = = 0,9
Вероятность наличия хотя бы одного дефекта изоляции провода длиной 100 мм после укладки обмотки q 1	При отсутствии экспериментальных данных
Периметр свободной площади слоя обмотки П, мм	Для двухслойной обмотки П = b 1 + b 2 + h п1; для однослойной П = b 1 + b 2 + 2 h п1
Коэффициент, характеризующий качество пропитки, k пр	При отсутствии экспериментальных данных
Длина образца провода обр, мм	Можно принять обр = 100 мм
Среднее значение ,кВ и среднее квадратичное отклонение фазных коммутационных перенапряжений , кВ	При отсутствии экспериментальных данных =1,3÷1,6 кВ; =0,3∙0,4 кВ
Длина элементарного участка эл, мм	Принимают эл = 0,11÷0,12 мм
Средняя допустимая температура обмотки , ^0С ее среднее квадратичное отклонение , ^0С	Для класса В =120 ^0С; для F =140 ^0С; для Н =165 ^0С; =5 ^0С
Максимально допустимая температура для данного класса нагревостойкости изоляции t 0, ^0С	Для класса В =130 ^0С; для F =155 ^0С; для Н =180 ^0С;
Среднее значение напряжения перекрытия по поверхности изоляции промежутка толщиной, равной двусторонней толщине изоляции (кВ), и среднее квадратичное отклонение его , кВ	Принимают = (0,8÷1) кВ = (0,2÷0,3) кВ
Частота включений электродвигателя f вкл	Принимается по ОСТ 16.0.510.037–78 в зависимости от предполагаемой группы эксплуатации. Для нормальной группы эксплуатации t вкл = (2÷10) ч^-1
Коэффициенты уравнения, определяющие скорость роста дефектности витковой изоляции	При отсутствии экспериментальных данных можно принять: с в = (0,1÷0,2)10^-6 1 / (мм∙ч) в = (0,04÷0,08) ^0С^-1
Примечание. Для выполнения расчетов необходимы также следующие исходные данные (см. гл. 9): k сл – количество слоев обмотки; N c = N п1 с / k сл – количество элементарных витков в секции; пр = d’ – d – двусторонняя толщина провода с; k п; z 1; 1; ср1; d’.

Расчет надежности всыпных обмоток статора асинхронного двигателя производится в такой последовательности.

Дефектность витковой изоляции до начала эксплуатации электродвигателя (мм^-1)		(9-437)
Вероятность плотного касания соседних витков		(9-438)
Количество проводников, находящихся в наружном слое секции (по периметру секции)		(9-439)
во внутреннем слое секции		(9-440)
Доля пар соседних элементарных витков, принадлежащих к одному эффективному		(9-441)
Общая длина пар соседних витков в обмотке (мм)		(9-442)
Количество последовательно соединенных секций в фазе		(9-443)
Среднее значение и среднее квадратичное отклонение величин фазных коммутационных перенапряжений на секции (кВ)		(9-444)   (9-445)
Номинальное фазное напряжение, приходящееся на секцию (кВ)		(9-446)
Вероятность отказа витковой изоляции при воздействии одного импульса перенапряжения и при условии, что на касающихся витках имеются совпадающие дефекты	, где – интеграл (см. приложение 40; пользоваться интерполяцией); k – крайность коммутационных перенапряжений	(9-447)
Скорость роста дефектности витковой изоляции (мм^-1)		(9-448)
Вероятность возникновения короткого замыкания витковой изоляции на длине касающихся витков в течение времени		(9-449)
Вероятность отказа межвитковой изоляции в течение времени		(9-450)
Вероятность безотказной работы межвитковой изоляции в течение времени		(9-451)
Вероятность безотказной работы обмотки статора Р об за время (для = 10 000 ч имеем Р п Р м. ф = 0,999; для = 20 000 ч – Р п Р м. ф = 0,995)	Р об – по (9-436)

Дата добавления: 2015-07-15