RU2560714C1 - Method for determination of impregnation coefficient for electrical machines coils - Google Patents

Method for determination of impregnation coefficient for electrical machines coils Download PDF

Info

Publication number
RU2560714C1
RU2560714C1 RU2014109453/07A RU2014109453A RU2560714C1 RU 2560714 C1 RU2560714 C1 RU 2560714C1 RU 2014109453/07 A RU2014109453/07 A RU 2014109453/07A RU 2014109453 A RU2014109453 A RU 2014109453A RU 2560714 C1 RU2560714 C1 RU 2560714C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
winding
impregnation
insulation
frequencies
drying
Prior art date
Application number
RU2014109453/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Геннадий Васильевич Смирнов
Дмитрий Геннадьевич Смирнов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники"
Priority to RU2014109453/07A priority Critical patent/RU2560714C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2560714C1 publication Critical patent/RU2560714C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: in this method impregnation coefficient is defined in compliance with application materials.
EFFECT: improved accuracy for impregnation coefficient determining.
4 dwg, 2 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способу определения коэффициента пропитки обмоток электрических машин, соединенных в звезду с изолированной нейтралью.The invention relates to electrical engineering, and in particular to a method for determining the coefficient of impregnation of the windings of electrical machines connected to a star with an isolated neutral.

Известен способ контроля качества пропитки обмоток электрических машин, предложенный в работе [1], который заключается в измерении емкости обмотки относительно магнитного сердечника до пропитки Сдп и емкости относительно магнитного сердечника после пропитки и сушки обмотки Спп, а о качестве пропитки предложено судить по коэффициенту пропитки Кпр, определяемому из выраженияThere is a method of monitoring the quality of impregnation of the windings of electric machines, proposed in [1], which consists in measuring the capacity of the winding relative to the magnetic core before impregnation of the BDT and the capacity relative to the magnetic core after impregnation and drying of the winding of the SPP, and it is proposed to judge the quality of the impregnation by the coefficient of impregnation Kpr determined from the expression

Figure 00000001
Figure 00000001

Недостатком способа-аналога является низкая точность контроля, так как величины Сдп и Спп зависят от расположения витков в обмотке, а также от того как распределился состав по корпусным полостям обмотки. При попадании одинакового количества (массы) пропиточного состав в две разные однотипные обмотки одной партии Кпр, определяемый по формуле (1), может давать существенно отличающиеся друг от друга значения. Поэтому формула (1) не позволяет объективно судить о насыщенности полостей обмотки пропиточным составом.The disadvantage of the analogue method is the low accuracy of control, since the values of Sdp and Cnp depend on the location of the turns in the winding, as well as on how the composition was distributed along the body cavities of the winding. If the same amount (mass) of impregnating compound gets into two different identical windings of the same batch of CRC, determined by the formula (1), can give significantly different values from each other. Therefore, the formula (1) does not allow to objectively judge the saturation of the winding cavities with an impregnating composition.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ определения коэффициента пропитки обмоток, частично устраняющий указанные выше недостатки аналога, представленный в работе [2].Closest to the claimed method is a method for determining the coefficient of impregnation of the windings, partially eliminating the above disadvantages of the analogue presented in [2].

Способ-прототип [2], по которому у каждой обмотки из данной партии измеряют емкости относительно корпуса до пропитки и после пропитки и сушки, одну из обмоток, произвольно выбранную из данной партии, после измерения емкости относительно корпуса до пропитки погружают в пропиточную жидкость с известной диэлектрической проницаемостью обмотки и измеряют емкость относительно корпуса, не вынимая обмотку из пропиточной жидкости, а коэффициент пропитки для каждой из оставшихся обмоток данной партии определяют по формулеThe prototype method [2], in which each winding from a given batch measures the capacitance relative to the housing before impregnation and after impregnation and drying, one of the windings, arbitrarily selected from this batch, after measuring the capacitance relative to the housing before impregnation, is immersed in an impregnating liquid with a known the dielectric constant of the winding and measure the capacitance relative to the housing without removing the winding from the impregnating liquid, and the impregnation coefficient for each of the remaining windings of this batch is determined by the formula

Figure 00000002
где Сдп, Спп - емкости обмотки относительно корпуса соответственно до пропитки и после пропитки и сушки;
Figure 00000003
- емкость произвольно выбранной обмотки относительно корпуса до пропитки;
Figure 00000004
- емкость произвольно выбранной обмотки относительно корпуса после выдержки в пропиточной жидкости с известной диэлектрической проницаемостью до полного заполнения ею полостей обмотки; е1 - диэлектрическая проницаемость пропиточной жидкости; е2 - диэлектрическая проницаемость отвержденного пропиточного состава.
Figure 00000002
where C dp , C pp - winding capacity relative to the housing, respectively, before impregnation and after impregnation and drying;
Figure 00000003
- the capacity of an arbitrarily selected winding relative to the housing before impregnation;
Figure 00000004
- the capacity of an arbitrarily selected winding relative to the housing after exposure to an impregnating liquid with a known dielectric constant until it completely fills the cavity of the winding; e 1 is the dielectric constant of the impregnating liquid; e 2 - the dielectric constant of the cured impregnating composition.

Недостатком способа-прототипа является необходимость у одной из произвольно выбранных обмоток измерять емкость относительно корпуса до пропитки, затем, после измерения емкости относительно корпуса до пропитки, погружать упомянутую обмотку в пропиточную жидкость с известной диэлектрической проницаемостью, и измерять емкость обмотки относительно корпуса, не вынимая обмотку из пропиточной жидкости. Введение этой операции усложняет способ.The disadvantage of the prototype method is the need for one of the arbitrarily selected windings to measure the capacitance relative to the casing before impregnation, then, after measuring the capacitance relative to the casing before impregnation, immerse the mentioned winding in an impregnating liquid with a known dielectric constant, and measure the capacitance of the winding relative to the casing without removing the winding from the impregnating liquid. The introduction of this operation complicates the method.

Кроме того, по способу-прототипу определяют усредненный коэффициент пропитки обмоток, но этим способом невозможно определить распределенность пропиточного состава по фазам обмотки, которая в большинстве электрических машин соединена в звезду с изолированной нейтралью, что снижает информативность и точность контроля качества пропитки.In addition, the prototype method determines the average coefficient of impregnation of the windings, but in this way it is impossible to determine the distribution of the impregnating composition over the phases of the winding, which in most electrical machines is connected to a star with an insulated neutral, which reduces the information content and accuracy of the impregnation quality control.

Технической задачей, на которую направлено изобретение, является точность определения коэффициента пропитки.The technical problem to which the invention is directed is the accuracy of determining the coefficient of impregnation.

Поставленная техническая задача решается тем, что в способе определения коэффициента пропитки обмоток электрических машин, характеризующего степень заполнения пропиточным составом полостей обмотки, при котором у каждой обмотки из данной партии измеряют емкости относительно корпуса, до пропитки и после пропитки, после чего по результатам измерений определяют коэффициенты пропитки обмотки, при этом предварительно подготавливают партию образцов пропиточного состава, с различными, отличающимися от образца к образцу, степенями высушенности, и у каждого из упомянутых образцов снимают зависимость диэлектрической проницаемости от частоты электромагнитного поля, по построенным зависимостям выбирают две частоты измерения, одна из которых f1 лежит в дисперсионной области не отвержденного изоляционного пропиточного состава, а другая частота f2 - в оптической области не отвержденного изоляционного пропиточного состава, затем после выбора двух частот измерения, строят график зависимости степени высушенности Кс пропиточного состава от отношения диэлектрических проницаемостей

Figure 00000005
где εпс(f1) εпс(f2) - диэлектрические проницаемости пропиточного состава, измеренные на частотах f1 и f2 электромагнитного поля соответственно, затем у каждой из контролируемых обмоток измеряют на выбранных двух частотах емкости двух фаз относительно корпуса до пропитки Сдпij(f1) и Cдпij(f2), и емкости у тех же двух фаз обмоток после их пропитки и сушки Cппij(fi) и Cппij(f2), затем по результатам измерений вычисляют отношениеThe stated technical problem is solved in that in a method for determining the coefficient of impregnation of the windings of electric machines, which characterizes the degree of filling with impregnating composition of the cavities of the winding, in which each winding from a given batch measures capacitance relative to the housing, before impregnation and after impregnation, after which the coefficients are determined by the measurement results impregnation of the winding, while pre-preparing a batch of samples of the impregnating composition, with different degrees of dried, different from sample to sample b, and for each of the mentioned samples, the dependence of the dielectric constant on the frequency of the electromagnetic field is removed, according to the constructed dependencies, two measurement frequencies are selected, one of which f 1 lies in the dispersion region of the uncured insulating impregnating composition, and the other frequency f 2 in the optical region insulating cured impregnating composition, then after selecting two measurement frequencies, plotted with degree dried by impregnating composition on the ratio of the permittivity Tay
Figure 00000005
where ε ps (f 1 ) ε ps (f 2 ) are the dielectric constants of the impregnating composition, measured at the frequencies f 1 and f 2 of the electromagnetic field, respectively, then the capacitance of two phases relative to the housing is measured at the selected two frequencies at the selected two frequencies dpij (f 1 ) and C dpij (f 2 ), and the capacitance of the same two phases of the windings after their impregnation and drying, C ppij (fi) and C ppij (f 2 ), then the ratio is calculated from the measurement results

Figure 00000006
Figure 00000006

гдеWhere

Figure 00000007
Figure 00000008
- эквивалентные емкости последовательно соединенных емкостей эмали и корпусной изоляции контролируемой обмотки на частотах f1 и f2 электромагнитного поля соответственно, р - количество пазов в магнитном сердечнике, в которые всыпана контролируемая часть обмотки; S - площадь паза; ε0=8,854187·10-12 - электрическая постоянная; S - площадь паза; εэ(f1), εэ(f2) - диэлектрические проницаемости эмалевой пленки провода обмотки на частотах f1 и f2 электромагнитного поля соответственно; εк(f1), εк(f2) - диэлектрические проницаемости корпусной изоляции на частотах f1 и f2 электромагнитного поля соответственно; dэ - толщина эмалевой изоляции провода; dк - толщина корпусной изоляции, после чего по вычисленной по результатам измерения величине
Figure 00000009
из графика зависимости степени высушенности пропиточного состава от указанной величины определяют степень высушенности Кс пропиточного состава в каждой контролируемой обмотке, и используя значение величины Кс определяют значения величин lg εпс(f1) или lg εпс(f2) по графикам зависимости диэлектрической проницаемости от частоты электромагнитного поля, снятых для упомянутых образцов, имеющих различные степени высушенности, после чего по результатам измерений емкостей на любой из упомянутых частот определяют коэффициент пропитки каждых двух фаз Кпрkj по формулам
Figure 00000007
Figure 00000008
- equivalent capacities of series-connected capacities of enamel and case insulation of the controlled winding at frequencies f 1 and f 2 of the electromagnetic field, respectively, p is the number of grooves in the magnetic core into which the controlled part of the winding is poured; S is the area of the groove; ε 0 = 8.854187 · 10 -12 is the electric constant; S is the area of the groove; ε e (f 1 ), ε e (f 2 ) - dielectric constant of the enamel film of the winding wire at frequencies f 1 and f 2 of the electromagnetic field, respectively; ε to (f 1 ), ε to (f 2 ) - dielectric permittivity of the casing insulation at frequencies f 1 and f 2 of the electromagnetic field, respectively; d e - the thickness of the enamel insulation of the wire; d to - the thickness of the shell insulation, and then calculated according to the measurement results
Figure 00000009
from the graph of the dependence of the degree of drying of the impregnating composition on the specified value, determine the degree of drying K from the impregnating composition in each controlled winding, and using the value of the value of K c determine the values of log ε ps (f 1 ) or log ε ps (f 2 ) from the dependences of the dielectric the permeability of the frequency of the electromagnetic field, taken for the said samples having various degrees of drying, after which the impregnation coefficient of each of the two phases K prkj by the formulas

Figure 00000010
Figure 00000010

где k, j - номера фаз обмоток, принимающих значения k=1 или 2, j=2 или 3; i=1, 2 - индекс, характеризующий частоту измерения,

Figure 00000011
- эквивалентная емкость последовательно соединенных емкостей эмали и корпусной изоляции двух фаз обмотки, р - количество пазов в магнитном сердечнике; S - площадь паза; е0=8,854187·10-12 - электрическая постоянная; S - площадь паза; εэ(fi) - диэлектрическая проницаемость эмалевой пленки провода обмотки; εк(fi) - диэлектрическая проницаемость корпусной изоляции; dэ - толщина эмалевой изоляции провода; dк - толщина корпусной изоляции провода, после чего определяют коэффициенты пропитки каждой фазы обмотки по формуламwhere k, j are the phase numbers of the windings, taking values k = 1 or 2, j = 2 or 3; i = 1, 2 - index characterizing the measurement frequency,
Figure 00000011
- equivalent capacity of series-connected containers of enamel and case insulation of two phases of the winding, p is the number of grooves in the magnetic core; S is the area of the groove; е 0 = 8.854187 · 10 -12 - electric constant; S is the area of the groove; ε e (f i ) is the dielectric constant of the enamel film of the winding wire; ε to (f i ) is the dielectric constant of the housing insulation; d e - the thickness of the enamel insulation of the wire; d to - the thickness of the housing insulation of the wire, and then determine the coefficients of impregnation of each phase of the winding according to the formulas

Figure 00000012
Figure 00000012

где Кпр1, Кпр2, Кпр3 - коэффициенты пропитки 1-й, 2-й, 3-й фазы соответственно.where K CR1 , K CR2 , K CR3 - the coefficients of impregnation of the 1st, 2nd, 3rd phase, respectively.

На фиг. 1 представлено сечение обмотки в одном из пазов. Сечение обмотки состоит из проводов обмотки 1, покрытых слоем эмали 2, корпусной изоляции 3, поверхности паза 4, воздушных полостей между поверхностью - обмотки и корпусной изоляцией 5 и воздушных полостей между корпусной изоляцией и поверхностью паза 6, магнитный сердечник (корпус) 7.In FIG. 1 shows a cross section of a winding in one of the grooves. The section of the winding consists of the wires of the winding 1, coated with a layer of enamel 2, housing insulation 3, the surface of the groove 4, the air cavities between the surface of the winding and the housing insulation 5 and the air cavities between the housing insulation and the surface of the groove 6, magnetic core (housing) 7.

На фиг. 2 изображены емкости обмотки относительно корпуса, которым является магнитный сердечник статора электрической машины, представленные в виде слоистого плоского конденсатора до пропитки (фиг. 2А) и после нее (фиг. 2Б). На фиг. 2А и фиг. 2Б введены те же обозначения, что и на фиг. 1, только на фиг. 2Б вместо позиций 5 и 6 введены позиции 8 и 9, так как воздушные полости обмотки 5 и 6, после пропитки и сушки частично заполняются пропиточным составом. В связи с этим позициями 8 и 9 обозначены те же полости 5 и 6, но заполненные статистически распределенными по этим полостям частицами пропиточного состава.In FIG. 2 shows the capacitance of the winding relative to the housing, which is the stator magnetic core of the electric machine, presented in the form of a layered flat capacitor before impregnation (Fig. 2A) and after it (Fig. 2B). In FIG. 2A and FIG. 2B, the same notation is introduced as in FIG. 1, only in FIG. 2B, instead of positions 5 and 6, positions 8 and 9 are introduced, since the air cavities of the windings 5 and 6, after impregnation and drying, are partially filled with an impregnating composition. In connection with this, positions 8 and 9 indicate the same cavities 5 and 6, but filled with impregnating composition particles statistically distributed over these cavities.

На фиг. 3 представлены зависимости диэлектрической проницаемости образцов пропиточного состава КП-34 с различными степенями высушенности, снятые при температуре 20°С, от частоты электромагнитного поля. На фиг. 4. представлен график зависимости степени высушенности пропиточного состава от отношения диэлектрических проницаемостей

Figure 00000013
измеренных на выбранных частотах измерения f2 и f1 соответственно. Фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3 и фиг. 4 служат для пояснения сущности изобретения.In FIG. Figure 3 shows the dependences of the dielectric constant of samples of the impregnating composition KP-34 with various degrees of drying, taken at a temperature of 20 ° C, on the frequency of the electromagnetic field. In FIG. 4. presents a graph of the degree of drying of the impregnating composition on the ratio of the dielectric constant
Figure 00000013
measured at the selected measurement frequencies f 2 and f 1 respectively. FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3 and FIG. 4 serve to clarify the invention.

Сущность способа заключается в следующем.The essence of the method is as follows.

Обмотка электрической машины, размещенная в пазы магнитного сердечника, представляет собой слоистую систему (см. фиг. 1). Так как толщина dэ эмалевой изоляции 2 провода 1, толщина dk корпусной изоляции 3, и суммарная толщина dB воздушных полостей между поверхностью - обмотки и корпусной изоляцией 5 и воздушных полостей между корпусной изоляцией и поверхностью паза 6 пренебрежительно малы и составляет несколько микрон, то емкость обмотки относительно корпуса можно с пренебрежительно малой погрешностью представить в виде слоистого плоского конденсатора (см. фиг. 2).The winding of the electric machine, placed in the grooves of the magnetic core, is a layered system (see Fig. 1). Since the thickness d e of enamel insulation 2 of the wire 1, the thickness d k of the casing insulation 3, and the total thickness d B of the air cavities between the surface of the winding and the casing insulation 5 and the air cavities between the casing insulation and the surface of the groove 6 are negligible and a few microns, then the capacity of the winding relative to the housing can be neglected in the form of a layered flat capacitor (see Fig. 2).

Покажем, как по измерениям емкостей двух фаз обмотки относительно корпуса до пропитки и после нее можно определить степень высушенности пропиточной изоляции обмотки и коэффициенты пропитки каждой из фаз обмотки.We show how, by measuring the capacitances of the two phases of the winding relative to the housing before and after impregnation, it is possible to determine the degree of drying of the impregnating insulation of the winding and the impregnation coefficients of each of the phases of the winding.

Введем следующие величины: Сдп12(f1), Сдп13(f1), Сдп23(f1) - емкости относительно магнитного сердечника (корпуса) двух фаз непропитанной обмотки, измеренные на частоте электромагнитного поля f1, Сдп12(f2), Сдп13(f2), Сдп23(f2) - емкости относительно магнитного сердечника (корпуса) двух фаз непропитанной обмотки, измеренные на частоте электромагнитного поля f2, Спп12(f1), Спп13(f1), Спп23(f1) - емкости относительно магнитного сердечника (корпуса) двух фаз пропитанной обмотки, измеренные на частоте электромагнитного поля f1, Спп12(f2), Спп13(f2), Спп23(f2) - емкости относительно магнитного сердечника (корпуса) двух фаз пропитанной обмотки, измеренные на частоте электромагнитного поля f2. Рассмотрим сущность изобретения, используя любые две фазы обмотки, и введя индексы номеров фаз обмотки k и j, позволяющие сократить описание, рассматривая в обобщенном виде все сочетания двух фаз обмотки (1-2, 1-3, 2-3) в одном выражении, не прибегая к дублированию формул, запись которых аналогична для любых двух фаз, а отличие их состоит только в сочетании номеров фаз.We introduce the following values: C dp12 (f 1 ), C dp13 (f 1 ), C dp23 (f 1 ) - capacitance relative to the magnetic core (housing) of the two phases of the impregnated winding, measured at the frequency of the electromagnetic field f 1 , C dp12 (f 2 ), C dp13 (f 2 ), C dp23 (f 2 ) - capacitance relative to the magnetic core (housing) of the two phases of the impregnated winding, measured at the frequency of the electromagnetic field f 2 , C pp12 (f 1 ), C pp13 (f 1 ), C. pp23 (f 1) - capacity relative to the magnetic core (body) of the two winding phases impregnated measured at the frequency of the electromagnetic field f 1, C pp12 (f 2), C pp13 (f 2) n C 23 (f 2) - the vessel relative to the magnetic core (body) of the two winding phases impregnated measured at the frequency of the electromagnetic field f 2. Consider the essence of the invention using any two phases of the winding, and introducing the indices of the numbers of the phases of the winding k and j, allowing to reduce the description, considering in a generalized form all combinations of two phases of the winding (1-2, 1-3, 2-3) in one expression, without resorting to duplication of formulas, the record of which is similar for any two phases, and their difference consists only in a combination of phase numbers.

В соответствии с ГОСТ 19007-73 различают семь степеней высушенности, которые определяют по прилипанию промокательной бумаги к плоскому, специально подготовленному образцу [3]. Недостатком упомянутого способа является то, что он применим только на плоских, специально приготовленных образцах контролируемого лакокрасочного материала. В обмотках же электротехнических изделий, например, в пропитанных обмотках электрических машин, степень высыхания (отверждения) пропиточного лака или компаунда указанным способом определить невозможно. Поэтому для реализации контроля степени отверждения пропиточного состава в обмотках необходимо было найти взаимосвязь между степенью высушенности пропиточного состава, определяемыми по ГОСТ 19007-73, с электрическими параметрами, которые можно было бы измерять непосредственно в контролируемых обмотках. Как показали исследования таким параметром, по которому можно судить о степени высушенности пропиточного состава в обмотках является диэлектрическая проницаемость пропиточного состава.In accordance with GOST 19007-73, seven degrees of drying are distinguished, which are determined by the adhesion of blotting paper to a flat, specially prepared sample [3]. The disadvantage of this method is that it is applicable only on flat, specially prepared samples of controlled paints and varnishes. In the windings of electrical products, for example, in the impregnated windings of electric machines, the degree of drying (curing) of the impregnating varnish or compound in this way cannot be determined. Therefore, in order to control the degree of curing of the impregnating composition in the windings, it was necessary to find the relationship between the degree of drying of the impregnating composition, determined according to GOST 19007-73, with electrical parameters that could be measured directly in the controlled windings. As studies have shown, such a parameter by which it is possible to judge the degree of drying of the impregnating composition in the windings is the dielectric constant of the impregnating composition.

На фиг. 3 приведены зависимости диэлектрической проницаемости образцов пропиточного изоляционного состава от степени высушенности специально подготовленных по ГОСТ 19007-73 образцов пропиточного состава, от частоты электромагнитного поля, снятые при температуре 20°C. Как следует из фиг. 3 частотные зависимости пропиточного состава имеют две характерные области: область А, в которой наблюдается явно выраженная зависимость диэлектрической проницаемости от частоты, и область Б - где зависимость диэлектрической проницаемости от частоты электромагнитного поля отсутствует. Область А обычно условно называется дисперсионной, а область Б - оптической. При отверждении (сушке) компаундов частотная зависимость диэлектрической проницаемости выполаживается, а затем практически исчезает. Если выбрать две частоты измерения диэлектрической проницаемости пропиточного состава, одна из которых f1 лежит в дисперсионной области, а другая частота f2 - в оптической области, то, используя зависимости, приведенные на фиг. 3, можно представить график зависимости степени высушенности пропиточного состава Кс от отношения диэлектрических проницаемостей

Figure 00000014
измеренных на выбранных частотах измерения f2 и f1 соответственно (см. фиг. 4). При этом, если каким-то образом измерить
Figure 00000014
в контролируемой обмотке, то можно, используя график, представленный на фиг. 4. определить степень высушенности Кс пропиточной изоляции в упомянутой контролируемой обмотке.In FIG. Figure 3 shows the dependences of the dielectric constant of the samples of the impregnating insulation composition on the degree of drying of the samples of the impregnating composition specially prepared according to GOST 19007-73, on the frequency of the electromagnetic field, taken at a temperature of 20 ° C. As follows from FIG. 3, the frequency dependences of the impregnating composition have two characteristic regions: region A, in which there is a pronounced dependence of the dielectric constant on frequency, and region B, where there is no dependence of the dielectric constant on the frequency of the electromagnetic field. Region A is usually conventionally called dispersive, and region B is called optical. Upon curing (drying) of the compounds, the frequency dependence of the dielectric constant becomes flat, and then practically disappears. If we choose two frequencies for measuring the dielectric constant of the impregnating composition, one of which f 1 lies in the dispersion region, and the other frequency f 2 in the optical region, then using the dependences shown in FIG. 3, we can present a graph of the degree of drying of the impregnating composition K c on the ratio of permittivities
Figure 00000014
measured at the selected measurement frequencies f 2 and f 1, respectively (see Fig. 4). In this case, if you somehow measure
Figure 00000014
in a controlled winding, it is possible using the graph shown in FIG. 4. determine the degree of drying K with impregnation insulation in said controlled winding.

Рассмотрим, как найти отношение

Figure 00000015
в контролируемой обмотке.Consider how to find a relationship
Figure 00000015
in a controlled winding.

Если до пропитки измерить емкость Сдп12(f1) двух фаз обмотки относительно магнитного сердечника на частоте f1, то в соответствии с фиг. 2, эту емкость можно представит в виде суммы трех емкостей, соединенных последовательноIf, before impregnation, the capacitance C dp12 (f 1 ) of two phases of the winding is measured relative to the magnetic core at a frequency f 1 , then in accordance with FIG. 2, this capacity can be represented as the sum of three containers connected in series

Figure 00000016
Figure 00000016

где Cэ(f1) - емкость слоя эмальизоляции на частоте f1; Ск (f1) - емкость слоя корпусной изоляции на частоте f1; Cв(f1) - суммарные емкости воздушных слоев 5 и 6 (фиг. 2А). В общем случае, диэлектрическая проницаемость эмали и диэлектрическая проницаемость корпусной изоляции может иметь зависимость от частоты. Поэтому обозначим диэлектрические проницаемости эмали и корпусной изоляции на частоте f1 соответственно eэ(f1) и eк(f1).where C e (f 1 ) is the capacity of the enamel insulation layer at a frequency f 1 ; With to (f 1 ) - the capacity of the layer of shell insulation at a frequency f 1 ; C in (f 1 ) - the total capacity of the air layers 5 and 6 (Fig. 2A). In general, the dielectric constant of enamel and the dielectric constant of housing insulation may be frequency dependent. Therefore, we denote the dielectric constant of enamel and housing insulation at a frequency f 1, respectively, e e (f 1 ) and e to (f 1 ).

С учетом введенных обозначений для плоского конденсатора можно записатьTaking into account the introduced notation for a flat capacitor, we can write

Figure 00000017
Figure 00000017

Figure 00000018
Figure 00000018

где p - количество пазов в магнитном сердечнике статора;

Figure 00000019
- количество пазов в магнитном сердечнике статора, в которые всыпана контролируемая обмотка; εв - диэлектрические проницаемость воздуха, ε0=8,854187817·10-12 - электрическая постоянная; Св - суммарная емкость воздушных слоев 5 и 6 (фиг. 2). Подставив выражения (11), (12), (13), в формулу (10), и учитывая, что диэлектрическая проницаемость воздуха εв=1, можно записатьwhere p is the number of grooves in the magnetic core of the stator;
Figure 00000019
- the number of grooves in the stator magnetic core into which the controlled winding is poured; ε in - dielectric constant of air, ε 0 = 8.854187817 · 10 -12 - electric constant; With in - the total capacity of the air layers 5 and 6 (Fig. 2). Substituting expressions (11), (12), (13) into formula (10), and taking into account that the dielectric constant of air ε in = 1, we can write

Figure 00000020
Figure 00000020

Из выражения (14) следуетFrom the expression (14) it follows

Figure 00000021
Figure 00000021

После пропитки и сушки обмоток объемы полостей 5 и 6 частично заполняются пропиточным составом, имеющим измеренную на частоте f1 диэлектрическую проницаемость εп(f1) (см. фиг. 2Б). Так как пропиточный состав не полностью заполняет объемы полостей 8 и 9, а статистически распределен по этим полостям, то в упомянутых полостях образуется бинарная статистическая смесь, состоящая из частиц пропиточного состава и частиц воздуха, с диэлектрической проницаемостью ε*(f1). Диэлектрическая проницаемость бинарной смеси ε*(f1) подчиняется распределению Лихтенеккера-Ротера [4], в соответствии с которым можно записатьAfter impregnation and drying of the windings, the volumes of the cavities 5 and 6 are partially filled with an impregnating composition having a dielectric constant ε p (f 1 ) measured at a frequency f 1 (see Fig. 2B). Since the impregnating composition does not completely fill the volumes of cavities 8 and 9, but is statistically distributed over these cavities, a binary statistical mixture is formed in the said cavities, consisting of particles of the impregnating composition and air particles, with a dielectric constant ε * (f 1 ). The dielectric constant of the binary mixture ε * (f 1 ) obeys the Lichtenecker-Rother distribution [4], according to which we can write

Figure 00000022
Figure 00000022

где V0 - объем полостей 5 и 6 в двух фазах обмотки (фиг. 2A); Vпсkj - объем в двух фазах kJ обмотки, который занимают частицы пропиточного состава в слоях 8 и 9; V0-Vпсkj - объем воздуха в слоях 8 и 9; ε*(f1) - диэлектрическая проницаемость статистической смеси в слоях 8 и 9.where V 0 is the volume of cavities 5 and 6 in two phases of the winding (Fig. 2A); V pskj is the volume in two phases kJ of the winding, which is occupied by particles of the impregnating composition in layers 8 and 9; V 0 -V pskj is the volume of air in layers 8 and 9; ε * (f 1 ) is the dielectric constant of the statistical mixture in layers 8 and 9.

Учитывая, что диэлектрическая проницаемость воздуха εв=1, выражение, a ln εв=0, выражение (16) можно записать в виде

Figure 00000023
Given that the dielectric constant of air ε in = 1, the expression, a ln ε in = 0, expression (16) can be written in the form
Figure 00000023

В выражении (17) отношение

Figure 00000024
есть не что иное, как коэффициент пропиткиIn expression (17), the ratio
Figure 00000024
there is nothing but a coefficient of impregnation

Кпрkj объемов полостей 8 и 9 двух фаз обмотки, характеризующий степень заполнения объема полостей V0 пропиточным составом.To prkj the volume of the cavities 8 and 9 of the two phases of the winding, characterizing the degree of filling the volume of the cavities V 0 impregnating composition.

Если после пропитки и сушки измерить на частоте f1 емкость у той же контролируемой части обмотки относительно корпуса Cппkj(f1) и учесть, что пропиточный состав, диэлектрическая проницаемость которого εп(f1), статистически распределился по объемам полостей 8 и 9 (фиг. 2Б), то емкость Cпсkj(f1) слоев 8 и 9 можно представить выражениемIf, after impregnation and drying, the capacitance at the frequency f 1 is measured at the same controlled part of the winding relative to the casing C pkj (f 1 ) and the impregnation composition, whose dielectric constant ε p (f 1 ), is statistically distributed over the volumes of cavities 8 and 9 (Fig. 2B), then the capacitance C pskj (f 1 ) of layers 8 and 9 can be represented by the expression

Figure 00000025
Figure 00000025

Подставив в уравнение (14) вместо Св, величину Cпсkj(f1) можно записать выражение для емкости двух фаз обмотки относительно корпуса после пропитки и сушки Cппkj(f1) в видеSubstituting in equation (14) instead of C in , the value of C pskj (f 1 ), we can write the expression for the capacitance of two phases of the winding relative to the housing after impregnation and drying of C ppkj (f 1 ) in the form

Figure 00000026
Figure 00000026

Из соотношения (19) найдем выражение для величины зазора зазоры dв From relation (19) we find the expression for the gap gap d in

Figure 00000027
Figure 00000027

Так как после пропитки и сушки зазоры 8 и 9 (фиг. 2Б) в контролируемой части обмотки не изменились, и остались равны зазорам 5 и 6 (фиг. 2А) в непропитанной обмотке, то можно приравнять правую часть выражения (15), к правой части выражения (20), получимSince after impregnation and drying, the gaps 8 and 9 (Fig. 2B) in the controlled part of the winding did not change, and remained equal to the gaps 5 and 6 (Fig. 2A) in the unimpregnated winding, we can equate the right side of the expression (15) to the right parts of expression (20), we obtain

Figure 00000028
Figure 00000028

Из соотношения (21), ε*(f1) и, преобразовав полученное выражение, запишемFrom the relation (21), ε * (f 1 ) and, transforming the resulting expression, we write

Figure 00000029
Figure 00000029

где

Figure 00000030
- эквивалентная емкость последовательно соединенных емкостей эмали и корпусной изоляции двух фаз обмотки на частоте f1.Where
Figure 00000030
- equivalent capacity of series-connected containers of enamel and housing insulation of two phases of the winding at a frequency f 1 .

Выразим из соотношения (17) коэффициент пропитки Кпрkj, получим

Figure 00000031
Express from the relationship (17) the coefficient of impregnation K prkj , we get
Figure 00000031

Подставив в выражение (24) значение ε*(f1) из соотношения (22), получимSubstituting in the expression (24) the value ε * (f 1 ) from relation (22), we obtain

Figure 00000032
Figure 00000032

Произведя аналогичные преобразования для емкостей контролируемой обмотки на частоте электромагнитного поля f2, можно показать, чтоHaving made similar transformations for the capacities of a controlled winding at an electromagnetic field frequency f 2 , we can show that

Figure 00000033
Figure 00000033

Любую из обеих формул (25) или (26) можно использовать для определения коэффициента пропитки Кпрkj двух фаз k-j обмотки, при условии, что в этих формулах известна величина lnεпс(f1) или величина lnεпс(f2). В реальности же ни одна из этих величин не известна, и их нужно определить используя только значения тех величин, которые могут быть измерены в реальной обмотке, а именно емкости двух фаз обмотки относительно корпуса, измеренные на частотах f1 или f2.Any of both formulas (25) or (26) can be used to determine the impregnation coefficient K prkj of the two winding phases kj, provided that in these formulas the quantity lnε ps (f 1 ) or the value lnε ps (f 2 ) is known. In reality, none of these quantities is known, and they need to be determined using only the values of those quantities that can be measured in a real winding, namely, the capacitance of two phases of the winding relative to the housing, measured at frequencies f 1 or f 2 .

Рассмотрим, как можно определить хотя бы одну, или обе указанные величины lnεпс(f1), lnεпс(f1).Let us consider how it is possible to determine at least one, or both of the indicated quantities lnε ps (f 1 ), lnε ps (f 1 ).

Так как значение коэффициента пропитки должно оставаться неизменным, независимо от того на какой частоте измерения производились измерения соответствующих параметров обмотки, то можно приравнять правые и левые части выражений (25) и (26), получим:Since the value of the impregnation coefficient should remain unchanged, regardless of what measurement frequency the measurements of the corresponding winding parameters were carried out, we can equate the right and left parts of expressions (25) and (26), we obtain:

Figure 00000034
Figure 00000034

Из формулы (27) следуетFrom formula (27) it follows

Figure 00000035
Figure 00000035

Так как натуральный логарифм связан с десятичным логарифмом соотношениемSince the natural logarithm is related to the decimal logarithm by the ratio

ln N=a×lg N, где a≅2,30259 (29) - постоянная величина, то справедливо равенство

Figure 00000036
ln N = a × lg N, where a≅2.30259 (29) is a constant value, then the equality
Figure 00000036

Выразим из формулы (28) с учетом формулы (30) отношение

Figure 00000037
We express from formula (28), taking into account formula (30), the relation
Figure 00000037

Figure 00000038
Figure 00000038

Таким образом, измерив емкость контролируемой части обмотки относительно корпуса на двух выбранных частотах f1 и f2 до пропитки Cдпkj(f1), Сдпkj(f2) и после пропитки и сушки Cппkj(f1) Cппkj(f2), а также измерив значения диэлектрических проницаемостей эмалевой εэ(f1), εэ(f2) корпусной изоляции εк(f1), εк(f2) на тех же упомянутых частотах f1 и f2 и, вычислив из конструктивных обмоточных данных величины Сэкв(f1) и Сэкв(f2), можно рассчитать по выражению (31) отношение

Figure 00000039
и по графику, приведенному на фиг. 4 определить степень высушенности каждой контролируемой обмотки.Thus, by measuring the capacity of the controlled part of the winding relative to the housing at two selected frequencies f 1 and f 2 before impregnation C dpkj (f 1 ), C dpkj (f 2 ) and after impregnation and drying C ppkj (f1) C ppkj (f 2 ) as well as by measuring the values of the dielectric permittivity of enamel ε e (f 1 ), ε e (f 2 ) of case insulation ε к (f 1 ), ε к (f 2 ) at the same mentioned frequencies f 1 and f 2 and calculating from design winding data of the values of C equiv (f 1 ) and C equiv (f 2 ), can be calculated by expression (31), the ratio
Figure 00000039
and according to the graph shown in FIG. 4 determine the degree of dryness of each controlled winding.

Следует отметить, что при контроле любых однотипных обмоток величины εэ(f1), εэ(f2), εк(f1), εк(f2) измеряются лишь один раз на тех же упомянутых частотах f1 и f2, и также один раз рассчитываются из конструктивных обмоточных данных величины Сэкв(f1) или Сэкв(f2). После этого у всех контролируемых обмоток измеряются емкости двух фаз относительно корпуса на двух выбранных частотах до пропитки и после нее, и затем, используя соотношение (31) и график, приведенный на фиг. 4, определяют степень высушенности пропиточного состава в каждой контролируемой обмотке.It should be noted that when controlling any windings of the same type, the quantities ε е (f 1 ), ε е (f 2 ), ε к (f 1 ), ε к (f 2 ) are measured only once at the same mentioned frequencies f 1 and f 2 , and also once calculated from the structural winding data, the values of C eq (f 1 ) or C eq (f 2 ). After that, the capacitances of two phases relative to the housing are measured for all controlled windings at two selected frequencies before and after impregnation, and then using relation (31) and the graph shown in FIG. 4, determine the degree of drying of the impregnating composition in each controlled winding.

Определив степень высушенности по графикам, представленным на фиг. 3, определяют величину lgεпс(f1) и величину lgεпс(f2), и по формуле (30) определяют величины lnεпс(f1) и lnεпс(f2). После этого, используя любую из формул (25) или (26), подставив в нее соответствующие значения lnεпс(f1) или lnεпс(f2), а также соответствующие значения емкостей относительно корпуса двух фаз обмотки, измеренных до пропитки и после пропитки и сушки, соответственно на частоте f1 или частоте f2 можно определить реальное значение коэффициента пропитки упомянутых двух фаз обмотки.Having determined the degree of drying from the graphs presented in FIG. 3, the value of lgε ps (f 1 ) and the value of lgε ps (f 2 ) are determined, and from formula (30), the quantities lnε ps (f 1 ) and lnε ps (f 2 ) are determined. After that, using any of formulas (25) or (26), substituting the corresponding values of lnε ps (f 1 ) or lnε ps (f 2 ), as well as the corresponding capacitance values relative to the housing of the two winding phases, measured before and after impregnation, into it impregnation and drying, respectively, at a frequency of f 1 or a frequency of f 2 you can determine the real value of the coefficient of impregnation of the above two phases of the winding.

Если значения диэлектрических проницаемостей эмали и корпусной изоляции на двух выбранных частотах f1 и f2 одинаковы, т.е. εэ(f1)=εэ(f2)=εэ, εк(f1)=εк(f2)=εк, что наиболее часто распространено на практике, тогда также равны друг другу величины емкости обмоток относительно корпуса до пропитки, измеренные на упомянутых частотах Сдп12(f1)=Сдп12(f2)=Сдп12, и равны друг другу величины Сэкв(f1)=Сэкв(f2)=Сэкв.If the values of the dielectric constant of the enamel and the housing insulation at the two selected frequencies f 1 and f 2 are the same, i.e. ε e (f 1 ) = ε e (f 2 ) = ε e , ε k (f 1 ) = ε k (f 2 ) = ε k , which is most common in practice, then the winding capacities are also equal to each other with respect to hulls before impregnation, measured at the mentioned frequencies C dp12 (f 1 ) = C dp12 (f 2 ) = C dp12 , and C eq (f 1 ) = C eq (f 2 ) = C eq .

В этом случае отпадает необходимость измерять емкость каждой контролируемой обмотки до пропитки дважды на каждой из выбранных частот f1 и f2, а достаточно измерить упомянутую емкость только на одной из выбранных частот. При равенстве εэ(f1)=εэ(f2)=εэ, εк(f1)=εк(f2)=εк существенно упрощается и формула (31), которую можно записать в виде:In this case, there is no need to measure the capacitance of each controlled winding before impregnation twice at each of the selected frequencies f 1 and f 2 , and it is enough to measure the mentioned capacitance only at one of the selected frequencies. With the equality ε e (f 1 ) = ε e (f 2 ) = ε e , ε k (f 1 ) = ε k (f 2 ) = ε k , the formula (31), which can be written as

Figure 00000040
Figure 00000040

где

Figure 00000041
Where
Figure 00000041

А формулы (25) и (26) могут быть записаны в видеAnd formulas (25) and (26) can be written in the form

Figure 00000042
Figure 00000042

Произведя аналогичные преобразования для емкостей контролируемой обмотки на частоте электромагнитного поля f2 можно показать, чтоHaving made similar transformations for the capacities of a controlled winding at an electromagnetic field frequency f 2, we can show that

Figure 00000043
Figure 00000043

Заменив в вышеприведенных формулах индексы kj, на конкретные номера фаз можно определить коэффициенты пропитки любых двух фаз обмотки Кпр12 Кпр13, Кпр23.Replacing the indices kj in the above formulas with specific phase numbers, it is possible to determine the impregnation coefficients of any two winding phases K pr12 K pr13 , K pr23 .

Коэффициенты пропитки Кпр12, Кпр13, Кпр23 являются среднестатистической характеристикой пропитки соответствующих двух фаз, и их величины можно определить из выражений:The impregnation coefficients K pr12 , K pr13 , K pr23 are the average statistical characteristic of the impregnation of the corresponding two phases, and their values can be determined from the expressions:

Figure 00000044
Figure 00000044

где Кпр1 Кпр2, Кпр3 - коэффициенты пропитки фаз 1, 2 и 3.where K CR1 K CR2 , K CR3 - the coefficients of the impregnation of phases 1, 2 and 3.

Решив систему уравнений (35), (36), (37), относительно коэффициентов пропитки фаз Кпр1 Кпр2, Кпр3, получимHaving solved the system of equations (35), (36), (37), with respect to the phase impregnation coefficients K CR1 K CR2 , K CR3 , we obtain

Figure 00000045
Figure 00000045

Пример. По заявляемому способу осуществлялся контроль пропитки в фазах пропитанной обмотки статоров двигателя типа 4А112М. Обмотка статора, соединенная звездой, пропитывались струйным методом компаундом КП-34, и после пропитки сушились.Example. According to the claimed method, the impregnation in the phases of the impregnated winding of the stators of the motor type 4A112M was monitored. The stator winding connected by a star was impregnated with the KP-34 compound by the jet method and dried after impregnation.

Предварительно перед контролем подготавливали партию образцов компаунда КП-34 по ГОСТ 19007-73, с различными, отличающимися от образца к образцу, степенями высушенности, и у каждого из упомянутых образцов снимали зависимость диэлектрической проницаемости от частоты электромагнитного поля. Снятые зависимости приведены на фиг. 3. Выбирали две частоты измерения: одну частоту f1=1000 Гц, лежащую в дисперсионной области частотной зависимости компаунда КП-34, а вторую частоту f2=10 кГц - в оптической области не отвержденного изоляционного пропиточного состава КП-34. Затем, после выбора двух частоты измерения, используя снятые для образцов частотные зависимости, строили график зависимости (фиг. 4) степени высушенности пропиточного компаунда КП-34 от отношения диэлектрических проницаемостей

Figure 00000046
где εпс(f1) εпс(f2) - диэлектрические проницаемости пропиточного состава, измеренные на частотах f1 и f2 электромагнитного поля соответственно.Previously, before the test, a batch of samples of the KP-34 compound was prepared according to GOST 19007-73, with different degrees of drying, differing from sample to sample, and the dependence of the dielectric constant on the frequency of the electromagnetic field was removed from each of these samples. The recorded dependences are shown in FIG. 3. Two measurement frequencies were selected: one frequency f 1 = 1000 Hz lying in the dispersion region of the frequency dependence of the KP-34 compound, and a second frequency f 2 = 10 kHz in the optical region of the uncured insulating impregnating composition KP-34. Then, after choosing two measurement frequencies, using the frequency dependences taken for the samples, we plotted the dependence (Fig. 4) of the degree of drying of the impregnating compound KP-34 on the ratio of permittivity
Figure 00000046
where ε ps (f 1 ) ε ps (f 2 ) are the dielectric constants of the impregnating composition, measured at frequencies f 1 and f 2 of the electromagnetic field, respectively.

Затем у соответствующих двух фаз непропитанной обмотки измеряли емкости относительно корпуса на двух выбранных частотах Сдп12(f1), Сдп13(f1), Сдп23(f1) и Сдп12(f2), Сдп13(f2), Сдп23(f2). Во всех случаях для каждых двух фаз контролируемой обмотки значения емкости относительно корпуса, измеренные на двух частотах были одинаковыми, т.е. Сдп12(f1)=Сдп12(f2)=Сдп12, Сдп13(f1)=Сдп13(f2)=Сдп13, Сдп23(f1)=Сдп23(f2)=Сдп23. Это указывало на то, что диэлектрические проницаемости эмальизоляции и корпусной изоляции в выбранном диапазоне частот не зависят от частоты. Выявленное равенство послужило основанием для того, чтобы считать, что для всех контролируемых обмоток справедливы равенства: εэ(f1)= εэ(f2)= εэ, εк(f1)= εк(f2)= εк, и Сэкв(f1)=Сэкв(f2)=Сэкв. Однако в общем случае емкости Сдп12(f1)≠Сдп13(f1)≠Сдп23(f1) и Сдп12(f2)≠Сдп13(f2)≠Сдп23(f2) не равны друг другу, так как их величины зависят от того, как уложены витки упомянутых фаз в обмотке, и от не одинаковых значений полостей в пазах. Полученные результаты показали, что для оценки степени отверждения пропиточного состава в каждой из контролируемых обмоток можно использовать формулу (32).Then, the capacities relative to the casing were measured for the corresponding two phases of the non-impregnated winding at two selected frequencies C dp12 (f 1 ), C dp13 (f 1 ), C dp23 (f 1 ) and C dp12 (f 2 ), C dp13 (f 2 ), C dp23 (f 2 ). In all cases, for each two phases of the controlled winding, the capacitance values relative to the case measured at two frequencies were the same, i.e. C dp12 (f 1 ) = C dp12 (f 2 ) = C dp12 , C dp13 (f 1 ) = C dp13 (f 2 ) = C dp13 , C dp23 (f 1 ) = C dp23 (f 2 ) = C dp23 . This indicated that the dielectric constants of enamel insulation and case insulation in the selected frequency range are independent of frequency. The revealed equality served as the basis for believing that for all controlled windings the equalities are valid: ε e (f 1 ) = ε e (f 2 ) = ε e , ε k (f 1 ) = ε k (f 2 ) = ε k , and C eq (f 1 ) = C eq (f 2 ) = C eq . However, in the general case, the capacitances C dp12 (f 1 ) ≠ C dp13 (f 1 ) ≠ C dp23 (f 1 ) and C dp12 (f 2 ) ≠ C dp13 (f 2 ) ≠ C dp23 (f 2 ) are not equal to each other , since their values depend on how the turns of the mentioned phases in the winding are stacked, and on the not identical values of the cavities in the grooves. The results showed that to assess the degree of curing of the impregnating composition in each of the controlled windings, one can use formula (32).

Затем у каждой из двух фаз контролируемой обмотки измеряли на выбранных двух частотах емкости относительно корпуса после пропитки и сушки обмотки Спп12(f1), Спп13(f1), Спп23(f1) и Спп12(f2), Спп13(f2), Спп23(f2) и по результатам измерений вычисляли отношение

Figure 00000047
по формуле
Figure 00000048
где
Figure 00000049
- эквивалентные емкости двух фаз обмотки, складывающиеся из последовательно соединенных емкостей эмали и корпусной изоляции контролируемой обмотки на частотах f1 и f2 электромагнитного поля соответственно, р=36 - количество пазов в магнитном сердечнике, в которые всыпана контролируемая часть обмотки; S=0,5375×10-2 м2 - площадь паза; ε0=8,854187·10-12 электрическая постоянная; ε0=3,85 - диэлектрическая проницаемость эмалевой пленки провода обмотки на частотах f1 и f2 электромагнитного поля; εк=5,92 - диэлектрические проницаемости корпусной изоляции на частотах f1 и f2 электромагнитного поля соответственно; dэ=0,7×10-3 м - толщина эмалевой изоляции провода; dк=1×10-3 м - толщина корпусной изоляции. Расчетная постоянная величина Сэкв, которую использовали для оценки степени отверждения всех контролируемых обмоток, была равнаThen, at each of the two phases of the controlled winding, capacitances were measured at the selected two frequencies relative to the housing after impregnation and drying of the windings C pp12 (f 1 ), C pp13 (f 1 ), C pp23 (f 1 ) and C pp12 (f 2 ), C pp13 (f 2 ), C pp23 (f 2 ) and the ratio was calculated from the measurement results
Figure 00000047
according to the formula
Figure 00000048
Where
Figure 00000049
- equivalent capacities of two phases of the winding, consisting of series-connected containers of enamel and case insulation of the controlled winding at frequencies f 1 and f 2 of the electromagnetic field, respectively, p = 36 is the number of grooves in the magnetic core into which the controlled part of the winding is poured; S = 0.5375 × 10 -2 m 2 - groove area; ε 0 = 8.854187 · 10 -12 electric constant; ε 0 = 3.85 - the dielectric constant of the enamel film of the winding wire at frequencies f 1 and f 2 of the electromagnetic field; ε to = 5.92 - dielectric constant of the insulation at frequencies f 1 and f 2 of the electromagnetic field, respectively; d e = 0.7 × 10 -3 m is the thickness of the enamel insulation of the wire; d to = 1 × 10 -3 m is the thickness of the shell insulation. The calculated constant value of C equiv , which was used to assess the degree of cure of all controlled windings, was equal to

Figure 00000050
Figure 00000050

После чего по вычисленной величине

Figure 00000051
определяли из графика зависимости (фиг. 4) степени высушенности пропиточного состава от отношения диэлектрических проницаемостей
Figure 00000052
степень высушенности пропиточного состава в каждой контролируемой обмотке.Then according to the calculated value
Figure 00000051
was determined from the graph of the dependence (Fig. 4) of the degree of drying of the impregnating composition on the ratio of permittivity
Figure 00000052
the degree of drying of the impregnating composition in each controlled winding.

Figure 00000053
Figure 00000053

Результаты измерений и расчетов сведены в таблицу 1.The results of measurements and calculations are summarized in table 1.

Figure 00000054
Figure 00000054

Как следует из таблицы 1 все три фазы обмотки имеют 4-5 степень высушенности, т.е. являются недосушенными, что является показателем их низкого качества. Поэтому для повышения качества обмоток нужно пересмотреть режимы и время их сушки.As follows from table 1, all three phases of the winding have a 4-5 degree of drying, i.e. are undersized, which is an indicator of their poor quality. Therefore, to improve the quality of the windings, it is necessary to review the modes and time of their drying.

Из графика на фиг. 4 определяем, что

Figure 00000055
что соответствует 5 степени высушенности пропиточного состава. По графикам, приведенным на фиг. 3, находим, что на частоте f2=10 кГц диэлектрическая проницаемость неотвержденого пропиточного состава εп=6,31. Затем по формуле (34) рассчитывали коэффициенты пропитки двух фаз обмотки по заявляемому способу и по способу-прототипу. В способе-прототипе при расчете коэффициентов пропитки фаз диэлектрическая проницаемость отвержденного пропиточного до 7 степени компаунда КП-34 равняется εп=4,2. По формулам (38), (39) и (40) определяли коэффициенты пропитки каждой из трех фаз.From the graph in FIG. 4 we determine that
Figure 00000055
which corresponds to 5 degrees of drying of the impregnating composition. According to the graphs shown in FIG. 3, we find that at a frequency f 2 = 10 kHz, the dielectric constant of the uncured impregnating composition is ε p = 6.31. Then, according to the formula (34), the impregnation coefficients of the two phases of the winding were calculated by the present method and the prototype method. In the prototype method, in calculating the phase impregnation coefficients, the dielectric constant of the cured impregnating compound up to grade 7 of the KP-34 compound is ε p = 4.2. The impregnation coefficients of each of the three phases were determined using formulas (38), (39), and (40).

Результаты контроля внесены в таблицу 2The control results are listed in table 2

Figure 00000056
Figure 00000056

Таким образом, заявляемый способ по сравнению со способом-прототипом, более информативен, так как позволяет дополнительно определить степень отверждения пропиточного состава, чего не позволяет сделать способ-прототип. Заявляемый способ, по сравнению со способом-прототипом имеет также более высокую точность определения коэффициента пропитки обмоток (в примере на 28-30%), что связано возможностью более точного определением диэлектрической проницаемости пропиточного состав в обмотке.Thus, the claimed method in comparison with the prototype method, is more informative, as it allows you to further determine the degree of curing of the impregnating composition, which does not allow to make the prototype method. The inventive method, in comparison with the prototype method also has a higher accuracy in determining the coefficient of impregnation of the windings (in the example of 28-30%), which is due to the possibility of a more accurate determination of the dielectric constant of the impregnating composition in the winding.

Список литературыBibliography

1. Кондратьева Н.Г. и др. Оценка, возможности использования электрической емкости обмотки статоров для контроля качества пропитки статоров электродвигателей низкого напряжения. - Электротехническая промышленность. Серия "Электрические машины", вып. 5/75, 1977.1. Kondratyev N. G. et al. Evaluation, the possibility of using the electric capacity of the stator winding to control the quality of impregnation of the stators of low voltage electric motors. - Electrical industry. Series "Electric Machines", vol. 5/75, 1977.

2. А.с. №1241361. Способ определения коэффициента пропитки обмоток электрических машин / Г.В. Смирнов, Г.Г. Зиновьев. - Опубл. 30.06.86. Бюл. №24. - прототип2. A.S. No. 1241361. The method of determining the coefficient of impregnation of the windings of electric machines / G.V. Smirnov, G.G. Zinoviev. - Publ. 06/30/86. Bull. Number 24. - prototype

3. Материалы лакокрасочные. Метод определения времени и степени высыхания. ГОСТ 19007-73. Госстандарт России.3. Paintwork materials. Method for determining the time and degree of drying. GOST 19007-73. Gosstandart of Russia.

4. Смирнов Г.В. Надежность изоляции обмоток электротехнических изделий. - Томск: Изд-во Том. ун-та. 1990. - стр. 131.4. Smirnov G.V. Reliability of insulation of windings of electrical products. - Tomsk: Publishing house Tom. un-that. 1990. - p. 131.

Claims (1)

Способ определения коэффициента пропитки обмоток электрических машин, характеризующего степень заполнения пропиточным составом полостей обмотки, при котором у каждой обмотки из данной партии измеряют емкости относительно корпуса двух обмотки, до пропитки и после пропитки, после чего по результатам измерений определяют коэффициенты пропитки обмотки, отличающийся тем, что предварительно подготавливают партию образцов пропиточного состава, с различными, отличающимися от образца к образцу, степенями высушенности, и у каждого из упомянутых образцов снимают зависимость диэлектрической проницаемости от частоты электромагнитного поля, по построенным зависимостям выбирают две частоты измерения, одна из которых f1 лежит в дисперсионной области не отвержденного изоляционного пропиточного состава, а другая частота f1 - в оптической области не отвержденного изоляционного пропиточного состава, затем после выбора двух частот измерения строят график зависимости степени высушенности Кс пропиточного состава от отношения диэлектрических проницаемостей
Figure 00000057
где εпс(f1) εпс(f2) - диэлектрические проницаемости пропиточного состава, измеренные на частотах f1 и f2 электромагнитного поля соответственно, затем у каждой из контролируемых обмоток измеряют на выбранных двух частотах емкости двух фаз относительно корпуса до пропитки Сдпij(f1) и Сдпij(f2), и емкости у тех же двух фаз обмоток после их пропитки и сушки Cппij(f1) и Сппij(f2), затем по результатам измерений вычисляют отношение
Figure 00000058

где
Figure 00000059
- эквивалентные емкости последовательно соединенных емкостей эмали и корпусной изоляции контролируемой обмотки на частотах f1 и f2 электромагнитного поля соответственно, p - количество пазов в магнитном сердечнике, в которые всыпана контролируемая часть обмотки; S - площадь паза; ε0=8,854187·10-12 - электрическая постоянная; S - площадь паза; εэ(f1), εэ(f2) - диэлектрические проницаемости эмалевой пленки провода обмотки на частотах f1 и f2 электромагнитного поля соответственно; εк(f1), εк(f2) - диэлектрические проницаемости корпусной изоляции на частотах f1 и f2 электромагнитного поля соответственно; dэ - толщина эмалевой изоляции провода; dк - толщина корпусной изоляции, после чего по вычисленной по результатам измерения величине
Figure 00000060
из графика зависимости степени высушенности пропиточного состава от указанной величины определяют степень высушенности Кс пропиточного состава в каждой контролируемой обмотке, и используя значение величины Кс определяют значения величин lg εпс(f1) или lg εпс(f2) по графикам зависимости диэлектрической проницаемости от частоты электромагнитного поля, снятых для упомянутых образцов, имеющих различные степени высушенности, после чего по результатам измерений емкостей на любой из упомянутых частот определяют коэффициент пропитки каждых двух фаз Кпрkj по формулам
Figure 00000061

где k, j - номера фаз обмоток, принимающих значения k=1 или 2, j=2 или 3; i=1, 2 - индекс, характеризующий частоту измерения,
Figure 00000062
- эквивалентная емкость последовательно соединенных емкостей эмали и корпусной изоляции двух фаз обмотки, p - количество пазов в магнитном сердечнике; S - площадь паза; ε0=8,854187·10-12 - электрическая постоянная; S - площадь паза; εэ(fi) - диэлектрическая проницаемость эмалевой пленки провода обмотки; εк(fi) - диэлектрическая проницаемость корпусной изоляции dэ - толщина эмалевой изоляции провода; dк - толщина корпусной изоляции провода, после чего определяют коэффициенты пропитки каждой фазы обмотки по формулам
Figure 00000063

где Кпр1, Кпр2, Кпр3 - коэффициенты пропитки 1-й, 2-й, 3-й фазы соответственно. A method for determining the coefficient of impregnation of the windings of electric machines, which characterizes the degree of filling with the impregnating composition of the cavity of the winding, in which each winding from a given batch measures capacitance relative to the housing of the two windings, before impregnation and after impregnation, after which the winding impregnation coefficients are determined from the measurements, characterized in that pre-prepare a batch of samples of the impregnating composition, with different degrees of drying, different from sample to sample, and for each of which I mention of these samples, the dependence of the dielectric constant on the frequency of the electromagnetic field is removed, according to the constructed dependencies, two measurement frequencies are selected, one of which f 1 lies in the dispersion region of the uncured insulation composition, and the other frequency f 1 lies in the optical region of the uncured insulation composition, then after choosing two measurement frequencies, a graph of the degree of drying K with the impregnating composition on the ratio of dielectric constants is built
Figure 00000057
where ε ps (f 1 ) ε ps (f 2 ) are the dielectric constants of the impregnating composition, measured at the frequencies f 1 and f 2 of the electromagnetic field, respectively, then the capacitance of two phases relative to the housing is measured at the selected two frequencies at the selected two frequencies dpij (f 1 ) and C dpij (f 2 ), and the capacitance of the same two phases of the windings after they are soaked and dried, C ppij (f 1 ) and C ppij (f 2 ), then the ratio is calculated from the measurement results
Figure 00000058

Where
Figure 00000059
- equivalent capacities of series-connected capacitors of enamel and case insulation of the controlled winding at frequencies f 1 and f 2 of the electromagnetic field, respectively, p is the number of grooves in the magnetic core into which the controlled part of the winding is poured; S is the area of the groove; ε 0 = 8.854187 · 10 -12 is the electric constant; S is the area of the groove; ε e (f 1 ), ε e (f 2 ) - dielectric constant of the enamel film of the winding wire at frequencies f 1 and f 2 of the electromagnetic field, respectively; ε to (f 1 ), ε to (f 2 ) - dielectric permittivity of the casing insulation at frequencies f 1 and f 2 of the electromagnetic field, respectively; d e - the thickness of the enamel insulation of the wire; d to - the thickness of the shell insulation, and then calculated according to the measurement results
Figure 00000060
from the graph of the dependence of the degree of drying of the impregnating composition on the specified value, determine the degree of drying K from the impregnating composition in each controlled winding, and using the value of the value of K c determine the values of log ε ps (f 1 ) or log ε ps (f 2 ) from the dependences of the dielectric the permeability of the frequency of the electromagnetic field, taken for the said samples having various degrees of drying, after which the impregnation coefficient of each of the two phases K prkj by the formulas
Figure 00000061

where k, j are the phase numbers of the windings, taking values k = 1 or 2, j = 2 or 3; i = 1, 2 - index characterizing the measurement frequency,
Figure 00000062
- equivalent capacity of series-connected containers of enamel and case insulation of two phases of the winding, p is the number of grooves in the magnetic core; S is the area of the groove; ε 0 = 8.854187 · 10 -12 is the electric constant; S is the area of the groove; ε e (f i ) is the dielectric constant of the enamel film of the winding wire; ε to (f i ) is the dielectric constant of the housing insulation d e is the thickness of the enamel insulation of the wire; d to - the thickness of the housing insulation of the wire, and then determine the coefficients of impregnation of each phase of the winding according to the formulas
Figure 00000063

where K CR1 , K CR2 , K CR3 - the coefficients of impregnation of the 1st, 2nd, 3rd phase, respectively.
RU2014109453/07A 2014-03-12 2014-03-12 Method for determination of impregnation coefficient for electrical machines coils RU2560714C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014109453/07A RU2560714C1 (en) 2014-03-12 2014-03-12 Method for determination of impregnation coefficient for electrical machines coils

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014109453/07A RU2560714C1 (en) 2014-03-12 2014-03-12 Method for determination of impregnation coefficient for electrical machines coils

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2560714C1 true RU2560714C1 (en) 2015-08-20

Family

ID=53880797

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014109453/07A RU2560714C1 (en) 2014-03-12 2014-03-12 Method for determination of impregnation coefficient for electrical machines coils

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2560714C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2557392A1 (en) * 1983-12-21 1985-06-28 Gen Electric METHOD FOR PROCESSING WINDINGS OF A DYNAMOELECTRIC MACHINE MAGNETIC CIRCUIT AND METHOD FOR MANUFACTURING AND PROCESSING A LACHE SPINNING MAGNETIC CIRCUIT
SU1241361A1 (en) * 1983-06-24 1986-06-30 Томский Институт Автоматизированных Систем Управления И Радиоэлектроники Method of determining impregnation factor of windings
SU1260800A1 (en) * 1985-04-23 1986-09-30 Томский Институт Автоматизированных Систем Управления И Радиоэлектроники Method for checking quality of impregnation of electrical article windings
US5149483A (en) * 1991-02-26 1992-09-22 Sundstrand Corporation Method of resin impregnating electric machinery
RU2467452C1 (en) * 2011-04-01 2012-11-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) Method to impregnate windings of electrical appliances
RU2503116C1 (en) * 2012-05-30 2013-12-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники Method to control quality of impregnation of windings in electrical items

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1241361A1 (en) * 1983-06-24 1986-06-30 Томский Институт Автоматизированных Систем Управления И Радиоэлектроники Method of determining impregnation factor of windings
FR2557392A1 (en) * 1983-12-21 1985-06-28 Gen Electric METHOD FOR PROCESSING WINDINGS OF A DYNAMOELECTRIC MACHINE MAGNETIC CIRCUIT AND METHOD FOR MANUFACTURING AND PROCESSING A LACHE SPINNING MAGNETIC CIRCUIT
SU1260800A1 (en) * 1985-04-23 1986-09-30 Томский Институт Автоматизированных Систем Управления И Радиоэлектроники Method for checking quality of impregnation of electrical article windings
US5149483A (en) * 1991-02-26 1992-09-22 Sundstrand Corporation Method of resin impregnating electric machinery
RU2467452C1 (en) * 2011-04-01 2012-11-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) Method to impregnate windings of electrical appliances
RU2503116C1 (en) * 2012-05-30 2013-12-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники Method to control quality of impregnation of windings in electrical items

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Koch et al. Analysis of dielectric response measurements for condition assessment of oil-paper transformer insulation
Bagheri et al. Influence of temperature and moisture content on frequency response analysis of transformer winding
Lutz et al. Influence of absorbed water on volume resistivity of epoxy resin insulators
Baral et al. Prediction of moisture present in cellulosic part of power transformer insulation using transfer function of modified Debye model
CN101341396A (en) Method for judging varnish impregnation state
Werelius et al. Dielectric frequency response measurements and dissipation factor temperature dependence
Smith et al. A dielectric frequency response model to evaluate the moisture content within an oil impregnated paper condenser bushing
RU2560714C1 (en) Method for determination of impregnation coefficient for electrical machines coils
Pradhan et al. Determination of optimized slope of triangular excitation for condition assessment of oil-paper insulation by frequency domain spectroscopy
Pérez-Rosa et al. Dielectric response of the oil-paper insulation system in nanofluid-based transformers
RU2516276C1 (en) Method for control of impregnated insulation hardening for windings of electric products
Erdogan et al. A comparative analysis of partial discharge in 13 combined insulation structures of 11 materials used in cast-resin dry-type transformers
Pradhan et al. Estimation of dielectric dissipation factor of cellulosic parts in oil-paper insulation by frequency domain spectroscopy
WO2015040656A1 (en) Water-tree resistance evaluation method, insulation design method, and rotary electric machine
Grasso et al. Impedance spectroscopy of pure water in the 0.01 Hz to 100 kHz range
Pradhan et al. Time growing frequency sweep signal based insulation condition monitoring in frequency domain spectroscopy
Palchykov Determination of the effective permittivity of a heterogeneous material
Geißler et al. Analysis of frequency domain spectroscopy measurements on power transformers by the use of a Finite Element based model
RU2510771C1 (en) Method for determination of impregnation coefficient for electrical machines coils
SU1709470A1 (en) Method of determining the coefficient of impregnating electric machine windings with curable resin
SU1241361A1 (en) Method of determining impregnation factor of windings
Smith et al. A variable frequency model of a transformer bushing with localised moisture content
RU2503116C1 (en) Method to control quality of impregnation of windings in electrical items
Taylor Measured and modeled capacitance, loss and harmonics in stator insulation with nonlinear stress control
Fofana et al. Low temperature and moisture effects on oil-paper insulation dielectric response in frequency domain

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170313