Устройство для определения стойкости изоляции эмалированных проводов к коронным разрядам
Владельцы патента RU 2630549:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (RU)
Изобретение относится к кабельной технике. Сущность: устройство содержит термошкаф, в котором размещен испытуемый образец в виде стандартной скрутки эмалированного провода, один конец которого и термошкаф заземлены. Источник питания соединен с автоматом защиты, который через счетчик времени наработки соединен с процессорным модулем, который соединен с трансформатором, который заземлен. Высоковольтный вывод трансформатора подсоединен к другому концу испытуемого образца эмалированного провода. Технический результат: упрощение аппаратурной реализации. 1 ил., 1 табл.
Изобретение относится к кабельной технике и может быть использовано в электромашиностроении, в производстве трансформаторов, в сфере производства и применения обмоточных проводов.
Известно устройство для определения стойкости изоляции эмалированных проводов к поверхностным разрядам (RU 2491565, МПК G01R 31/12, опубл. 27.12.2013 г.), которое содержит аппарат испытаний, соединенный с испытательным блоком. Испытательный блок представляет собой ванну из диэлектрического материала, в которой параллельно дну размещен металлический плоский электрод, например, из бронзы и насыпана стальная дробь. В противоположных боковых стенках ванны выполнены отверстия для размещения и фиксации образца испытуемого провода. Диаметр отверстий составляет 1,5-2,5 диаметра провода. Отверстия в боковых стенках ванны выполнены на расстоянии не менее 10 мм от слоя дроби для предотвращения ее высыпания. Слой дроби в ванне покрывает испытуемый образец провода. Диаметр дроби не более двойного диаметра провода. Металлический электрод подсоединен к аппарату испытаний. Испытуемый образец провода заземлен. Размеры ванны достаточны для размещения прямой полностью погруженной испытуемой части образца провода длиной не менее 125 мм в дробь (согласно ГОСТ 14340.7-74). На испытуемую часть каждого образца провода воздействуют переменным напряжением от 4 до 5 кВ через металлический плоский электрод. О стойкости изоляции судят по времени от подачи напряжения до пробоя изоляции испытуемой части каждого образца провода, сравнивая значения времени для разных образцов провода.
Недостатком этого устройства является то, что на образец провода воздействуют поверхностные разряды, не приводящие к появлению стабильного светящегося коронного разряда. Не всегда видна разница в стойкости для проводов различных марок, что не позволяет точно определить способность изоляции эмалированных проводов выдерживать действие коронных разрядов. Испытания проводят при комнатной температуре, что не соответствует условиям эксплуатации изоляции эмалированных проводов реальных обмоток.
Известно устройство для определения стойкости изоляции эмалированных проводов к коронным разрядам (US 6051980 A, МПК7 G01R 31/08, G01R 31/06, G01R 31/12, опубл. 18.04.2000 г.), выбранное в качестве прототипа, содержащее компьютер, соединенный с триггером, который подключен к генератору импульсов, состоящему из силовых полупроводниковых транзисторов с изолированным затвором. Генератора импульсов подключен к образцу, который помещен в термошкаф. Образец представляет собой стандартную скрутку эмалированного провода, один конец которой присоединен к выходу генератора импульса, второй заземлен. Образец соединен с измерителем тока, к которому последовательно подключены выпрямитель, преобразователь сигнала из аналоговой формы в цифровую и компьютер. Триггер соединен с блоком контроля параметров сигнала, который подключен к выпрямителю, который подключен к преобразователю сигнала из аналоговой формы в цифровую.
Недостатком такого устройства является сложность аппаратурной реализации, длительность и трудоемкость проведения эксперимента, что ограничивает область его использования. В качестве источника электрических воздействий используют силовые полупроводниковые транзисторы с изолированным затвором, что не позволяет получать высокие значения испытательных напряжений.
Задачей изобретения является создание устройства для определения стойкости к коронным разрядам изоляции эмалированных обмоточных проводов.
Предложенное устройство для определения стойкости изоляции эмалированных проводов к коронным разрядам, так же как в прототипе, содержит термошкаф, в котором размещен испытуемый образец в виде стандартной скрутки эмалированного провода, один конец которого и термошкаф заземлены.
Согласно изобретению источник питания соединен с автоматом защиты, который через счетчик времени наработки соединен с процессорным модулем, который соединен с трансформатором, который заземлен. Высоковольтный вывод трансформатора подсоединен к другому концу испытуемого образца эмалированного провода.
Технический результат достигается упрощением аппаратурной реализации устройства, обеспечивающего создание условий испытаний, аналогичных условиям работы реальных обмоток в частотно-регулируемом электроприводе.
На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для определения стойкости изоляции эмалированных проводов к коронным разрядам.
В таблице 1 приведены результаты определения среднего время до пробоя скруток из эмалированного провода.
Устройство для определения стойкости изоляции эмалированных проводов к коронным разрядам содержит источник питания 1 (ИП), соединенный с автоматом защиты 2 (АЗ), который через счетчик времени наработки 3 (СВН) соединен с процессорным модулем 4 (ПМ), который соединен с трансформатором 5 (Т), который заземлен. Высоковольтный вывод трансформатора 5 (Т) подсоединен к одному концу испытуемого образца эмалированного провода 6, помещенного в термошкаф 7. Другой конец образца эмалированного провода 6 и термошкаф 7 заземлены.
Испытуемый образец эмалированного провода 6 представляет собой скрутку провода с рабочей зоной 125 мм (согласно ГОСТ 14340.7-74). В качестве источника питания 1 (ИП) может быть использован типовой блок питания, например, RS-150-48. Автомат защиты 2 (АЗ) - типовое устройство, например, А0802Х-1А. В качестве счетчика времени наработки 3 (СВН) может быть использован секундомер СОПРпр-2а. Процессорный модуль 4 (ПМ) - типовое устройство, например, SSTM32-H103. В качестве трансформатора 5 (Т) может быть использован типовой трансформатор напряжения, например, МП2000НМ. Стерилизатор воздушный ГП-20 СПУ использован в качестве термошкафа 7.
Испытуемый образец эмалированного провода 6 помещают в термошкаф 7. Один конец испытуемого образца эмалированного провода 6 подсоединяют к выводу трансформатора 5 (Т), второй заземляют. Термошкаф 7 с размещенным испытуемым образцом эмалированного провода 6 закрывают и нагревают до температуры, соответствующей классу нагревостойкости испытуемого эмалированного провода. При достижении требуемой температуры включают источник питания 1 (ИП) и через автомат защиты 2 (АЗ) запускают счетчик времени наработки 3 (СВН) и подают напряжение Uпит=48 В на процессорный модуль 4 (ПМ). С процессорного модуля 4 (ПМ) вырабатывают импульсный сигнал, который усиливают трансформатором 5 (Т) до амплитуды Ua=±1200 В. С высоковольтного вывода трансформатора 5 (Т) импульсный сигнал подают на испытуемый образец эмалированного провода 6 в термошкафу 7, тем самым создают среду действия коронных разрядов по изоляции испытуемого образца. Счет времени продолжают пока на счетчик времени наработки 3 (СВН) поступает напряжение управления 48 В. Пороговый уровень автомата защиты 2 (АЗ) выбирают таким образом, что при пробое образца эмалированного провода 6 в цепи питания увеличивается потребляемый ток и автомат защиты 2 (АЗ) разрывает цепь. Испытания прекращают и отключают счетчик времени наработки 3 (СВН). При таких условиях величина напряженности электрического поля на испытуемом образце достаточна для появления коронного разряда, подобного разряду, возникающему между витками реальной обмотки частотно-регулируемого привода (Wai Fung Choi, Cheng E., Wong P. Voltage and Pulse Endurance Test of New Generation wire CORONA-R™ developed by P. Leo - BCwire® // 2nd International Conference on Power Electronics Systems and Applications, 2006).
Коронные разряды постепенно разрушают изоляцию испытуемого образца эмалированного провода 6 и приводят к ее пробою. С помощью счетчика времени наработки 3 (СВН) регистрируют время до пробоя эмалевой изоляции провода. При испытаниях фиксируют время от момента подачи высокого напряжения до пробоя изоляции провода испытуемого образца эмалированного провода 6.
Устройство должно быть смонтировано в специальном помещении, приспособленном для работы с высокими напряжениями и снабженном специальным ограждением в соответствии с «Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей» (ПТЭ) и «Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей» (ПТБ), утвержденными Госэнергонадзором.
Для испытаний использовали провода марок ПЭТД-180, ПЭТД2-К-180, ПЭТ-155, ПЭЭА-155. При испытаниях выбрали провода близкого диаметра 0,9-1,05 мм.
Провели определение времени до пробоя изоляции эмалированных проводов в условиях воздействия коронных разрядов при приложении к образцам высокочастотного модулированного сигнала. Результаты определения стойкости эмалированных проводов к коронным разрядам приведены в таблице 1.
По результатам испытания видно, что среднее время до пробоя проводов короностойкого исполнения в несколько раз превышает среднее до пробоя других эмалированных проводов.
Устройство позволяет быстро без использования дорогостоящего оборудования осуществить оценку стойкости изоляции эмалированных проводов к воздействию коронных разрядов. Полученные результаты наглядно демонстрируют возможность сравнительной оценки стойкости изоляции эмалированных проводов к действию коронных разрядов по времени до пробоя изоляции провода.
Устройство для определения стойкости изоляции эмалированных проводов к коронным разрядам, содержащее термошкаф, в котором размещен испытуемый образец в виде стандартной скрутки эмалированного провода, один конец которого и термошкаф заземлены, отличающееся тем, что источник питания соединен с автоматом защиты, который через счетчик времени наработки соединен с процессорным модулем, который соединен с трансформатором, который заземлен, при этом высоковольтный вывод трансформатора подсоединен к другому концу испытуемого образца эмалированного провода.
