Порядок розрахунку надійності виткової ізоляції всипних обмоток

Середнє значення пробивної напруги ушкодженої ізоляції одиничного проводу та пари провідників при збіганні дефектів U₁, U₂, кВ:

для емальпроводів

U₁ = 0.165 · d_із + 0.445; U₂ = 1.8 · U₁;

для проводів з волокнистою ізоляцією

U₁ = 0.148 · d_із + 0.339; U₂ = 2 · U₁.

Середньоквадратичне відхилення пробивних напруг дефектної ізоляції одиничного проводу та пари провідників (при збіганні дефектів):

для емальпроводів

σ₁ = 0.179 · d_із + 0.143; σ ₂ = 1.41 · σ ₁;

для проводів з волокнистою ізоляцією

σ ₁ = 0.088 · d_із + 0.069; σ ₂ = 1.41 · σ ₁.

Дефектність ізоляції одиничного зразка проводу довжиною l_зраз після укладення обмотки q₁:

де - число зразків проводу, пробитих напругою U₁+3·σ₁,

- сумарне число зразків, підданих випробуванню.

Площа ізоляції проводу, випробувана на дефектність S_випр, мм²:

S_випр = 2 · r_випр· l_зраз.

Якщо π · d_із ≤ 2 · r_випр, необхідно рахувати за наступною формулою:

S_випр = π · d_із · l_зраз.

Радіус елементарної частки в межах якої пробивна напруга двошарової дефектної не виходить за межи U₂ + 3·σ₂, мм:

.

Число елементарних ділянок, які містяться на ділянці ізоляції, площею S_випр:

.

Середнє число ушкоджень (α) на випробувальній площині ізоляції зразка проводу довжиною l_зраз:

.

Вірогідність ушкоджень елементарної ділянки ізоляції проводу:

.

Теоретично максимально можливий діаметр дротів, які можна укласти в паз, при збереженні числа провідників, що дорівнює розрахунковому d_{із max}, мм:

.

Середня відстань між неізольованими провідниками в пазу, мм:

.

Число дротів, що знаходяться у зовнішньому шарі секції (по периметру секції):

Число дротів, що знаходяться у внутрішніх шарах секції:

.

Число елементарних ділянок пар провідників в обмотці двигуна N:

N = [ n_випр · K · (S_зовн +1.5· S_вн -1.5) · l_w · Z ] / l_зраз.

Середній діаметр ізольованого проводу після просочення d_п, мм:

,

де d_пі – визначається за даними таблиці 4.1.

 

Таблиця 4.1 – Результати вимірів діаметра ізольованого проводу (стовпчики 2,3,4) та випробувань на пробій (стовпчики 5,6,7,8)

№	Можливі діаметри проводів dп , мм	Діаметри проводів для випробувань dпі , мм	Кількість випробувань nі	Діапазон випробувальних напруг Uдп, кВ	Випробувальна напруга Uдпі, кВ	Максимальна напруга Uпіmax, кВ	Кількість випробувань nі
	1.2-1.21	1.2		0-0.4
	1.21-1.22	1.21		0.4-0.8	0.4	0.565
	1.22-1.23	1.22		0.8-1.2	0.8	1.131
	1.23-1.24	1.23		1.2-1.6	1.2	1.697
	1.24-1.25	1.24		1.6-2	1.6	2.262
	1.25-1.26	1.25		2-2.4		2.828
	1.26-1.27	1.26		2.4-2.8	2.4	3.394
	1.27-1.28	1.27		2.8-3.2	2.8	3.959
	1.28-1.29	1.28		3.2-3.6	3.2	4.525
	1.29-1.3	1.29		-	-	-	-
	1.3-1.31	1.30		-	-	-	-
	1.31-1.32	1.31		-	-	-	-
	1.32-1.33	1.32		-	-	-	-
	1.33-1.34	1.33		-	-	-	-
	1.34-1.35	1.34		-	-	-	-
	1.35-1.36	1.35		-	-	-	-

Середня пробивна напруга просочуючого составу в місці ушкодження ізоляції проводу U_п, кВ:

,

де U_п – визначається за даними таблиці 4.1.

Середня електрична тривкість просочуючого составу в місці пошкодження ізоляції проводу E_п, кВ/мм:

E_п=2 · U_п /(d_п – d_r).

Середня частка об’єму просочуючого составу між провідниками в місці пошкодження ізоляції:

V_п=(d_із – d_r)/ X_пр

Середня електрична міцність проміжку між двома ушкодженими провідниками після просочення E_пр, кВ/мм:

E_пр= E_п · V_п .

Параметр показникового закону розподілу пробивної напруги між двома ушкодженими провідниками λ, 1/кВ:

λ=1/(E_пр · X_пр).

Число вмикань двигуна за розрахунковий період часу ν:

ν = f_вмик · t_розр.

Амплітудне значення фазної напруги з урахуванням комутаційних перенапруг за ν вмикань двигуна U_ф.пнν, кВ:

U_ф.пнν=(ln ν + 0.7)/2.25.

Амплітудне значення напруги, яка приходиться на одну секцію фази, з урахуванням комутаційних перенапруг за ν вмикань двигуна U_сν, кВ:

U_сν= U_ф.пнν /n_c.

Ймовірність пробою елементарної ділянки ізоляції пробою елементарної ділянки ізоляції двох провідників, які мали пошкодження до просочення за час t_розр – q(U_сν):

.

Значення визначаються за таблицею додатка Б.

Інтеграл - визначається чисельним методом за формулою Сімпсона; U – поточне значення напруги.

Оцінка надійності виткової ізоляції всипної обмотки в залежності від числа вмикань двигуна:

R_bv = [1- q(U_cν)]^N.

 

4.3 Контрольні запитання

 

1 Типи обмоток асинхронних двигунів.

2 Математична модель надійності обертових електричних машин.

3 Обчислення інтегралів чисельним методом (формула Сімпсона)..

4 Основні критерії надійності виткової ізоляції, які необхідно визначити для оцінки електричної міцності ізоляції обертових машин.

 

Зміст звіту

 

- Розрахунок надійності виткової ізоляції всипної обмотки

- Висновки

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №5

КОНТРОЛЬ НАДІЙНОСТІ

Мета: ознайомитися з методами контролю надійності партій виробів; розрахувати надійність партії виробів одним з методів статистичного контролю надійності.

 

Загальні відомості

Контроль надійності

Контроль надійності має своєю метою перевірити гіпотезу про те, що надійність не нижче встановленого рівня. При цьому кінцевим результатом, як правило, є одне із двох рішень: прийняти партію, ураховуючи надійність виробів задовільною, або забракувати контрольовану партію виробів як ненадійну.

Тому що контроль надійності виробляється на основі випробувань вибірки, то при прийнятті рішень можливі два види помилок:

а) помилка першого роду — коли добра партія бракується;

6) помилка другого роду — коли погана партія приймається.

Імовірність помилки першого роду називається ризиком постачальника й позначається буквою a. Імовірність помилки другого роду називається ризиком замовника й позначається буквою b.

Існують три основних статистичних методи контролю надійності:

- метод однократної вибірки (одиничний контроль),

- метод дворазової вибірки (подвійний контроль),

- послідовний метод.

Кожний із цих методів має свої переваги та недоліки, і може бути оптимальним у тому або іншому конкретному випадку.

Контроль за методом однократної вибірки легше планується та здійснюється. Однак це найменш економічний метод, тому що він вимагає щодо великого обсягу контролю, особливо для партій з високою або низькою надійністю.

Контроль за методом дворазової вибірки більше економічний, ніж одиничний. Його головна перевага проявляється лише при контролі більших партій з дуже низкою або дуже високою надійністю. При проміжному рівні надійності немає виграшу у необхідному обсязі вибірки. Розрахунки, пов'язані зі здійсненням подвійного контролю, більш складні, ніж при одиничному контролі. Крім того, збільшується час, необхідний для контролю. Тому метод дворазової вибірки застосовується для цілей контролю надійності вкрай рідко.

Самим економічним методом контролю надійності є послідовний метод. Середній обсяг вибірки звичайно становить 50-65% обсягу при одиничному контролі для партій з високою надійністю. Технічне здійснення послідовного контролю не пов'язане з якими-небудь труднощами. Єдиний недолік цього методу полягає у більшому часі контролю, ніж при попередніх методах. Однак цей недолік можна звести до мінімуму раціональною організацією випробувань.

У зв'язку з тим, що у практиці контролю надійності користуються головним чином одиничним та послідовним методами, розглянемо лише ці два методи.

Сукупність умов випробувань контрольованих виробів та правил прийняття рішень називається планом контролю. Під сукупністю умов випробувань розуміються умови бракування й приймання, задані значень a та b, установлений обсяг випробувань та ін. Правила прийняття рішень визначаються методами контролю, тому що число сполучень різних умов випробувань і правил прийняття рішень може бути значним, та й кількість різних планів досить велике.

По цільовому призначенню плани статистичного контролю надійності можна розділити на дві групи:

- плани контролю ймовірності відмови (ймовірності безвідмовної роботи) або числа дефектних виробів у партії;

- плани контролю рівня параметрів законів розподілу відмов.