Влияние дефектов в межвитковой изоляции на ее стойкость к эксплуатационным нагрузкам, характерным для энергоэффективных способов управления электротехническим оборудованием

Abstract

Актуальность работы определяется необходимостью изучения залечиваемости пропиткой сквозных повреждений в межвитковой изоляции низковольтных обмоток частотно-регулируемых электроприводов. Цель работы. Исследовать влияние электротепловых нагрузок, возникающих при энергоэффективных способах управления электроприводом, на среднее время до пробоя элементов витковой изоляции низковольтных обмоток электрических машин. Метод исследования. Испытания на физических образцах низковольтной межвитковой изоляции обмоток частотно-регулируемого привода. Результаты. Применение энергоэффективных систем управления электрическим приводом, построенным на базе широтно-импульсной модуляции, резко повысило уровень эксплуатационных электрических нагрузок. Преобладающим для подобных систем стал электротепловой характер старения изоляции. В этом случае особое внимание следует уделить дефектности изоляции обмоточных проводов. В работе проведено определение среднего времени до пробоя скруток с искусственно нанесенными дефектами при действии температуры и высокочастотного модулированного напряжения. Испытания проводились на материалах короностойкого исполнения: провод ПЭТД2К-180 и пропиточный лак КО-916К. Отмечено, что наличие дефектов даже на одном витке приводит к значительному снижению среднего времени до пробоя системы «пропиточный состав - эмалевая изоляция». Для ряда случаев установлено: межвитковое замыкание возможно на расстояниях, превышающих предельное значение для обычных условий эксплуатации. При ужесточенных электротепловых нагрузках на изоляцию обмоток, характерных для широтно-импульсной модуляции, пропитка может не обеспечить необходимого «залечивания» сквозных повреждений в эмалевой изоляции. Рекомендуется для обмоток современных частотно-регулируемых приводов применять только короностойкие электроизоляционные материалы, прежде всего обмоточные провода с минимальной дефектностью изоляции.

The relevance of the work is determined by the need to study the healing impregnated through damages to interturn insulation of low-voltage windings of variable frequency drives. The objective of the work: to investigate the effect of electrothermal stresses arising from variable frequency drive systems on the average time before the breakdown of electric insulation of low-voltage windings of electric machines. The method of research: testing low-voltage interturn insulation of windings of the variable frequency drive (VFD) on physical samples. Results. The authors found out that the use of VFD control systems based on the pulse-width modulation increased the level of operating electrical loads. It was also discovered that the electro-thermal character of insulation aging dominates. In this case, special attention should be paid to the presence of defects in the insulation of the wires. The definition of the average time to breakdown twists with marked defects under the influence of temperature and high-frequency modulated voltage was made in this work. For the tests used the corona resistance materials: wire PETD2K 180 and varnish KO-916K. Even the presence of defects on one turn leads to significant re duction of the average time to the breakdown of the system «varnish - winding wire». For a number of cases it was discovered the interturn closure is possible at distances exceeding the limit for normal operating conditions. For more severe electric loads on the winding insulation characteristic of the pulse-width modulation (PWM), the impregnation might not provide the required «healing» through damages in enamel insulation. For windings of modern variable-speed drives it is recommended to use only corona resistant materials, winding wires with minimum insulation defects in particular.