Способ контроля качества пропитки и устройство для его осуществления

(51) 5 СПИ СВИДЕТ К АВТОРСКО ТВ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(71) Томский институт автоматизированныхсистем управления и радиоэлектроники(56) Авторское свидетельство СССРЯ 868511, кл, О 01 М 25/20, 1980,Авторское свидетельство СССРВ 1302212, кл, 6 01 В 27/22,1987.Барэмба К,Н. и др. Сушка и компаундирование обмотки электрических машин, М.;Энергия, 1967, с. 105.Авторское свидетельство СССРЙ. 1406471, кл. 6 01 М 27/22, 1987.(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПРОПИТКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Использование: область испытаний сприменением электротепловых средств.Сущность изобретения: для определениякоэффициентов пропитки Кки и Кцв прикорпусных, межвитковых полостей изоляциидостаточно произвести измерения напряжений 01 П и О 2 п соответственно в моментподачи стабилизированного тока 1 о в обмотку и по истечении времени 11 и емкости обмотки относительно статора на двухчастотах 11 и 12 после пропитки и сушки Свп 1и Спл 2. Частота б 1 и 12 выбираются априорноиз частотной зависимости диэлектрическойпроницаемости 2 пропиточного изоляционного состава в отвержденном состоянии,первая из которых лежит в квазистационарной области, а вторая - в оптической области, Одну, произвольно выбранну 1 о изпартии контролируемых обмоток с измеренной емкостью относительно корпуса до пропитки Сдп 1, Сдп 2, погружают в пропиточную жидкость с известной диэлектрической проницаемостью е 1 (11), е 1 (12) на соответствующих частотах, выдерживают до полного заполнения и измеряют емкость относительно корпуса Спп 1, Спп 2, По результатам измерений определяют коэффициенты пропитки Ки и К. Устройство, с помощью которого осуществляется данный способ, содержит генератор частот, синхронизатор, стабилизатор тока, блок компенсации, блок вычислительный, последовательно соединенные измерительный усилитель, синхронный детектор, аналого-цифровой преобразователь, преобразователь кода, блок сопряжения, блок управления, причем первый и второй выходы генератора частот подключены соответственно к первому и второму выводам обмотки контролируемого изделия, корпус последнего соединен с входом измерительного усилителя, третий выход генератора частот подключен к управляющему входу синхронного детектора, Первый и второй выходы синхронизатора подключены соответственно к второму и запускающему входам блока управления, третий вход синхронизатора соединен с входом стабилизатора тока, выход последнего соединен с входом генератора частот и входом блока компенсации, выход блока компенсации подключен к измерительному входу АЦП, запускающий вход последнего соединен с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен с управля 1 ощим входом генератора частот, вычислительный блок подключен к информационномувыходу блока сопряжения. 2 с, и. ф-лы, 7 ил, 1 табл,проходить от генератора 13 импульсы стабильной частоты(фиг,5, эп. к). Эти импульсыпоступают в счетчик 15 и через него в дешифратор 16, Одновременно с этим по переднему фронту сигнала с ЯЯ-триггера 23срабатывает формирователь 18, по которому блок 8 управления запускает АЦП(фиг,5. эп, м) на третье измерение и запись впамять блока 7 вычислительного. Напрякейие с обмотки 12 поступает на вход АЦПчерез блок 11 компенсации, который включает в себя сумматор 30 и источник 32 опорного напряжения с полярностью,противоположной полярности напряженияНа ОбмотКЕ. ПОСКОЛЬКУ цоп = О Йн 20, ГДЕ Вл 20- номинальное сопротивление обмотки прио20 С, то на выходе сумматора в начальныймомент разогрева обмотки напряжениеблизко к нулю, а затем по мере разогреваобмотки изменяется в соответствии с эп, 0 20фиг, 5, По истечении заданного интервалавремени 12, которое определяется положением переключателя 17 на выходе дешифратора 16, по сигналу с выхода дешифратора16 формируется импульс, по которому блок 2"-8 управления запускает АЦПна четвертоеизмерение и запись в память блока 7 вычислительного.По окончании четвертого измерения формируется импульс начальнойустановки (фиг. 5, эп. л), 30Таким образом, по измеренным и записанным в память величинам Сип и Спп 2, Цпи 02 о блока 7 вычислительного, автоматически вычисляются коэффициенты пропиткиКки и Кмв по соответствующим выражениям 35и (5).Вследствие того, что для определенияКки и Кив все измерения в заявляемом способе и устройстве проводятся только надобмоткой после ее пропитки и сушки, то по 40сравнению с прототипом трудоемкость контроля снижается более чем в 2 раза (см. актиспытаний).Пример конкретного применения,Производилось определение коэффициентов пропитки Кмо и Кки обмоток статоровэлектродвигателей 4 А 112 М 4 в количестве 10штук, Измерялись емкости обмоток относительно корпуса на частотах 1 = 1000 Гц и Г 2 =800 кГц, а также напряжения Ои и 02 п заявляемым устройством (фиг. 4),В устройстве используется стандартный микрокалькулятор МК, Генераторчастот, измерительный усилитель, которыйсобран на операционном усилителе, включенном по схеме усилителя тока (см. там же),синхронный детектор, представляет собойдва ключа на полевых транзисторах - выполнены на основе известных схем. Примерсовокупности данных блоков (см, фиг, 7) обеспечивает измерение величины емкости контролируемой обмотки с погрешностью не более+ 0,1 о и разрешающей способностью 0,1 пф. Столь высокие характеристики достигнуты благодаря точной компенсации начальной емкости входного щупа и соединительных кабелей и применению синхронного детектирования. АЦП выполнен на известных элементах по известной схеме, Преобразователь двоичного кода в двоичнодесятичной последовательно-параллельный код, блок сопряжения, блок управления (фиг, 6) выполнены также по известным схемам, на основе известных элементов: дешифраторов, мультивибраторов, счетчиков, триггеров, логических ИС серии 155.Блок управления формирует сигнал запуска АЦП на очередное измерение запуска АЦП на очередное измерение, переключение частоты генератора частот, переключение обмотки "Перекл. Ех" и "Пуск 1 ст". Сигналы формируются в одновибраторе на 155 АГЗ, Генератор стабильной частоты 13 представляет собой кварцованный мульти- вибратор, выполненный на микросхеме 521 СА 1. Генератор задержки 26 выполнен на основе ждущего мультивибратора. Стабилизатор тока выполнен по компенсационной схеме и обмотка контролируемого двигателя включается последовательно с сопротивлением, с которого снимается сигнал обратной связи. Источник опорного напряжения выполнен на основе операционного усилителя К 140 УД 6. Сумматор на микросхеме К 140 УД 6 (см, там же, с, 149). СК-цепи используютсяв качестве линий задержки и дифференцирующих цепей.Все измерения производились с помощью заявляемого устройства,В качестве диэлектрической жидкости, с помощью которой имитировалась 100пропитка было взято трансформаторное масло, имеющее я =1,925.Из зависимости диэлектрической проницаемости е 2 пропиточного состава (лак МЛ) в твердом состоянии от частоты электрического поля (фиг. 3) были выбраны две частоты измерения емкости обмотки 1 =.1000 Гц, лежащей в квазистационарной области, и частоты 12 = 0,8 МГц, лежащей в оптической области. Диэлектрические проницаемости отвержденного пропиточного лака МЛна этих частотах были равны соответственно е 2 Щ = 4,2; е 2 (Г 2) = 3,7. У произвольно выбранной обмотки Мт 1 была измерена емкость относительно корпуса наР частотах Г и т 2 она оказалась равной Сдп = =Сдп 2=2430 пф. Эта обмотка была погружена в трансформаторное масло и после 100ОЬ заполнения всех полостей обмотки у нее были измерены емкости относительно кор 1ПУСа. ОНИ ОКазаЛИСЬ РаВНЫ Спп 1 = Спп 2 = =3694 пФ. По этим измерениям было найдено,что5ССпп 2 3694 1 52Сдп Сгдп 2 2430Остальные девять обмоток пропитывались лаком МЛи сушились в течение 1часаприТ=90 СиприТ=120 Свтечениесеми часов. После пропитки и сушки обмоток у каждой иэ них измерялись емкости начастотах 11 и т 2 относительно магнитного 15сердечника. Измерения проводились приТо = 20 С, После измерения у каждой изобмоток емкостей относительно корпуса, вкаждую из них подавалась электрическаяэнергия в виде постоянного стабилиэированного тока, равного 1 о = 12,4 АВ моментподключения тока в каждой из обмоток регистрировалось на каждой из них падениенапряжения 01 п, Время т 1 выбиралось изусловия, 0,01 т11 0,02 т, 25где т= С 1(Д Яо) . Величина времени цбыла взята равной 20 с. Через время т 1 накаждой иэ обмоток определялось падениеНаПряжЕНИя 02 п,После проведения измерений проиэводились вычисления К,и и Км из выражений(4) и (5). В формуле (5) были использованыследующие обмоточные данные а=-3, 403,рии= 1230 кг/м; Сзм = 984 Дж/кг град1,д= 0,572 м; Яп = 8,8.10 м; Кэ=0,678,Результаты измерений сведены в таблицу,Формула изобретения1. Способ контроля качества пропиткиобмоток электротехнических изделий, заключающийся в том, что предварительно уодной из произвольно выбранной из партииконтролируемой обмотки измеряют до пронитки емкость относительно корпуса, послечего ее помещают в диэлектрическую жидкость с известной диэлектрической проницаемостью, выдерживают до полногозаполнения жидкостью полостей обмотки иизмеряют емкость относительно корпуса, уконтролируемой обмотки после ее пропиткии сушки измеряют емкость относительнокррпуса, после чего подаютяа нее втечениеФ заданного времени электрическую мощность, вычисляют для контролируемой обмотки степень заполнения пропиточным составом прикорпусных и межвитковых полостей изоляции, сравнивают степень заполнения пропиточным составом прикорпусных и межвитковых полостей с эталонными значениями и о качестве пропитки судят по результату сравнения, о т ли ч а ю щ и й с я тем, что с целью снижения трудоемкости кон гроля, емкость контролируемой обмотки относительно корпуса измеряют дополнительно на второй частоте электромагнитного поля, причем частоты измерений выбирают одну в квазистационарной, а другую - в оптической области, электрическую мощность подают в обмотку в виде стабилизированного постоянного тока, в момент подключения которого измеряют температуру обмотки и падение напряжения на ней, затем по истечении времени 11, лежащего в диапазоне0,01 тт 10,02 г,где т = С 1 фк Яо) - постоянная времени разогрева обмотки;С 1 - суммарная теплоемкость обмотки и магнитного сердечника;фк - коэффициент теплоотдачи;Яо - поверхность охлаждения магнитного сердечника и обмотки,измеряют вновь падение напрякения на обмотке, с учетом полученных значений вычисляют степень заполнения пропиточным составом прикорпусных и межвитковых полостей изоляции. 2, устройство для контроля качества пропитки обмоток электротехнических изделий, содеркащее генератор частот, устройство регистрации и обработки результатов измерений, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения трудоемкости контроля, в него введены блок управления, синхронизатор, стабилизатор тока, блок компенсации и последовательно соединенные измерительный усилитель и синхронный детектор, генератор выполнен управляемым по частоте и снабжен двумя дополнительными выходами, к первому и второму из которых подключены соответственно первый и второй выводы клемм обмотки контролируемого изделия, корпус последнего соединен с входом измерительного усилителя, третий выход генератора частот подключен к управляющему входу синхронного детектора, выход которого подключен к первому входу устройства регистрации и обработки результатов и измерений, выход которого соединен с первым1807372 входом блока управления, первый и второй выходы синхронизатора подключены соответственно к второму и запускающему входам блока управления, третий выход синхронизатора соединен с входом стабилизатора тока, выход последнего соединен с входом генератора частот и входом блока компенсации, выход блока компенсации подключен к измерительному входу устройства регистрации и обработки результатов измерений, запускающий вход последнего соединен с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен с управ ляющим входом генератора частот, причемсинхронный детектор, устройство регистрации и обработки результатов измерений и блок управления соединены последовательно.10 Г 4. обмотки 10 3782 Сппп пФСпп 2. пФЬп,ВО 2 п, В З 4 ЗО згво25,71126,726 О,З 1 0.58 365923,61324,628 046 0,37 ЗЗЗ 724,62825,643 0,36 0,41 Ккм кце зтго 36 ОЗ 24,658 25,672 0,44 0,56 3370 3281 24,599 25,613 0,35 0,53 3581 3476 23,632 24,647 0.40 о,4 г3381 3294 24,594 25,609 О,З 4 0,451807372 Э л ъ ,.Ь сс,ц л оста вител ьехред М,Моргентал рректор О.Кравцова Редакто оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 Заказ 1375 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб;, 4/5Изобретение относится к области испытаний с применением электротепловых средств, и может использоваться, в частности, для контроля качества и ропитки изоляционным составом обмоток 5 электродвигателей. Известен .способ контроля качества пропитки обмоток электротехнических изделий, по которому на контролируемую обмотку воздействуют напряжением и регистрируют времл воздейст- "0 вия напряжения и приращения температуры обмотки до пропитки и после пропитки и сушки, и по результатам измерений определя 1 от коэффициент пропитки, равный 15ЧпсКпр Чогде Чпс - объем сухогО остатка пропитанногосостава в обмотке; Чо - объем полостей визоляции непропитанной обмотки.По коэффициенту Кпр судят о качествепропитки,Недостатком указанного способа является то, что он дает лишь интегральнуюоценку степени насыщенности обмотоки ропиточным составом, но не позволяет определить, как этот состав распределился пополостям обмотки, Это снижает информативность и правильность оценки качестваобмоток.Наиболее близким к заявляемому по совокупности признаков и достигаемому результату является способ контроля качества 5пропитки обмоток электротехнических изделий.Способ-прототип заключается в том,что воздействуют напряжением на контролируемую обмотку и регистрируют время 40воздействия напряжения и приращениятемпературы обмотки до пропитки и послепропитки и сушки, измеряют емкость контролируемой обмотки относительно корпусаперед пропиткой и в процессе пропитки, 45вычисляют отношение емкости пропитанной обмотки к емкости контролируемой обмотки до пропитки, заканчивают пропиткупридостижении указанного отношенияпредельного значения, получаемого при 100 50о/о-ном заполнении полостей контролируемой обмотки жидким пропиточным сосТавом, после сушки перед подачей наконтролируемую обмотку напряжениявновь измеряют емкость контролируемойобмотки относительно корпуса и определяют степень заполнения пропиточным составом прикорпусных (Кки) и межвитковых(Кмв) полостей изоляции па выражениям:/3 с Сс Тдп Тпп Чоме где ед - диэлектрическая проницаемость сухого остатка пропиточного состава; е, - диэлектрическая проницаемость жидкого пропиточного состава Сдп - емкость обмотки относительно корпуса до пропитки, Спп - емкость обмотки относительно корпуса после пропитки; А - отношение емкости обмотки относительно корпуса после пропитки кемкости до пропитки при 100 о -ном заполнении полостей обмотки жидким пропиточным составом; Р - электрическая мощность, выделяющаяся на обмотке; 1 - времл; Тдп - температура обмотки до пропитки и сушки в момент подведения к ней электрической мощности, Тпп - температура обмотки после и ропитки и сушки при подведении к ней электрической мощности; р, - плотность сухого остатка и ропиточного состава; Сс - удельная теплоемкость сухого остатка пропиточного состава; Чоки - объем полостей в прикорпусной изоляции; Чокп - объем межвитковых полостей обмотки, После определения величин Кип и Кки сравни- вают эти величины с эталоннымизначениями и о качестве пропитки судят по результату сравнения,Недостатком способа-прототипа явля- ется высокая трудоемкость контроля, что связано с тем, что для определения величин Кмв и Кки необходимо делать одни и те же измерения дважды: до того как обмотка про- питанэ, и после ее и ропитки и сушки. К тому же все контролируемые обмотки, в которых сделаны нужные замеры до пропитки, должны быть промаркированы и зарегистрированы в журнале, а после пропитки и сушки, которые длятся для некоторых видов изделий и технологий до 8 - 12 часов, эти обмотки должны быть отысканы и вновь подвергнуты контролю,Известно устройство длл контроля качества пропитки обмоток, которое реализует метод контроля по привесу. Суть этого метода заключается во взвешивании обмотки до и после пропитки и определении коэффициента пропитки по выражению (1). Устройством, реализующим данный метод, являются весы.Недостатком данного устройства является низкая точность контроля, обусловленная необходимостью измерения малой величины привеса на фоне всего веса обмотки со статором (вес пропиточного состава в1807372диапазоне 10 15 сппк)СдЕ, Р,)е,ес) ( -с,л 20 Сгю обмотке на 1,5-2 порядка меньше, всего веса обмотки).Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство для измере 11 ия емкости,Устройство-прототип включает в себя генератор с двумя фиксированными частотами 100 и 1000 Гц, мостовую изерительную схему и индикатор минимального рассогласования, Контролируемая обмотка подключается к зажимам "Сх" в одно из плеч моста, на который подается синусоидальное напряжение 1000 (100) Гц. Регулируя подстроечный резистор, включенный во второе плечо моста, добиваются условия равновесия моста, о чем судят по минимальному значению тока на микроамперметре.Недостатком устройства-прототипа является высокая трудоемкость контроля, связанная с процессом ру гной подстройки при контроле с помощью резистора,Целью заявляемого изобретения является снижение трудоемкости контроля. Поставленная цель достигается тем, что в способе контроля качества пропитки обмоток электротехнических изделий, заключающемся втом, чтоуодной из произвольно выбранной из партии контролируемых обмоток измеряют до пропитки емкость относительно корпуса, после чего ее погрукачот в диэлектрическую жидкость с известной диэлектрической проницэемостью, выдеркивают до полного заполнения его полостей обмотки и измеряют емкость относительно корпуса, не вынимая обмотку из пропиточной жидкости, у остальных контролируемых обмоток после их пропитки и сушки также измеряют емкости относительно корг 1 уса, после чего воздействуют на них в течение определенного времени электрической мощностью и затей вычисляют для каждой из этих обмоток степень заполнения пропиточным составом прикорпусных (Кки) и межвитковых (К полостей изоляции, затем сравнивают степень заполнения пропиточным составом прикорпусных и межвитковых полостей с эталонными значениями и о кэчес ве пропитки судят по результату сравнения, дополнительно емкость каждой обмотки относительно корпуса измеряют дважды на разных частотах электромагнитного поля, причем частоты измерений выбирают исходя из частотной зависимости диэлектрической проницаемости неотвержденного и отвержден ного пропиточного состава таким образом, чтобы диэлектрические проницаемости пропиточого состава на этих частотах были не равны между собой, после чего на обмотку воздействуют электрической мощностью, которую подают в обмотку в виде стабилизированного постоянного тока, причем в момент подключения тока измеряют температуру 5обмотки и падение. напряжения на ней, затем по истечении времени, лежащего в 0 01 т с 1 0 02 г,где т= С 1 ф, Я,) 1 - постоянная времени разогрева обмотки С 1 - суммарная теплоемкость обмотки и магнитного сердечника; /3, - коэффициент теплоотдачи; )О - поверхность охлаждения магнитного сердечника и обмотки, измеряют вновь падение напряжения на обмотке и степень заполнения пропиточным составом прикорпусных Кки и межвитковых Кмв полостей изоляции опоеделяют из выражений ВЗ,и,и,и,-2 и,-и,Циис,ч Кю д. С,12 рсСсо ви)д Еигп-и)п30 с,рр.,е, )д))гДе Сдп 1, Сдпг - емкости оДной пРоизвольно выбранной непропитанной обмотки партии,) /На ЧаСтстаХ т 1 И 12 СООтВЕтСтВЕННО; Спп 1, Сппг 35- емкость той же обмотки на частотах 11 и 12 после имитации 100 пропитки в диэлектрической жидкости; 11 и 12 - частоты измере- НИЯ ЕМКОСтЕй; Спп 1 И Спп 2 - ЕМКОСТИ контролируемых обмоток после пропитки и 40сушки; 81(11), 61 (12) диэлектрическая проницаемость диэлектрической жидкости на частотах т 1 и Г 2; а (и 1), 6 (Г 2) - диэлектрические проницаемости отвержденного пропиточного состава на частотах 11 и 12; а - температурный коэффициент сопротивления материала провода обмотки о - стабилизированный постоянный ток, подаваемый в об- МОТКУ; 0)п, О 2 п - ПаДЕНИЕ НаПРЯжЕНИЯ На обмотке в момент времени подключения тока к обмотке (т = О) и по истечению заданного времени с 1, соответственно 5Ски =С 1 1-Пбки Рки Ски - теплоемкость корпусной изоляции; 0 - число пазов, в которые всыпана обмотка; 1 - длина паза; бки - толщина корпусной изоляции;,оки - пб плотность материала корпусной изоляции;Ски - удельная теплоемкость корпусной изоляции;Сэ)4 =(Дэ -Дйр)пр р)мСд) - теп 2лоемкость эмалевой изоляции провода; Дпр- номинальный диаметр жилы провода; Дэм - номинальный диаметр эмалированного провода; 1 ир - длина провода обмотки; рэм/- плотность материала эмали; Сэм - удельная теплоемкасть эмали; е 1 г ) ( 1)Ео2 л10- объем прикорпусных полостей изоляции обмотки;омвЛ 1-4 КЗ Яп-оки 2 - объем межвитковых полостей обмотки; Яп 15 - площадь свчения паза; 1,. - длина витка обмотки; К, - коэффициент заполнения паза; р - плотность сухого остатка пропиточного состава; Сс - удельная теплоемкость сухого остатка пропиточного состава; р 2 о - 20 удельное сопротивление материала провода обмотки при температуре Т =- 20 С рпр - плотность материала провода обмотки,Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для контроля качества пропитки обмотки электротехнических изделий, включающего генератор частот дополнительно введены синхронизатор, стабилизатор тока, блок компенсации, вычислительный блок, последовательно со единенные измерительный усилитель, синхронный детектор, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), преобразователь двоичного кода в двоична-десятичный последовательно-параллельный код, блок со пряжения, блок управления, причем, первый и второй выходы генератора частот подключены соответственна к первому и второму выводам обмотки контролируемого изделия, корпус последнего соединен с вхо дом измерительного усилителя, третий выход генератора частот подключен к управляющему входу с нхронного детектора, первый и второй выходы синхронизатора подключены соответственно к второму и 45 запускающему входам блока управления, третий выход синхронизатора соединен с входом стабилизатора тока, выход последнего соединен с входом генератора частот и входом блока компенсации, выход блока компенсации подключен к измерительному входу АЦП, запускающий вход последнего соединен с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен с управляющим входом генератора частот, вычислительный блок подключен к информационному выходу блока сопряжения.Известен способ контроля процесса отверждения, заключающийся в измерении тангенса диэлектрических потерь дскб на двух частотах а дисперсионной и оптической областях для неотвержденной пропитанной изоляции, В данном способе измерения ада на двух фиксированных частотах, лежащих в дисперсионной и оптической областях позволяет определить степень высушенности.В заявляемом способе измерения емкости обмотки относительно корпуса на двух частотах, лежащих в дисперсионной и оптической областях позволяет определить коэффициент пропитки.Вышеперечисленные существенные признаки способа позволяют определить с высокой точностью коэффициент пропитки обмоток электротехнических изделий,Идентичной совокупности отличительнь 1 х признаков в известных способах и устройствах нами не обнаружено, что указывает на существенность отличий предлагаемого технического решения, а по отношению к прототипу заявляемое техническое решение отвечает критерию "новизны".На фиг, 1 изображено сечение паза контролируемой обмотки; на фиг, 2 приведена зона, обмотка-корпусная изоляция-поверхность паза в виде слоистой структуры; на фиг. 3 - изображена зависимость диэлектрической проницаемости сухого остатка пропиточного лака МЛот частоты; на фиг, 4 приведена структурная схема заявляемого устройства; на фиг, 5 - приведены эпюры, поясняющие принцип работы заявляемого устройства; на фиг, 6 приведена схема электрическая принципиальная блока управления; на фиг. 7 - приведена схема электрическая принципиальная генератора частот, измерительного усилителя и синхронного детектора,Обмотка (фиг 1) состоит из витков 1, между которыми имеются воздушные полости 2 корпусной изоляции 3, расположенной в пазу между обмоткой и поверхностью паза, В области расположенной в пазу между обмоткой и поверхностью паза имеются полости 4 прикорпусной изоляции. Позицией 5 обозначен клин обмотки, поз. б - корпус изделия.Область, заключенная между обмоткой и поверхностьо паза, представляет собой слоистую структуру (фиг. 2), состоящую из слоя 7 эмали провода, воздушного слоя 8 между обмоткой и корпусной изоляцией 9, слоя корпусной изоляции и воздушнагослоя 10 между корпусной изоляцией и поверхностью паза, меди провода 11.Устройство (фиг, 4) содержит генератор частот 1, формирующий напряжение треугольной формы с частотой повторения, лвсинхронизатора 9. Я-выход первого ЯЯтриггера 22 через соответствующий резистор 24 соединен с общей шиной и черезнормально разомкнутые контакты К 2,1 второго реле блока 8 управления с шиной пита-, ния. Выход первого ЯЯ-триггера 22 является третьим выходом синхронизатора 9 и соедижащей в дисперсион ной и оптической областях, которые в зависимости от пропиточного состава можно перенастраивать, измерительный усилитель 2, синхронный детектор 3, аналого-цифровой преобразователь 4, преобразователь 5 двоичного кода в двоично-десятичной последовательно-параллельный код, блок 6 сопряжения, блок 7вычислительный, блок 8 управления, синхронизатор 9, стабилизатор тока 10 и блок 11 компенсации. Измеряемая обмотка обозначена позицией 12.Первый и второй выходы генератора частот 1 подключены соответственно к первому и второму выводам обмотки 12 контролируемого изделия, к корпусу последнего подсоединены измерительный усилитель 2, к выходу которого подкл.очены последовательно соединенные синхронныйдетектор 3, АЦП 4, преобразователь 5 кода, блок 6 сопряжения и блок 0 управления. Третий выход генератора частот 1 подключен к управляющему входу синхронного детектора 3. Первый и второй выходы синхронизатора 9 подключены соответственно к второму и запускающему входамблока 8 управления, третий выход синхронизатора 9 соединен с входом стабилизатора тока 10. Выход последнего соединен с входом генератора частот 1 и входом блока 11 компенсации, Выход последнего подключен к измерительному входу АЦП 4, запускающий вход которого соединен спервым выходом блока 0 управления, второй выход которого соединен с управляющим входом генератора частот 1, Вычислительный блок 7 подключен к информационному выходу блока 6 сопряжения.Синхронизатор 9 содержит генератор 13 эталонных импульсов, выход которого через ключевой элемент 14 соединен со счетным входом счетчика 15, каждый из выводов которого соединен с соответствующим входом дешифратора 16. Каждый выход дешифратора 16 соединен с соответствующим неподвижным контактом многопозиционного переключателя 17 подвикный контакткоторого соединен непосредственно с первым входом формирователя 18, через соответствующий конденсатор 20-с входом сброса счетчика 15, через соответствующийконденсатор 21 с Я-входами первого 22, второго 23 ЯЯ-триггеров и первым выходом 10 1520 253035 40 4550 нен через соответствующую СЯ-цепь 25 с управляющим входом генератора 26 расширенных импульсов, выход которого через соответствующую СЯ-цепь 27 соединен с Я-входом второго ЯЯ-триггера 23, выход которого соединен со вторым входом формирователя 18 и с управляющим входом ключевого элемента 14, Я-входы счетчика 15 и первого 22, второго 23 ЯЯ-триггеров соединены соответственно через соответствующие резисторы 28 и 29 с общей шиной, Выход формирователя 18 является вторым выходом синхронизатора 9,Блок 11 компенсации содержит сумматор, выполненный на операционном усилителе 30, первый вход которого соединен через соответствующий резистор 31 с выходом источника 32 опорного напряжения и с одним из выводов соответствующего резистора 33, другой вывод которого является входом блока 11 компенсации. Второй вход операционного усилителя 30 через соответствующий резистор 34,соединен с общей шиной, Выход операционного усилителя 30 через резистор 35 соединен со своим первым входом и является выходом блока 11 компенсации,Сущность изобретения заключается в следующем,В процессе пропитки обмоток пропиточным составом в полостях 2 и 4 обмотки (фиг. 1) происходит частичное замещейие воздуха пропиточным составом. В процессе сушки происходит усадка пропиточного состава и частичное его вытекание из обмотки, В силу указанных причин межвитковые полости (фиг. 1, поз, 2) и прикорпусные полости (фиг. 1, поз. 4) изоляции оказываются пропитаны в неодинаковой степени. Низкая степень заполненности тех или иных полостей в обмотке приводит к значительному снижению качества обмотОк. Так недопропитка полостей 2 не позволяет скрыть дефекты в эмалевой изоляции обмоточных проводов 1, которые появляются в большом количестве при перемотке провода в обмотки. Нескрытые дефекты являются потенциальным источником отказов обмоток. Кроме того, недопропитка полостей 2 приводит к снижению электрической прочности межвитковой изоляции, так как электрическая прочность воздуха, который остается в недопропитанных полостях, ниже электрической прочности изоляционных составов, Кроме того, недопропитка полостей 2 приводит к тому, что поперечная эквивалентная теплопроводность витковой изоляции снижается из-за того, что теплопроводность воздуха значительно меньше теплопроводности пропиточных составов. Однако, при(13) Сйпг Сдп 2 55 14) качественной пропитке полостей 2 качество обмотки в целом может быть низким, если плохо пропитаны полости 4 прикорпусной изоляции, так как степень скрытия дефектов в корпусной изоляции 3, эквивалентная теплопроводность среды между обмоткой и корпусом изделия, при недопропитке этих полостей снижается, что ухудшает теплоотвод изобмотки в корпус изделия, приводит .к повышенному перегреву обмоток, уменьшая срок их службы.В силу указанных причин существует необходимость раздельной регистрации качества пропитки полостей межвитковой и полостей корпусной изоляции.Рассмотрим принцип определения коэффициента пропитки прикорпусных полостей Кки.Емкость непропитанной обмотки Сдп относительно корпуса образует слоистая система (см. фиг, 1), состоящая из Св - емко. сти эмали 2, Св 1 - емкости возДУшной пРослойки 5, С - емкости корпусной изоляции 3 и Свг - емкости воздушной прослойки 6, соединенных последовательно, Поэтому емкость Сдп можно представить в виде вы- ражения 1 в 1+ +1+ 1 Сдп Сэ Св 1 . Ск Св 2 Преобразуем выракение (6) Св Скгде С = + С - эквивалентная емкостьСэ+ Скслоев эмали и корпусной изоляции;Св 1Св 2Св = - + - эквивалентная емкостьСв 1 + Св 2воздушных прослоек.Представим емкость Со в виде произведения геометрического фактора на диэлектрическую проницаемость воздуха ев Св=9 Ев(8 )Известно, что диэлектрическая проницаемость диэлектриков в общем случае зависит от частоты электрического поля, Пусть емкость относительного корпуса изделия произвольно выбранной непропитанной обмотки партии измеряется на двух частотах т 1 И тг. ОбОЗНаЧИМ ЧЕРЕЗ Сдп 1 ЕМКОСТЬ Этсй/обмотки на частоте 11, а через Сдпг - емкость этой же обмотки на частоте 12. Так как диэлектрическая проницаемость воздуха не зависит от частоты электрического поля, то изменение значения емкости произвольно выбранной обмотки при измерении ее на частотах 11 и 2 обусловлено, в соответствии с выражением (7), изменением величины С с изменением частоты. Обозначим 6 (11) зна чение С на частоте 11, а через 6 (12), значениеС на частоте 12.С учетом этого и с учетом выражения (8)выражение (7) можно записать 1Сдп 2 6 ТЦ 2 9 Ев 15 Предположим, что после погружения вдиэлектрическую жидкость этой произвольно выбранной обмотки измеряется емкость относительно магнитного сердечника на ча стотэх т 1 и 12. Обозначим через Спп 1 - емкость произвольно выбранной обмотки относительно корпуса после имитации в ней 100 % пропитки погружением в диэлектрическУю жидкость на частоте т 1, а чеРез Сппг - нэ частоте 12. Для этой обмотки будут справедливы следующие выражения где е 1(11), к 1 (12) - значение диэлектрической проницаемости диэлектрической жидкости на частоте 11 и 12 соответственно.Известно, что для однотипных обмотокСппотношение величины - - постоянно и задпвисит только от диэлектрической проницаемости жидкости я 1.Так как диэлектрическая проницаемость жидкости е 1, в общем случае, зависит 45 от частоты, то для однотипных обмоток постоянными будут величины, определяемые2Спп 1 Спп 2соотношениями т - и г - . Если учесть,Сдп 1 Сдп 2что яо независимо от частоты равно 1, то с 50 учетом выражений (9), (10), (11), (12) получим Из выражений (13) и (14) выразим 6 (11)6 (22)Пусть у каждой из контролируемых пропитанных обмоток партии измеря)отся емкости относительно магнитного сердечника на частотах 11 и Гг. Обозначим емкость некоторой контролируемой пропитанной обмот- КИ На ЧаСтстаХ 71 И 72 ЧЕРЕЗ Спп 1 И Сппг соответственно, Тогда для этой обмотки будут справедливы выражения Где е (71), е Щ диэлектрическая проницаемость пропиточного состаоа с ооздухом. значения е (Г 1) и е (Гг) определяются из формулы Л ихтен неккера-Ротера,ф (к ) Члк 1 Е 2 ( )оки лк ПЧоки Чоки(20) где Чоки - объем прикорпусных полостей онепропитанной обмотке; Члк - объем сухогоостатка пропитачного состава в прикорпусных полостях пропитанной обмотки; Чоки -Члк - объем воздушных полостей в прикорпусной области обмотки после ее пропитки;ег (1), ег(Рг) - диэлектрическая проницаемость сухого остатка на частотах 71 и Ггсоответственно,Учитывая, что диэлектрическая проницаемость воздуха е, =- 1, выражения (19) и(22) Члкгде Кки = - коэффициент пропитки приЧокикорпусных полостей обмотки.Из выражений (21) и (22) следует Подставив значения е (11) и е (72) из выражений(23), (24) в формулы (17), (18) пол- учим-- + "кСпп 1 6715 9 ег )и Преобразовав уравнение (29) получимюЕ 1)с., Я, фЕ г)(Гю 11.)45 2 д 1, ф. 11Выбор частот измерения 71 и Гг можетбыть осуществлен по характеристикам о зависимости диэлектрической проницаемо сти сухого остатка пропиточного состава отчастоты электрического поля таким образом, чтобы диэлектрические проницаемости этого состава на частотах 71 и 72 были различны, Полярные и слабополярные диэлект рики, к которым Относятся большинствопропиточных составов имеют, как правило, три частотные области (см. фиг, 3); квазистационарную область, где диэлектрическая проницаемость состава постоянна и макси(34) В 20 циент я в обмотку в виао, величина котна, то величина а путем измере= 0 подвода к ней Я 01 п ИЗ ВЫРажв 01 пО=1 о С другой сторонь 36) выину 1 пр РпргБ 1 Из (37) следует, ч мальна, дисперсионную область, где диэлектрическая проницаемость изменяется с изменением частоты, и оптическую область, где диэлектрическая проницаемость минимальна и слабо зависит от частоты поля, Поэтому для повышения точности измерения частоты 11 и 12 лучше всего выбирать в тех областях, где разница между ег (т 1) и а 2максимальна. Т. е. одну из частот т 1 выбирают в квазистационарной области сухого остатка пропиточного состава, а другую в оптической.Таким образом, для определения степени насыщенности прикорпусных полостей обмоток пропиточным составом достаточно у каждой из контролируемых обмоток, когда они уже пропитаны и высушены, измерить ЕМКОСТИ Спп 1 И Сппг ОтНОСИтЕЛЬНО КОРПУСа на двух частотах т 1 и тг, при этом, частоты Г 1 и 12 измерений указанных емкостей должны быть выбраны исходя из частотной зависимости диэлектрической проницаемости высушенного пропиточного состава таким образом, чтобы проницаемости отвержденного пропиточного состава на этих частотах были различны. Рассмотрим принцип измерения степени насыщенности пропиточным составом межвитковых 2 (фиг, 1) полостей обмотки, Для этого покажем сначала, как используя тепловой метод определить общую суммарную массу пропиточного состава, находящегося в межвитковых и прикорпусных полостях обмотки..До пропитки эквивалентная теплоемкость обмотки Сэдп равняется сумме теппоемкостейСэдп Сэпр + Сээы Сэки (31) где Сэпр - Спр гп 1 - эквивалентнаЯ тепло- емкость провода обмотки: Сээм " Сэ вэ - эквивалентная теплоемкость эмалевой изоляции провода; Сэки = Скитки - эквивалентная теплоемкость провода эмали; Спр, Сэм, Ски -удельные теплоемкости материала провода, эмали, корпусной изоляции, соответственно; в 1, гпэ, пки - масса жилы провода, эмали и корпусной и изоляции соответственно. Так как а 1 пь и в 1 гпки, а эквивалентная теплоемкость непропитанной обмотки из выражения (31), оп ределяется в основном величиной Сэпр, то именно эту величину необходимо определять (измерять) с минимальной погрешностью, а допущение о том, что величины Сээм и Сэки поСтоянны и равны номинальным значением не привносят заметных ошибок в контроль. Исходя из этого можно положить, что 2 2С.= С," 1 пр Р,. (32) Сэки = СкиПбки 10 Рки (33)5где Дэ, Дпр - номинальные диаметры эмалированного и оголенного провода; 1 пр - номинальная длина провода; рэ - плотность эмали; с 1 ки - номинальная толщина корпусной изоляции; П - периметр паза,1 - длина паза; О - число пазов, в которые всыпана обмотка; рки - плотность корпусной изоляции.Наибольшую погрешность в величинуСэдп, как это отмечено выше, может внести нестабильность (разброс) от обмотки к обмотке величины гп 1 за счет разбросов от обмотки к обмотке сечения провода, потому именно эту величину в каждой из контролируемых обмоток необходимо контролиро.- вать. Покажем как зто можно осуществить.Пусть контроль осуществляется при температуре Т = =20 С. Тогда сопротивление обмотки в момент подвода к ней электрической энергии равно В 2 о. Если комнатная температура равна Т и отличается от Т = 20 С, то сопротивление где а- температурныи коэфтивления.Пусть энергия подаетс5 де стабилизированного токторого постоянна и извесВго может быть определенния на обмотке, в моментетока, величины напряжени0 ния, В 20 =Р 20 (где рго - удельное сопротивление и3 - сечение провода.Умножив числитель и знаменатражения (36) на плотность меди рпрпровода 1 пр, получим(35) получим Таким образом после подстановки в выражение (42) выражения (43), а также значение энергии О, выраженное через время, ток и напряжение получим(39) Подставив(44) в(41) и выразив иэ нее тсполучимо Таким образом, с использованием вы ражений (39), (33) и (32) выражение (31) можно записать в виде 1 г сь 1 оСэдп Спр фгО01 п2 2 45 15 Подставим в (45) выражение (40), пол Сэм 1 пр /Ъ+С П с 1 . С 1 Р . (40)щ ,ущ з,20 = г 1 йО,-О,"фэ"Как следует иэ выражения(40) для опре- ."фф ф "ф р,рделения эквивалентной теплоемкости об- ффф Фмотки достаточно измерить на нейНаПРЯжЕНИЯ 01 п В МОМЕНТ ПОДВОДа К НЕй Выражение (46) справедливо для идето а 1.тока о.25 ально теплоизолированной обмотки от мвгЭквивалентная теплоемкость пропи- нитного сердечника и окружающей среды, тан ной обмотки Сэпп увеличивается по срав- Можно показать, что при времени разогрева НЕНИЮ С Сэдп, За СЧЕТ ПРИбаВЛЕНИЯ К Нвй ОбМОтКИ Ф .Б 0,02 т, ГДЕ г = С 1 ф ЗО) теплоемкости пропиточного состава, и бу постоянная времени разогрева обмотки; С 1 дет равна - суммарная расчетная теплоемкость неСэпп - Сэдп+ Сс п 1 с. (41) пропитанной обмотки и магнитного сердечгде Со- удельная теплоемкость пропиточно- ника; Д - оэффициенг теплоотдачи; о - ГОСОСтаВа 111 о-МаССаПРОПИтОЧНОГОСОСтааа ПОВЕРХНОСТЬ ОХЛажДЕНИЯ МаГНИтНОГО СЕР- в полостях обмотки после ее пропитки. 35 дечника и обмотки; потерями тепла из обСдругой стороны, Сэпп равна мотки можно пренебречь и считать ее, спренебрежительно малой погрешностью,С (42)идеальнотеплоизолированной.С другой стороны приращение сопро 40 тивления обмотки за время ее разогревадолжно быть достаточным большим для того, чтобы его можно было измерить с малой н погрешностью, для этого время разогреваобмотки должно быть достаточно большим. н 45 Можно показать, что при 1 М,01 г, погреш 1 ность измерения приращения температуры о методом сопротивления пренебрежительно Ь 6)) -энергия, пошедшаяа разогрев пропитанной обмотки;0 гп - напряжение на обмотке по истечеию временисее разогрева;ЬТ = Т 1- Т 1 - приращение температурьбмотки при разогреве ее энергией С 1;Т 1 - температура обмоткиремени 1.Величина Ь Т может бытьо изменению сопротивления иотки из выражения в момент мала.Обьем прикорпуснцх и межвитковых определена 50 полостей, согласно способа-прототипа, опровода об- ределяется из выражений в г го(48) Ф Выразйм Сдп из выражения (2), получим