УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ВИТКОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ СТАТОРНЫХ ОБМОТОК КРУПНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Предлагаемая полезная модель относится к контрольно-измерительной технике и может быть использована в устройствах для индикации слабых мест витковой изоляции обмоток статоров крупных электрических машин (КЭМ).
Известно устройство контроля витковой изоляции обмотки статора электрической машины переменного тока (Авт. свид. №1697021, G 01 R 31/06, 1991 г.), в котором электрическая машина подключается к сети без нагрузки с поочередным отключением каждой фазы. Для каждой катушки отключенной фазы определяются точки минимума аксиальной составляющей поля с помощью датчика, помещаемого в конце вылета лобовой части. Найденные таким образом точки будут являться точками диагностирования, а измеренные значения - эталонными. Процесс контроля заключается в поочередном отключении одной из фаз, измерении индукции в точках диагностирования и сравнении с эталонным значением. Пределы, в которых может колебаться эталонное значение для каждой катушки, можно установить, проведя измерения для большой партии исправных однотипных машин.
Недостатками указанного устройства являются: невозможность концентрации электромагнитного поля в отдельном пазу и невозможность наведения достаточно высоких испытательных витковых напряжений, что не позволяет использовать устройство для испытания изоляции обмоток статоров КЭМ в ходе производства на различных стадиях изготовления.
Известно устройство контроля качества витковой изоляции обмотки КЭМ (Авт. свид. №1780415, G 01 R 31/06, 1995 г.), в котором имеются источник питания, источник импульсного напряжения, разъемный ферритовый сердечник, содержащий обмотки, к одной из которых подключен конденсатор,
образующий с испытуемой катушкой колебательный контур, устройство для измерения частоты затухающих колебаний, устройство для измерения скорости затухания колебательного процесса. При появлении дефектов, ослабляющих витковую изоляцию в виде увлажнения, загрязнения или попадания инородных полупроводящих частиц, скорость затухания колебательного процесса в контуре увеличивается без изменения частоты собственных колебаний. При появлении сквозных пробоев или металлических замыканий происходит резкое увеличение частоты собственных колебаний контура до 30%.
Недостатком изложенного метода контроля витковой изоляции КЭМ является необходимость выделения испытуемой катушки электрически из состава обмотки статора для осуществления испытаний, что ограничивает применение устройства и не позволяет использовать его после соединения концов обмотки (запайки) в общую схему.
Наиболее близким (прототипом) к предлагаемому является устройство (Авт. свид. №1377782, G 01 R 31/06, 1988 г.), в котором имеются источник импульсного напряжения, индукторы для наведения испытательных импульсов в обмотке статора, блок индикации с индукторами-приемниками. Индукторы изготавливаются в виде П-образного сердечника из электротехнической стали или феррита и создают направленный магнитный поток, охватывающий паз по стали статора в зоне наложения индуктора. Устройство позволяет осуществлять исследование изоляции статорных обмоток КЭМ без распайки и выделения исследуемой катушки из общей схемы.
Недостатком прототипа является то, что конструкция индуктора с применением стального или ферритового сердечников не позволяет создать испытательный электромагнитный импульс с достаточной крутизной переднего фронта. Получаемый при этом относительно пологий фронт импульса располагается на значительной части обмотки статора и не концентрируется на отдельных витках обмотки статора, что не позволяет обнаруживать скрытые дефекты витковой изоляции обмотки.
Задачей предлагаемого устройства является устранение вышеуказанного недостатка.
Технический результат достигается тем, что устройство для контроля витковой изоляции статорных обмоток крупных электрических машин содержит генератор импульсов высокого напряжения, соединенный с индуктором, измеритель частоты затухающих электромагнитных колебаний с датчиком, индуктор представляет собой несколько частично экранированных витков изолированного провода с излучателем электромагнитного поля в виде продольного разреза, выполненного в экране и направленного в паз испытуемой катушки статорной обмотки, а на выходе генератора импульсов высокого напряжения установлен высоковольтный коммутационный разрядник.
Принцип работы предлагаемого устройства поясняется фиг.1 - фиг.4. На фиг.1 приведена общая схема подключения устройства к испытуемому статору. На фиг.2 показан поперечный разрез А-А изображенного на фиг.1 статора. На фиг.3 и фиг.4 даны осциллограммы колебательного процесса, возбуждаемого в исследуемой катушке статорной обмотки при отсутствии и наличии виткового замыкания соответственно.
Устройство состоит из датчика измерителя частоты 1, установленного на исследуемой катушке обмотки статора 2, измерителя частоты 3, индуктора 4, заведенного в расточку статора 5, генератора импульсов высокого напряжения 6, состоящего из зарядного устройства 7, высоковольтного разрядника 8, накопительного конденсатора 9, диода 10, излучателя 11.
Силовые линии магнитного поля, связывающие индуктор 4 с испытуемой катушкой 2, изображены на фиг.2.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Индуктор 4, изготовленный из алюминиевого изолированного провода в форме прямоугольной рамки, экранированной изолированными полосками медной или алюминиевой фольги, заведен в статор 5 с уложенной обмоткой 2 и направлен излучателем в паз, в котором расположена одна из сторон исследуемой катушки статорной обмотки 2. Выводы индуктора 4 подключены к генератору
импульсов 6. Включением зарядного устройства 7 заряжается конденсатор 9 через диод 10 до напряжения срабатывания высоковольтного разрядника 8. После срабатывания разрядника 8 конденсатор 9 разряжается на индуктивность индуктора и далее, в течение 0,1-0,2 мкС между индуктором 4 и конденсатором 9 происходит затухающий колебательный процесс. Индуктор 4 связан с окружающим пространством через излучатель 11 и, если в зону излучения попадают проводники исследуемой катушки 2 статора 5, то в них наводится импульс напряжения, создающий витковое напряжение между отдельными витками катушки.
В случае бездефектной витковой изоляции катушки статора 2 процесс колебаний в индукторе 4 сопровождается колебаниями в исследуемой катушке и имеет затухающую симметричную форму, приведенную на фиг.3.
В случае пробоя витковой изоляции катушки возникает замкнутый контур, воздействующий на индуктор 4 и искажающий картину затухающих колебаний. В колебательном контуре, конденсатор 9 - индуктор 4, появляется низкочастотная составляющая, а в обмотке статора образуется соответствующая волна напряжения (фиг.4), которая улавливается датчиком 1 измерителя частоты 3.
Поставленная задача - получение испытательных импульсов напряжения с крутым передним фронтом на испытуемых витках статорной обмотки КЭМ и создание тем самым высоких значений испытательного виткового напряжения решена в предлагаемом устройстве благодаря использованию высокочастотного воздушного индуктора (без сердечника) в сочетании с коммутационным высоковольтным, высокостабильным разрядником и накопительно-разрядным конденсатором с малой внутренней индуктивностью.
Применение данного устройства позволяет выявлять скрытые дефекты витковой изоляции статорных обмоток КЭМ и определять запас их электрической прочности.