Спосіб випробувань обмоткових проводів на механічну стійкість ізоляції

Спосіб належить до галузі електротехніки, зокрема до систем випробувань обмоточних проводів на механічну міцність ізоляції шляхом тертя по поверхні проводів. При проходженні змінного струму по обмотках 2l трансформаторів, дроселів, електричних двигунів між витками виникають сили F=10-7 i1 × i 2 × , де і1 і2 - струми у a проводах; l - довжина провідників; a - відстані між провідниками. Ці сили приводять до зміщення одного витка відносно другого і, як наслідок, тертя їх між собою та пошкодження через деякий час ізоляції. Виникає виткове коротке замикання та вихід виробу з ладу [Основи теории электрических аппаратов. Под редакцией Таева И.С. Москва. Высшая школа, 1987. с.137]. Для випробувань ізоляції на стійкість шляхом тертя використовують пристрій, який складається з голки, яка за допомогою спеціального механізму притискається до провода і виконує зворотньо-поступовий рух. При пошкодженні ізоляції між голкою і проводом виникає електричний контакт, що приводить до появи сигналу "Ізоляція пошкоджена" [И.Б. Пешков. Обмоточные провода. Москва, Энергоатомиздат, 1983, 349с]. Недолік даного способу - при його використанні не враховуються реальні умови, в яких працює електротехнічний виріб: проходження по проводах змінного струму, від величини якого залежить амплітуда вібрації, сили тяжіння між проводами, нагрів проводів - від температури залежить швидкість зносу ізоляції. В основу корисної моделі поставлена задача розробити спосіб визначення швидкості зносу ізоляції з урахуванням реальних умов: амплітуди вібрації, сили тертя проводів між собою та їх нагрів за рахунок протікання по проводах змінного струму. Поставлена задача вирішується тим, що визначення стійкості ізоляції (швидкості її зносу) від величини струму і тиску між проводами витки провода, який випробовується, розміщені на магнітопроводі з перетином одного витка іншим, з регулюванням тиску між проводами і сили змінного струму, який в них протікає, і виміром температури і часу виникнення короткозамкненого витка. Суть способу пояснюється переліком Фіг.1, 2 і 3. На Фіг.1 - котушка з витками, намотаними в один шар: 1 - осердя, 2 - витки провода котушки, які намотані в один шар; на Фіг. 2 - котушка з витками, один з яких намотаний у другому шарі: 3 - осердя, 4 - витки котушки першого шару, 5 - місце перетину витків проводом, намотаним у другому шарі; на Фіг. 3 - пристрій для випробувань: 6 — рама, 7 - котушка, 8 - осердя, 9 - місце перетину витків, 10 - динамометр, 11 - гвинт для регулювання сили натягу провода другого шару, 12 - трансформатор для регулювання величини струму в котушці, 13 — амперметр, 14 - реле, 15 - контакти реле, 16 - ізоляційна панель; на Фіг. 4 - експериментальні залежності часу роботи ізоляції до пошкодження від величини струму і тиску Р між проводами. Із Фіг. 1 видно, що при вібрації проводів у котушки з одним шаром тертя між проводами не може виникати вони нерухомі один відносно другого. Але при намотці котушок виникає необхідність намотувати 2, 3 і більше шарів: при цьому провід витка попереднього шару перетинається проводом витка наступного шару, як це зображено на Фіг. 2. У місці перетину проводів 5 при вібрації виникає тертя, яке спричиняє, як свідчить практика і досліди, до прискореного пошкодження ізоляції і виходу з ладу електротехнічного виробу: трансформатора, дроселя або електричної машини. Для розрахунку ізоляції необхідні дослідження по залежності часу її стійкості від величини струму і тиску між проводами. Спосіб випробувань здійснюється таким чином. Із Фіг. 3 видно принцип дії способу: котушка 7 з проводом, який випробовується, розміщується на магнітопроводі 8, який закріплений на металевій рамі 6. Один з кінців обмотки підключений до клеми на ізоляційній панелі 16, а другий - до динамометра 10 і далі - до іншої клеми на ізоляційній панелі. За допомогою гвинта 11 встановлюється необхідна сила тиску між витками у точці 9. Для регулювання та вимірювання величини струму призначений трансформатор 12 і амперметр 13. Від протікання змінного струму по проводнику виникає вібрація з частотою мережі і, як наслідок, поступове пошкодження ізоляції у точці дотику 9. Через деякий час ізоляція стирається, виникає короткозамкнений виток, величина струму підвищується, спрацьовує реле 14 і через контакти 15 поступає сигнал "Ізоляція пошкоджена". Для вимірювання величини струму, тиску і часу використовується мікропроцесорна система та необхідне забезпечення. На Фіг. 4, як приклад, наведені експериментально зняті залежності часу стирання ізоляції від величини струму з частотою мережі 50Гц при різних тисках проводів Р. Спосіб, який пропонується, забезпечує наближення випробувань до реальних умов, при яких може пошкоджуватись ізоляція: вібрації з частотою, котра дорівнює частоті мережі, величини струму, температури нагріву і тиску.