Анотація до роботи:

Дао Фи Шанг. Моделі дефектів і методика оцінки надійності всипних обмоток асинхронних двигунів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.01 – електричні машини і апарати. – Інститут електродинаміки НАН України, Київ, 2003.

Дисертація присвячена питанням підвищення надійності ізоляції електричних машин, насамперед уточненню процесів відмов всипних обмоток і розробки методики розрахунку ймовірності безвідмовної роботи асинхронних двигунів із всипними обмотками по відношенню до комутаційних явищ.

Експериментами на моделях дефектів уточнені процеси комутаційної відмови виткової ізоляції обмоток та доведено, що для відмови не обов'язкові перенапруги з великою амплітудою. Сформульовано та експериментально доведено таку гіпотезу. Комутаційна відмова виткової ізоляції відбувається тільки тоді, коли в обмотці існують три умови: існує наскрізний дефект виткової ізоляції; відбувається малопотужний іскровий пробій; існує робоча напруга на дефекті, яка перевищує критичне значення, якого досить для загорання електричної дуги та зварювання або руйнування проводів. Розроблено методику розрахунку імовірності безвідмовної роботи (ІБР) виткової ізоляції просочених всипних обмоток. Її можна застосовувати, якщо є значення ІБР двигуна-аналога, отримані з експлуатаційного досвіду ресурсними або прискореними випробуваннями на надійність.

У дисертаційній роботі уточнено процес комутаційних відмов обмоток та розроблено нові математичні моделі, що придатні для розрахунку ІБР виткової ізоляції АД зі всипними обмотками. Це допомагає вирішенню задачі підвищення надійності експлуатації АД загально промислового застосування, яка в даний час є актуальною. З цією метою використано ідеї співробітників КПІ про роль комутаційних напруг у процесі відмови та деякі ідеї й моделі ВНДІЕМ (О.Д.Гольдберг) та ТПІ (Е.К.Стрельбицький, Ю.П.Похолков та ін.).

1. Здійснено моделювання дефектів та багаторазове повторення відмов у них (при підключенні їх до відводів обмотки). Це підвищило достовірність експериментів: здійснено понад 10 тис. комутацій та понад 1000 відмов дефектів, знято 200 осцилограм. В результаті не було жодної відмови двигуна.

2. Сформульована основна робоча гіпотеза щодо процесу комутаційної відмови. Вона отримана шляхом порівняння наслідків відмов виткової ізоляції з процесом та наслідками звичайного електрозварювання. В результаті дослідження на фізичних моделях доказано, що для відмови необхідні три умови: щоб між двома проводами обмотки (або моделі дефекту) був наскрізний дефект в ізоляції, відбувся малопотужний пробій, була робоча напруга (в експерименті ). Отримано експериментальне підтвердження основної робочої гіпотези про процес відмови та про три критерії відмов.

3. Вивчені комутаційні перенапруги за допомогою цифрової приставки PCS64, що працює в парі з персональним комп'ютером. Перенапруги більше 1500 В рідко спостерігалися. Виявлені високочастотні малопотужні напруги з високою крутизною фронтів. Саме вони утворюють первинні пробої у дефектах. Важливу роль в утворенні високочастотних напруг має комутуючий апарат.

4. Дослідження перемішування проводів у пазах всипної обмотки, як важливого фактора, що впливає на надійність, показали на необхідність уточнення моделі, яка розроблена ВНДІЕМ для визначення впливу перемішування, врахуванням якості укладки. Відмічено доцільність розробки та використання пристроїв для оцінки якості укладки.

5. Розроблено нові моделі ІБР виткової ізоляції всипної обмотки АД по відношенню до комутаційних явищ. В основу моделей закладено врахування трьох імовірностей, відповідних трьом критеріям відмови, ділення виткової ізоляції обмотки на елементи, вузли, ланцюги та відомі моделі основного і резервного з'єднання взаємонезалежних об'єктів. Вплив перемішування проводів у пазу враховано не у зв'язку з максимальною амплітудою хвиль КП, як це прийнято у відомих методиках, а у зв'язку з робочою напругою у момент пробою між сусідніми витками обмотки.

6. Запропоновано методику розрахунку ІБР обмотки. Вона придатна для багатоваріантних розрахунків на етапі розробки АД та для перерахунку результатів оцінки ІБР на інші типорозміри за даними АД-аналога.

Для подальшого покращення моделей та методик є багато шляхів, які залежать від особливостей конкретних машин та умов. Наприклад, можливо уточнювати вплив на старіння дефектів та загорання електричної дуги різних факторів: температури, умов тепловіддачі, параметрів схеми заміщення, режимів навантаження, взаємозв'язку між високочастотною та робочою напругою та ін.

Публікації автора:

1. Вакуленко К. Н., Дао Фи Шанг. Изучение перемешивания проводов всыпных обмоток для оценки надежности электрических машин // Вестник Национального технического университета “ХПИ”. –2001. - № 16’. – С. 23-27.

2. Вакуленко К. Н., Дао Фи Шанг. Критерии коммутационных отказов межвитковой изоляции всыпных обмоток асинхронных двигателей // Вісник Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля. - 2002. - № 1[47]. - С. 151-157.

3. Вакуленко К. Н., Дао Фи Шанг. Методика расчета надежности обмоток электрических машин по отношению к коммутационным явлениям // Енергетика. -2001. -№2. -С.44-48.

4. Вакуленко К. Н., Дао Фи Шанг. Моделирование надежности обмоток асинхронных двигателей мощностью до 50 кВт, напряжением 220/380 В // Вестник Национального технического университета “ХПИ”. – 2000. - № 84’. - С. 33-36.