 |
Разработка методики расчёта систем изоляции статорных обмоток асинхронных электродвигателей с жёсткими секциями
|
|
|
|
Для расчёта изоляции обмотки двигателей необходимо определить напряжения в отдельных частях обмотки.
Обмотка статора состоит из катушечных групп – ряда последовательно соединённых между собой катушек, которые лежат в соседних пазах и принадлежат одной фазной обмотке. Существует три вида соединения катушечных групп между собой:
1) Последовательно, при этом напряжение в каждой катушечной группе
где 
– фазное напряжение в последовательно соединённой
катушечной группе;
- фазное напряжение двигателя;
n – число катушечных групп, на одну фазу.
2) Параллельно. Каждая из катушечных групп находится под напряжением, равным
где 
– фазное напряжение в параллельно соединённой катушечной
группе;
3) Последовательно-параллельное соединение. Половина катушечных групп каждой фазной обмотки соединяется последовательно, а затем две ветви соединяются параллельно. При этом напряжение в каждой катушечной группе
где – фазное напряжение в катушечной группе соединённой
последовательно-параллельно;
k – количество последовательно соединённых катушечных групп.
Каждая катушечная группа имеет q последовательно соединённых катушек. Поэтому напряжение в каждой катушке, равно отношению, напряжения катушечной группы к количеству катушек входящих в неё.
где 
– фазное напряжение в катушке;
– фазное напряжение в катушечной группе соединённой по
одному их трёх вариантов.
Напряжение в каждом витке равно
где 
– фазное напряжение в витке;
m – число витков в катушке.
Расчёт толщины изоляции можно условно разделить на 2 части:
- расчёт витковой изоляции;
- расчёт корпусной изоляции.
1) Расчёт витковой изоляции
| А |
|
|
|
| Рис. 2.5. Расчётная схема витковой изоляции обмотки статора с жёсткими секциями |
| Б |
| Б |
Так как проводник имеет прямоугольное значение, необходимо определить точку с максимальной напряжённостью. Из свойств проводника следует, что любая точка проводника имеет постоянный потенциал (
), т.е. его поверхность эквипотенциальна.
Линейная плотность зарядов вычисляется по формуле:
где - R – радиус кривизны.
Из вышесказанного следует, что чем меньше радиус кривизны R, тем больше плотность заряда на поверхности проводника.
Напряжённость на поверхности проводника
Таким образом максимальная напряжённость будет в точке с минимальным радиусом кривизны.
Исходя из рис. 2.5. максимальная напряжённость будет в точке А. В точке Б будет минимальная напряжённость, т.к. радиус кривизны в этой точке 
, а следовательно напряжённость 
.
На основании теоремы Гаусса рассчитаем толщину изоляции в точке А:
где – 
– толщина витковой изоляции, мм;
– радиус кривизны, мм;
– витковое линейное напряжение, В;
– электрическая прочность изоляции, кВ/мм.
2) Расчёт корпусной изоляции.
Для расчёта воспользуемся следующей схемой (рис. 2.6.):
| А |
| R |
Рис. 2.6. Расчётная схема корпусной изоляции обмотки статора с жёсткими секциями
Аналогично случаю с витковой изоляцией максимальная напряжённость будет в точке А.
Толщина корпусной изоляции будет рассчитываться аналогично витковой изоляции.
где – 
– толщина катушечной изоляции, мм;
– радиус кривизны, мм;
– катушечное линейное напряжение, В;
– электрическая прочность изоляции, кВ/мм.
Для выполнения расчёта составлен алгоритм (рис. 2.7.).
| Начало |
Ввод  , n, k, q, m, , 
|
| n=0, k=0 |
|
| k=0 |
|
|
|
|
|
|
|
Вывод 
|
| Конец |
Рис. 2.7. Алгоритм расчёта толщины изоляции
|
|
|
Выводы
Таким образом, можно сделать вывод, что толщина изоляции зависит от её средней электрической прочности и от напряжения проводника. Максимальная напряжённость наблюдается в местах с наименьшим радиусом кривизны, поэтому расчёт изоляции производится именно в этих точках. Градирование изоляции позволяет сделать электрическое поле более однородным, тем самым уменьшить толщину изоляции. При этом изоляция становится многослойной, что приводит к выступлению в пустотах между слоями сконцентрированных зарядов. Эти заряды вызывают нагрев изоляции, тем самым уменьшают надёжность изоляции. Для того чтобы изоляцию сделать однородной производится пропитка.
Разработана методика расчёта изоляции статорной обмотки асинхронного электродвигателя с жёсткими секциями. Составлена блок схема для расчёта толщины изоляции.
Перечень ссылок
1. http://www.td-helz.com.ua/property_article.html
2. Справочник энергетика угольной шахты/ Под ред. Б.Н. Ванеева в 2-х томах – Донецк: Юго-Восток, 2001 г.
3. http://www.dissercat.com/content
4. http://leg.co.ua/info/spravka/vidy-elektroizolyacionnyh-materialov.html
5. http://www.elinar.ru/H_voltage.htm
6. http://www.ruscable.ru/info/manual/2_2.html
7. Проектирование электрических машин/ Под ред. И.П. Копылова – М. Энергия, 1980 г.
8. Общая физика. Электромагнетизм - основные законы. Иродов И.В. – М., 1991 г.
|
|
|
