Аналитическая зависимость, устройство и метод оценки состояния обмотки и наработки на отказ погружных электродвигателей

Наиболее слабым элементом погружных водозаполненных электродвигателей является обмотка. Вторым элементом по количеству отказов погружных электродвигателей является упорный подшипниковый узел [1, 2, 3].

Наработку на отказ можно определить путём проведения определительных и контрольных испытаний на надежность. Определительные испытания проводятся с целью установления закона распределения отказов. Контрольные испытания проводятся для оценки соответствия качества изготовления или ремонта техническим условиям или техническим требованиям, или другим нормативным документам [4].

На кафедре ЭОЭТ ЮУрГАУ была получена аналитическая зависимость тока утечки от наработки t

    (1)

где y₀ - скорость изменения тока утечки при наработке t=1,

α – показатель характера изменения тока утечки от наработки,

t₀ - единица измеряемой наработки (сек, мин, час).

Изоляция находится в работоспособном состоянии если приращение тока утечки при испытательных напряжениях U₁ и U₂ (U₂ > U₁) не будет выше 0,9. При этом для погружных электродвигателей U₂=1000В, U₁=600В [5].

Изоляция обмотки окажется в состоянии отказа, в случае, когда через время t будет достигнуто состояние [5, 6]

    (2)

где I_y1 – ток утечки измеренный при U₁,

I_y2 – ток утечки измеренный при U₂.

Созданная на кафедре ЭОЭТ ЮУрГАУ установка позволяет производить оценку состояния электродвигателей напряжением до 600В. С её помощью, возможно проводить испытания обмоток как на постоянном, так и на переменном токе частотой 50 Гц. Структурная схема разработанной установки представлена на рисунке.

Рис. Структурная схема измерительной установки тока утечки

Данная схема включает регулятор 1 для регулировки напряжения, разделительный трансформатор 2 для гальванической развязки питающей и измерительной цепей, повышающее трансформаторы 3,4,5, переключающие коммутаторы 6,7 цепей постоянного на переменный ток, выпрямитель 8, вольтметр 9, микроамперметр 10, коммутатор 11, вольтметр 12, датчик 13 контроля переменного тока, трансформатор измерительный 14 с гальванической развязкой, коммутатор 15, индикатор (вольтметр) 16 переменного тока.

В настоящей работе рекомендуется измерение тока утечки, являющимся током сквозной проводимости. Данный ток фиксируется при подключении постоянного измерительного напряжения.

Измерение следует проводить на стенде по следующей методике. Воздействующие факторы установить на средние значения, то есть на нормальных режимах нагружения. Нормальные режимы используются для того, чтобы не исказить картину старения изоляции, поскольку чрезмерные нагрузки искажает эту картину [7, 8, 9, 10]. Измерение следует проводить через 0,5 тыс. часов. При достижении величины соответствующей равенству (2), испытания заканчиваются, при этом фиксируется наработка на отказ.

Таким образом, в настоящей работе представлена аналитическая зависимость, позволяющая с использованием эксперимента определять наработку на отказ, также представлена структурная схема измерительного устройства на постоянном и переменном токе для фиксирования тока утечки.

В настоящей работе рекомендуется использовать постоянный ток. Статья может быть использована работниками ремонтно-обслуживающих организаций, занимающихся вопросами надежности погружных электродвигателей.