Диагностика изоляции обмоток методом волновых затухающих колебаний

Диагностика изоляции обмоток методом волновых затухающих колебаний : Учебно-методическое пособие для студентов направления 13.04.02 «Электроэнергетика и электротехника» (квалификация (степень) «магистр») всех форм обучения. – Барнаул : Электронное изд-во «Виртуальная Литература», 2024.

В учебно-методическом пособии рассматривается одна из тем дисциплины «Диагностика изоляции электрооборудования», касающаяся диагностики изоляции обмоток асинхронных электродвигателей методом волновых затухающих колебаний. Учебно-методическое пособие предназначено для студентов направления 13.04.02 «Электроэнергетика и электротехника», и может быть использовано при выполнении расчетного задания, согласованного с темой научно-исследовательской выпускной квалификационной работы.

Содержание теоретического курса

Курс лекций состоит из шести основных разделов. В данном учебно-методическом пособии рассматриваются темы 4 и 5. Основная часть учебно-методическом пособии посвящена оценке состояния межвитковой изоляции методом волновых затухающих колебаний (ВЗК), математическому моделированию изоляции обмотки асинхронного двигателя и технической реализации метода ВЗК (тема 6).

ТЕМА 1. Общие вопросы надежности технических систем. Теория надежности. Основные понятия и определения. Проблемы надежности. Закономерности распределения отказов. Причины и модели возникновения отказов электрооборудования. Методы обеспечения надежности электрооборудования в процессе проектирования, производства, эксплуатации и хранения. Количественные показатели надежности. Связь между показателями надежности и эффективности.

ТЕМА 2. Техническая диагностика в электроэнергетике. Общее представление о технической диагностике. Диагностика технического состояния электрооборудования. Основные принципы технического диагностирования и определения остаточного ресурса электрооборудования. Показатели состояния и диагностические параметры изоляции электрических машин.

ТЕМА 3. Оценка технического состояния электрооборудования. Показатели и критерии надежности электрооборудования. Критерии и количественные характеристики надежности. Единичные и комплексные показатели надежности. Обеспечение эксплуатационной надежности. Обеспечение надежности изоляции электрических машин в процесс проектирования и производства. Поддержание заданного уровня надежности в процессе эксплуатации. Техническое обслуживание (ТО) и диагностика электрооборудования.

ТЕМА 4. Причины отказов и виды повреждений изоляции обмоток электрических машин. Основные причины отказов электрических машин. Виды повреждения изоляции обмоток электрических машин. Основные причины нарушений свойств изоляции обмоток электрических машин. Конструктивные и производственные воздействующие факторы. Факторы, влияющие на состояние изоляции в процессе эксплуатации. Классификация воздействующих факторов и их особенности в различных условиях эксплуатации.

ТЕМА 5. Электрическая изоляция. Классификация методов диагности-ки электрической изоляции электрических машин. Классификация электрической изоляции. Изоляция обмоток электрических машин. Конструкция изоляции обмотки статора асинхронного двигателя. Испытания изоляции. Визуальный контроль и неэлектрические методы диагностики изоляции. Электрические методы диагностики изоляции. Цифровые системы диагностики изоляции электрооборудования.

ТЕМА 6. Оценка состояния изоляции обмоток. Прогнозирование остаточного ресурса электродвигателя. Оценка состояния межвитковой изоляции методом ВЗК (волновых затухающих колебаний). Математическая модель обмотки статора асинхронного двигателя. Техническая реализация метода ВЗК. Прогнозирование остаточного ресурса электродвигателя на основе метода температурно-временных параметров. Влияние переходных процессов и температуры на свойства изоляции электрооборудования. Расчет диагностических параметров для оценки остаточного ресурса.

3.2 Схема замещения обмотки электродвигателя

Моделирование процессов, происходящих в электрических цепях, предполагает структурное и математическое моделирование. При исследовании электрических процессов, происходящих в электрических машинах, структурной модели соответствует схема замещения машины или, например, её обмотки. Количество элементов схемы замещения и порядок их включения зависит от того, какие из параметров представляют наибольший интерес в процессе исследований.

В качестве примера можно рассматривать воздействие типового сигнала в виде единичного импульса напряжения, на обмотку АД и возникающий в ней переходный процесс. Это можно достаточно наглядно проследить с помощью осциллографа. Наличие апериодического процесса на экране осциллографа может быть следствием критического снижения, значений резистивно-ёмкостных параметров схемы замещения обмотки. Предварительно можно предположить, что при изменении значений параметров схемы замещения, характеризующих изоляцию обмотки от нормального (условно) уровня до критического (около нуля), переходный процесс будет иметь вид ВЗК.