Analiza właściwości silnika SE-2

Silnik SE-2 pracuje w miarę ustabilizowanych warunkach środowisko-wych, w których zmiany temperatury powietrza osiągają maksymalnie 25oC. Niemniej jednak, zastosowana w silniku izolacja główna uzwojeń wykonana w technologii VPI sygnowana przez producenta Micadur Compact, już na etapie wstępnych obserwacji przebiegów czasowych wykazywała się dużą wrażliwo-ścią aktywności wnz na zmiany warunków mikroklimatycznych.

Na rysunku 6.6 przedstawiono diagram korelacyjny wskazujący na jako-ściowy i ilojako-ściowy wpływ zmiany temperatury powietrza na wskaźniki ocenia-jące emisję wnz w badanym silniku. Uzyskane przebiegi korelogarmów dla wszystkich wskaźników wnz wskazują na linową zależność tych zmian. Współ-czynniki kierunkowe wyznaczonych funkcji przyjmują wartości ujemne, co 162

a) b)

c) d)

e) f)

Rys. 6.4. Diagramy korelacyjne wskaźników wnz w funkcji temperatury powietrza

(opis w tekście)

Wpływ zmiany temperatury powietrza na wskaźnik Qmax przedstawiono na rysunku 6.4c i d. Z tych korelogarmów również wynika, że gdy temperatura powietrza w hali spadnie poniżej 10^oC, to następuje wyraźny wzrost amplitudy wyładowań (linia 1). Wzrost temperatury wpływa na zmniejszenie się amplitudy wyładowań (linia 2). Obie linie mają podobny współczynnik kierunkowy.

Ciekawe wnioski nasuwają się z obserwacji wpływu temperatury powietrza na moc wyładowań PDI (rys. 6.4e i f). Wrysowane linie 1, 2 i 3 wskazują

ob-szar, w którym wartość wyładowań jest na najniższym poziomie. W zakresie temperatur powietrza od 10 do 27^oC wyładowania nie przekraczają wartości 0,3mW po stronie P i 0,1mW po stronie N. Spadek lub wzrost tej temperatury od wskazanego zakresu wpływa wyraźnie na wzrost wyładowań. Wzrost ten może osiągać wartość nawet 2-krotną (linia 1 i 3).

Przedstawione na rysunku 6.4 przebiegi korelacyjne dla poszczególnych wskaźników mają podobne kształty. Różnią się wyraźnie poziomem wartości. Gdy weźmie się pod uwagę wcześniejsze wnioski związane z niesymetrycznym chłodzeniem silnika można przypuszczać, że to ta przyczyna wpływa na lokalne wzrosty wyładowań niezupełnych po jednej ze stron silnika. Wpływ temperatury powietrza na wielkość emisji wyładowań niezupełnych w izolacji uzwojeń tej samej fazy A, znajdującej się po obu stronach silnika (strona N i P), przedsta-wiono na rysunku 6.5. Wynika z niego, że poziom wyładowań niezupełnych mierzony po stronie przeciwnapędowej jest znacznie wyższy niż mierzony po stronie napędowej. W przypadku wskaźnika PPS poziom jest wyższy średnio dwukrotnie, w przypadku Qmax nawet trzykrotnie.

a) b)

Rys. 6.5. Wpływ temperatury powietrza na wskaźnik PPS (a) i wskaźnik Qmax (b) w kanałach pomiarowych CH-2 (strona N) i CH-5 (strona P), izolacja uzwojeń fazy A

6.1.2. Analiza właściwości silnika SE-2

Silnik SE-2 pracuje w miarę ustabilizowanych warunkach środowisko-wych, w których zmiany temperatury powietrza osiągają maksymalnie 25oC. Niemniej jednak, zastosowana w silniku izolacja główna uzwojeń wykonana w technologii VPI sygnowana przez producenta Micadur Compact, już na etapie wstępnych obserwacji przebiegów czasowych wykazywała się dużą wrażliwo-ścią aktywności wnz na zmiany warunków mikroklimatycznych.

Na rysunku 6.6 przedstawiono diagram korelacyjny wskazujący na jako-ściowy i ilojako-ściowy wpływ zmiany temperatury powietrza na wskaźniki ocenia-jące emisję wnz w badanym silniku. Uzyskane przebiegi korelogarmów dla wszystkich wskaźników wnz wskazują na linową zależność tych zmian. Współ-czynniki kierunkowe wyznaczonych funkcji przyjmują wartości ujemne, co

164 świadczy o odwrotnie proporcjonalnym wpływie temperatury na wskaźniki PPS, Qmax i PDI. Ujemny wpływ temperatury na emisję wnz można wytłumaczyć zmianą rozmiarów pustych przestrzeni w uzwojeniu stojana. W miarę wzrostu temperatury materiał spoiwa izolacji żłobkowej i miedzi rozszerza się, zamyka-jąc puste przestrzenie i zmniejszazamyka-jąc w ten sposób klasyczne wyładowania PDI. Efekt ten jest najbardziej znaczący w przypadku uzwojeń z pokryciem asfalto-wym i poliestroasfalto-wym, lecz można go również zaobserwować na uzwojeniach z pokryciem epoksydowym [23, 81].

W analizowanym obiekcie największą wrażliwość izolacji na zmiany tem-peratury obserwuje się w zakresie intensywności wyładowań PPS, następnie mocy wyładowań PDI i na końcu amplitudy wyładowań Qmax. Największe war-tości współczynników kierunkowych występują dla pomiarów wykonanych w przewodach fazy C, co świadczy o stanie technicznym izolacji tych przewodów. Duży ujemny wpływ temperatury sugeruje bowiem istnienie wewnętrznych rozwarstwień w izolacji przewodów.

Wielkość występujących rozwarstwień izolacji zmienia się wraz z czasem pracy maszyny. Wpływ naturalnego procesu starzenia się izolacji na zmianę aktywności wnz przedstawiono na rysunku 6.7. Poczyniona obserwacja uwzględnia zmiany stanu izolacji, jaka nastąpiła na przestrzeni 3 lat pracy silni-ka. Wyznaczone funkcje liniowe zmian wskaźników wnz potwierdzają efekt starzenia się izolacji. Wszystkie wskaźniki wnz zanotowane w okresie lat 2011 ÷ 2012 mają wyższe wartości od ich wartości zmierzonych trzy lata wcześniej. Charakter zmian wskazuje na istnienie pewnej prawidłowości. Polega ona na tym, że wzrost emisji wnz w rozpatrywanym zakresie temperatur nie jest jedna-kowy. Linie aproksymacyjne przecinają się przy pewnej temperaturze powie-trza, co oznacza, że obniżenie temperatury od tej wartości powoduje większy wzrost aktywności wnz. I odwrotnie, wzrost temperatury powyżej tej wartości powinien spowodować obniżenie emisji. Dla izolacji przewodów fazy A tą cha-rakterystyczną temperaturą jest 48÷50^oC, a dla izolacji przewodów fazy C – 55oC.

Biorąc pod uwagę powyższe wyniki należy uznać, że wraz z postępującym procesem starzenia się izolacji, chcąc uniknąć wzrostu emisji wnz, należałoby zapewnić pracę silnika SE-2 w temperaturach zbliżonych do wskazanej tempe-ratury charakterystycznej, przy której przecinają się obie linie. W tych warun-kach bowiem wrażliwość izolacji w zakresie aktywności wnz na zmianę tempe-ratury jest najmniejsza.

164 świadczy o odwrotnie proporcjonalnym wpływie temperatury na wskaźniki PPS, Qmax i PDI. Ujemny wpływ temperatury na emisję wnz można wytłumaczyć zmianą rozmiarów pustych przestrzeni w uzwojeniu stojana. W miarę wzrostu temperatury materiał spoiwa izolacji żłobkowej i miedzi rozszerza się, zamyka-jąc puste przestrzenie i zmniejszazamyka-jąc w ten sposób klasyczne wyładowania PDI. Efekt ten jest najbardziej znaczący w przypadku uzwojeń z pokryciem asfalto-wym i poliestroasfalto-wym, lecz można go również zaobserwować na uzwojeniach z pokryciem epoksydowym [23, 81].

W analizowanym obiekcie największą wrażliwość izolacji na zmiany tem-peratury obserwuje się w zakresie intensywności wyładowań PPS, następnie mocy wyładowań PDI i na końcu amplitudy wyładowań Qmax. Największe war-tości współczynników kierunkowych występują dla pomiarów wykonanych w przewodach fazy C, co świadczy o stanie technicznym izolacji tych przewodów. Duży ujemny wpływ temperatury sugeruje bowiem istnienie wewnętrznych rozwarstwień w izolacji przewodów.

Wielkość występujących rozwarstwień izolacji zmienia się wraz z czasem pracy maszyny. Wpływ naturalnego procesu starzenia się izolacji na zmianę aktywności wnz przedstawiono na rysunku 6.7. Poczyniona obserwacja uwzględnia zmiany stanu izolacji, jaka nastąpiła na przestrzeni 3 lat pracy silni-ka. Wyznaczone funkcje liniowe zmian wskaźników wnz potwierdzają efekt starzenia się izolacji. Wszystkie wskaźniki wnz zanotowane w okresie lat 2011 ÷ 2012 mają wyższe wartości od ich wartości zmierzonych trzy lata wcześniej. Charakter zmian wskazuje na istnienie pewnej prawidłowości. Polega ona na tym, że wzrost emisji wnz w rozpatrywanym zakresie temperatur nie jest jedna-kowy. Linie aproksymacyjne przecinają się przy pewnej temperaturze powie-trza, co oznacza, że obniżenie temperatury od tej wartości powoduje większy wzrost aktywności wnz. I odwrotnie, wzrost temperatury powyżej tej wartości powinien spowodować obniżenie emisji. Dla izolacji przewodów fazy A tą cha-rakterystyczną temperaturą jest 48÷50^oC, a dla izolacji przewodów fazy C – 55oC.

Biorąc pod uwagę powyższe wyniki należy uznać, że wraz z postępującym procesem starzenia się izolacji, chcąc uniknąć wzrostu emisji wnz, należałoby zapewnić pracę silnika SE-2 w temperaturach zbliżonych do wskazanej tempe-ratury charakterystycznej, przy której przecinają się obie linie. W tych warun-kach bowiem wrażliwość izolacji w zakresie aktywności wnz na zmianę tempe-ratury jest najmniejsza.

165 a) b) c) d) e) f) g) h) i) Ry s. 6. 6. W pł yw te m per at ur y na ws kaź nik i wnz opra cowa ny na podstawie pom ia rów z ebr an ych w okre sie od 29 .0 7. 200 8 do 05 .0 1. 201 2, silnik SE -2 16

a) b)

c) d)

e) f)

Rys. 6.7. Diagramy korelacyjne wskaźników wnz w funkcji temperatury powietrza z

uwzględ-nieniem procesu starzenia się izolacji przewodów fazy A (a, c, e) i przewodów fazy B (b, d, f)