INTEGRATED APPROACH TO THE STUDY OF THE DEPENDENCE OF THE AGING OF THE INSULATION SYSTEM OF THE VAZ215 ELECTRIC MOTOR ON THE BREAKDOWN VOLTAGE AND TEMPERATURE DURING THE SERVICE LIFE.

Authors

  • А. Hordiienko O.M. Beketov National University of Urban Economy in Kharkiv image/svg+xml

DOI:

https://doi.org/10.33042/2522-1809-2025-3-191-28-33

Keywords:

asynchronous motor, high-voltage insulation systems, integrated approach, assessment of insulation system durability

Abstract

This article discusses the development of a new methodology for assessing the durability of electric motor insulation systems based on a combination of experimental data and numerical methods. The relevance of the study is due to the need to improve the reliability of the insulation systems of the VAZ215-6AMO5 electric motor used to drive the main circulation pumps GTsN-195 for cooling nuclear reactors VVER-1000. During the work, a series of experiments were conducted to study the effect of temperature and breakdown voltage on the service life of the insulation.
The analysis of the results showed that the reduction of the operating temperature of the windings slows down the aging of the insulation system, while the increase of the breakdown voltage helps to extend their service life. These findings emphasize the need to control the temperature and electrical parameters to improve the reliability of the insulation systems.
For a more accurate assessment of the durability of insulation systems, a complex insulation aging function was integrated using various numerical methods. In particular, the methods of average rectangles, trapezoids, and Simpson were studied. A comparison of these methods revealed their advantages and disadvantages. The Simpson method, confirmed by a posteriori Runge accuracy assessment, turned out to be the most accurate, but its complexity in calculations makes it less convenient compared to the trapezoid method, which is suitable for rapid testing. The rectangle method, on the contrary, demonstrated low accuracy and required a significant reduction in the integration step, which limits its practical application.
The study highlights the importance of selecting a suitable integration method depending on the specific conditions of the problem and accuracy requirements. The results obtained open up new prospects for practical application in the field of development and operation of insulation systems. In the future, it is planned to conduct an in-depth study of the influence of various factors on the durability of insulation materials, which will allow creating more accurate models for predicting their service life and optimizing the operating conditions of electric motors in various industries. This can significantly improve the efficiency and safety of electric motors in industry.

References

ТУ 16-510.693-81 Двигун асинхронний типу ВАЗ 215/109-6АМО5.Технічні умови

Artem Hordiienko, Oleksiy Iegorov, Natalia Potryvaieva. Heat Resistance Class Selection for the Stator Winding Insulation in the Circulation Pumps Induction Motors. 2023 IEEE 5th International Conference on Modern Electrical and Energy System (MEES). DOI:10.1109/MEES61502.2023.10402481

Stefan A. Busoi, Petru V. Notingher, Laurentiu M. Dumitran, Gabriel Tanasescu. The influence of temperature and electric field frequency on the dielectric properties of electrical machines insulation systems. 2010 3rd International Symposium on Electrical and Electronics Engineering (ISEEE). DOI: 10.1109/ISEEE.2010.5628478

А.В. Гордієнко «Інноваційний підхід до оцінки довговічності ізоляції асинхронних електродвигунів». НТЗ «Комунальне господарство міст» 2024. DOI: 10.33042/2522-1809-2024-6-187-29-34

Guastavino, F., Cordano, D., Torello, E., & Secondo, G.. "Electrical aging tests on different kind of insulating systems adopted for induction stator motor", 2015 IEEE Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena (CEIDP). DOI: 10.1109/ceidp.2015.7352068

Leuzzi, R., Monopoli, V. G., Rovere, L., Cupertino, F., & Zanchetta, P. "Analysis and Detection of Electrical Aging Effects on High-Speed Motor Insulation", IEEE Transactions on Industry Applications, 2019, 1-1. DOI:10.1109/tia.2019.2929013.

Єрмолін Н.П., Жеріхін І.П. "Надійність електричних машин". Енергія, 1975. с. 71-83

Artem Hordiienko, Oleksiy Iegorov, Natalia Potryvaieva. Heat Resistance Class Selection for the Stator Winding Insulation in the Circulation Pumps Induction Motors. 2023 IEEE 5th International Conference on Modern Electrical and Energy System (MEES). DOI: 10.1109/MEES61502.2023.10402481

Dakin, T. W. (1948). Electrical Insulation Deterioration Treated as a Chemical Rate Phenomenon. Transactions of the American Institute of Electrical Engineers, 67(1), 113–122. doi:10.1109/t-aiee.1948.5059649

Дьяков Е. Д., Гаряжа В. Н., Воропай В. Г. Конспект лекцій з курсу «Електротехнічні Матеріали», Харків, ХНУМГ, 2015, с 6.

Серебряков А. С. «Електротехнічне матеріалознавство. Електротехнічні матеріали Навчальний посібник». Маршрут, 2005 ISBN 5-89035-210- 5 с. 112-116

Харламенков А. С. Нагрівостійкість ізоляції електроустановок// Пожежвибухобезпека/ Fire and Explosion Safety. - 2019. - T. 28, № 1. - С. 77-79.

СОУ НАЕК 100:2022. Інформаційні та керуючі системи, важливі длябезпеки атомних електричних станцій: Загальні технічні вимоги.Національна атомна енергогенеруюча компанія «Енергоатом».– Київ.

Гордієнко А. В. «Аналіз ізоляційних систем електродвигунів головних циркуляційних насосів ВВЕР-1000 з метою її модернізації та удосконалення» Комунальне господарство міст, 2025, том 1, випуск 189, с. 43-51. DOI: 10.33042/2522-1809-2025-1-189-43-51, https://khg.kname.edu.ua/index.php/khg/article/view/6446/6367

Архіпова О. С. Вища математика: конспект лекцій. Для студентів 1 курсу денної та заочної форми навчання за напрямами підготовки 6.070101 «Транспортні технології (за видами транспорту)», 6.170202 «Охорона праці» / О. С. Архіпова; Харк. нац. ун-т міськ. госп-ва ім. О. М. Бекетова. – Х.: ХНУМГ, 2014. – 277 с.

ТУ У 27.1-00215120-001-2021 «Обмотки статорів для ремонту машин електричних обертових понад 355 габаритів. Технічні умови»

Турчак Л. І., Плотніков П. В. Основи чисельних методів: Навчальний посібник. - 2-ге вид., перераб. та дод. – М.: ФІЗМАТЛІТ, 2003. – 304 с, с. 88-93 ISBN 5-9221-0153-6.

ТУ У 26.8-35141676-002:2009. Стрічки слюдяні просочені Елізтерм-155, Елізтерм-180. ТОВ "ВВП "Укрпромвпровадження", 2020.

ТУ 16-88 И79.0168.00. Стрічка слюдяна просочена марки ЛСМ. ВНИИЭИМ, 1988.

Ігнаткін В. У., Томашевський О. В., Матюшин В. М. Основи метрології: навч. посіб. – Запоріжжя: Запорізький національний технічний університет, 2017. – ISBN 978-617-529-205-1. – с.35.

Published

2025-06-13

How to Cite

INTEGRATED APPROACH TO THE STUDY OF THE DEPENDENCE OF THE AGING OF THE INSULATION SYSTEM OF THE VAZ215 ELECTRIC MOTOR ON THE BREAKDOWN VOLTAGE AND TEMPERATURE DURING THE SERVICE LIFE. (2025). Municipal Economy of Cities, 3(191), 28-33. https://doi.org/10.33042/2522-1809-2025-3-191-28-33