zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2026-92-4-33-42zldm-2796Research ArticleФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И КОНТРОЛЯPHYSICAL METHODS OF RESEARCH AND MONITORINGВихретоковый контроль пропаянности боковых стенок токоведущих соединений статоров электрических машин с учетом мешающих факторовEddy current testing of the side walls of current-carrying joints of stators of electric machines accounting for the interfering factorsКоганЛ. Х.KoganL. Kh.

Леонид Хонович Коган

620108, г. Екатеринбург, ул. С. Ковалевской, д. 18

Leonid Kh. Kogan

18, ul. S. Kovalevskoy, Yekaterinburg, 620108

СташковА. Н.StashkovA. N.

Алексей Николаевич Сташков

620108, г. Екатеринбург, ул. С. Ковалевской, д. 18

Aleksey N. Stashkov

18, ul. S. Kovalevskoy, Yekaterinburg, 620108

stashkov@imp.uran.ruИнститут физики металлов им. М. Н. Михеева УрО РАНРоссияMikheev Institute of Metal Physics, RAS, Ural BranchRussian Federation2026280420269243342Copyright © Коган Л.Х., Сташков А.Н., 20262026Коган Л.Х., Сташков А.Н.Kogan L.K., Stashkov A.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/2796

Вихретоковый контроль качества пайки токоведущих соединений статоров гидро- и турбогенераторов проводят при вводе в эксплуатацию новых агрегатов, а также после их планового ремонта. Цель работы — исследование удельной электрической проводимости соединительных планок токоведущих соединений из полуфабрикатов меди марки М1 и исключение влияния соседних соединений на результаты контроля. При использовании в токоведущих соединениях обмоток статоров турбогенераторов в качестве соединительных планок шин, изготовленных способом горячей прокатки, наблюдается существенная изменчивость (от 2 до 4,4 %) их электропроводности по толщине и от изделия к изделию. Погрешность определения уровня пропаянности боковых стенок с использованием вихретокового преобразователя (ВТП) при этом может достигать 52,8 %. Это необходимо учитывать при разработке средств вихретокового контроля качества пайки подобных соединений, причем определять электропроводность следует на тех же частотах, на которых будет проводиться контроль. Показано, что при контроле токоведущих соединений обмоток статоров гидрогенераторов изменчивость электропроводности на результаты контроля качества пайки не влияет, поскольку токоведущие стержни и соединительные планки в данном случае состоят из медных мягких шин, изготавливаемых из катанки методом восходящего литья. Однако влияние соседних соединений на сигналы ВТП значительно. Предложен способ исключения такого влияния, заключающийся в экранировании обмоток ВТП двухслойным экраном из трансформаторной стали. Полученные результаты могут быть использованы для повышения достоверности контроля паяных соединений в энергетическом оборудовании и совершенствования методики в случае применения ее для других типов соединений, а также в условиях сложных электромагнитных помех.

Eddy current testing of the quality of soldering of current-carrying joints of stators of hydro- and turbogenerators is carried out when commissioning new units, as well as after their scheduled repairs. The objective of this study is to investigate the specific electrical conductivity of connecting strips of current-carrying joints made of M1 copper semi-finished products and to eliminate the influence of adjacent joints on the testing results. When hot-rolled busbars are used as connecting strips in current-carrying joints of turbogenerator stator windings, significant variability (from 2 to 4.4%) in their electrical conductivity across their thickness and from product to product is observed. The error in determining the solder integrity of sidewalls using an eddy current transducer (ECT) can reach 52.8%. This must be taken into account when developing eddy current testing tools for soldering such joints, with electrical conductivity determined at the same frequencies at which the testing will be performed. It has been demonstrated that conductivity variability does not affect solder quality testing results when inspecting current-carrying joints in hydrogenerator stator windings, as the current-carrying rods and connecting strips in this case consist of soft copper busbars manufactured from rod using the upward casting method. However, the influence of adjacent connections on the ECT signals is significant. A method for eliminating this influence is proposed, consisting of shielding the ECT windings with a two-layer screen made of transformer steel. The obtained results can be used to improve the reliability of solder joint inspection in power equipment and to refine the methodology for use with other types of connections, as well as in conditions of complex electromagnetic interference.

токоведущие соединенияконтроль пайкивихретоковый преобразовательдвухчастотный методудельное электрическое сопротивление.current-carrying jointsNDT of solderingeddy current transducerdual-frequency methodelectrical resistivityРабота выполнена в рамках государственного задания Минобрнауки РФ для ИФМ УрО РАН.ReferencesMaierhofer C., Rollig M., Steinfurth H., et al. Non-destructive testing of Cu solder connections using active thermography / NDT&E Int. 2012. Vol. 52. P. 103 – 111. DOI: 10.1016/j.ndteint.2012.07.010Maierhofer C., Rollig M., Steinfurth H., et al. Non-destructive testing of Cu solder connections using active thermography / NDT&E Int. 2012. Vol. 52. P. 103 – 111. DOI: 10.1016/j.ndteint.2012.07.010Fan Z., Bai K., Chen C. Ultrasonic testing in the field of engineering joining / Int. J. Adv. Manuf. Tech. 2024. Vol. 132. P. 4135 – 4160. DOI: 10.1007/s00170-024-13569-wFan Z., Bai K., Chen C. Ultrasonic testing in the field of engineering joining / Int. J. Adv. Manuf. Tech. 2024. Vol. 132. P. 4135 – 4160. DOI: 10.1007/s00170-024-13569-wСмирнов В. М., Смирнова Н. Р., Петров О. А. и др. Ультразвуковой контроль качества паяных и сварных соединений в электрических контактах / Вестник Чувашского университета. 2024. № 4. С. 141 – 151. DOI: 10.47026/1810-1909-2024-4-141-151Smirnov V. M., Smirnova N. R., Petrov O. A., et al. Ultrasonic quality control of soldered and welded joints in electrical contacts / Vestn. Chuvash. Univ. 2024. No. 4. P. 141 – 151 [in Russian]. DOI: 10.47026/1810-1909-2024-4-141-151Дорофеев А. Л. Испытания методом вихревых токов. — М.: Оборонгиз, 1961. — 158 с.Dorofeev A. L. Eddy current testing. — Moscow: Oborongiz, 1961. — 158 p. [in Russian].Rubijanto J., Rusnaldy R., Haryadi G., et al. Evaluation of welded joint cracks by damping analysis in an eddy current testing system / Insight: non-destructive testing and condition monitoring. 2025. Vol. 67. No. 2. P. 66 – 72. DOI: 10.1784/insi.2025.67.2.66Rubijanto J., Rusnaldy R., Haryadi G., et al. Evaluation of welded joint cracks by damping analysis in an eddy current testing system / Insight: non-destructive testing and condition monitoring. 2025. Vol. 67. No. 2. P. 66 – 72. DOI: 10.1784/insi.2025.67.2.66Tian G., Yang C., Lu X., et al. Inductance-to-digital converters (LDC) based integrative multi-parameter eddy current testing sensors for NDT&E / NDT&E Int. 2023. Vol. 138. P. 102888. DOI: 10.1016/j.ndteint.2023.102888Tian G., Yang C., Lu X., et al. Inductance-to-digital converters (LDC) based integrative multi-parameter eddy current testing sensors for NDT&E / NDT&E Int. 2023. Vol. 138. P. 102888. DOI: 10.1016/j.ndteint.2023.102888Коган Л. Х., Ничипурук А. П., Розенфельд Е. В., Худяков Б. А. Вихретоковый контроль качества пайки токоведущих соединений электрических машин. II. Эксперимент / Дефектоскопия. 2010. № 4. С. 72 – 82.Kogan L. Kh., Nichipuruk A. P., Rozenfel’d E. V., Khudyakov B. A. Eddy-current quality control of soldering of current-carrying joints in electrical machines. II. Experiment / Rus. J. Nondestr. Test. 2010. Vol. 46. P. 292 – 301. DOI: 10.1134/s1061830910040078Сясько В. А., Ройтгарц М. Б., Коротеев М. Ю., Соломенчук П. В. Контроль качества паяных соединений стержней статорных обмоток турбогенераторов на заводе «Электросила» / В мире неразрушающего контроля. 2010. Т. 48. № 2. С. 1 – 9.Syasko V. A., Roytgarts M. B., Koroteev M. Yu., Solomenchuk P. V. Quality control of soldered joints of stator winding rods of turbogenerators at the «Electrosila» plant / V Mire Nerazrush. Kontr. 2010. Vol. 48. No. 2. P. 1 – 9 [in Russian].Коган Л. Х., Сташков А. Н., Ничипурук А. П. Повышение достоверности вихретокового контроля качества пайки токоведущих медных соединений и расширение номенклатуры контролируемых соединений в энергетическом оборудовании / Дефектоскопия. 2018. № 11. С. 784 – 791. DOI: 10.1134/s0130308218110064Kogan L. Kh., Stashkov A. N., Nichipuruk A. P. Improving the reliability of eddy-current quality control of soldering in current-carrying copper joints and expanding the nomenclature of inspected joints in energy equipment / Rus. J. Nondestr. Test. 2018. Vol. 54. No. 11. P. 784 – 791. DOI: 10.1134/s1061830918110049Горбунов А. Е., Соломенчук П. В., Уманский А. С. Подавление влияния мешающих параметров при контроле нахлесточных паяных соединений электрических машин / Контроль. Диагностика. 2025. Т. 6. № 28. С. 4 – 10. DOI: 10.14489/td.2025.06.pp.004-010Gorbunov A. E., Solomenchuk P. V., Umansky A. S. Suppression of stray parameters influence at testing of soldered lap joints of electrical machines / Kontrol. Diagn. 2025. No. 6. 28. P. 4 – 10 [in Russian].Горбунов А. Е., Ивкин А. Е., Соломенчук П. В. Тангенциальный вихретоковый преобразователь для контроля нахлесточных паяных соединений токоведущих шин электрических машин / Дефектоскопия. 2023. № 11. С. 54 – 56. DOI: 10.31857/s0130308223110052Gorbunov A. E., Ivkin A. E., Solomenchuk P. V. Tangential eddy current transducer for monitoring lap soldered joints of busbars of electrical machines / Defektoskopiya. 2023. No. 11. P. 54 – 56 [in Russian]. DOI: 10.31857/s0130308223110052Горбунов А. Е., Соломенчук П. В., Уманский А. С. Моделирование двухэлементного вихретокового преобразователя тангенциального типа с активным экранированием для контроля паяных соединений / Дефектоскопия. 2024. ¹ 8. С. 42 – 51. DOI: 10.31857/s0130308224080042Gorbunov A. E., Solomenchuk P. V., Umanskii A. S. Modeling a two-element tangential eddy current probe with active shielding for soldered joint testing / Rus. J. Nondestr. Test. 2024. Vol. 60. No. 8. P. 912 – 920. DOI: 10.1134/s106183092460196xGorbunov A., Syasko V., Solomenchuk P., Umanskii A. Methods and means of eddy current testing of soldered lap joints of electrical machines / Appl. Sci. 2025. Vol. 15. Issue 4. P. 2036. DOI: 10.3390/app15042036Gorbunov A., Syasko V., Solomenchuk P., Umanskii A. Methods and means of eddy current testing of soldered lap joints of electrical machines / Appl. Sci. 2025. Vol. 15. Issue 4. P. 2036. DOI: 10.3390/app15042036Коган Л. Х., Сташков А. Н., Ничипурук А. П. Контроль качества пайки боковых стенок хомутов в токоведущих соединениях электрических машин с учетом влияния их размеров / Дефектоскопия. 2022. ¹ 12. С. 59 – 69. DOI: 10.31857/s0130308222120065Kogan L. Kh., Stashkov A. N., Nichipuruk A. P. Quality control of soldering of side walls of clamps in current-carrying connections of electric machines taking into account the influence of their sizes / Rus. J. Nondestr. Test. 2022. Vol. 58. Issue 12. P. 1142 – 1152. DOI: 10.1134/s1061830922700140Chen W., Wu D. Resistance-frequency eddy current method for electrical conductivity measurement / Measurement. 2023. Vol. 209. P. 112501. DOI: 10.1016/j.measurement.2023.112501Chen W., Wu D. Resistance-frequency eddy current method for electrical conductivity measurement / Measurement. 2023. Vol. 209. P. 112501. DOI: 10.1016/j.measurement.2023.112501Ma H., Wang D., Zhang Zh., et al. A simple conductivity measurement method using a peak-frequency feature of ferrite- cored eddy current sensor / NDT&E Int. 2024. Vol. 142. P. 103024. DOI: 10.1016/j.ndteint.2023.103024Ma H., Wang D., Zhang Zh., et al. A simple conductivity measurement method using a peak-frequency feature of ferrite- cored eddy current sensor / NDT&E Int. 2024. Vol. 142. P. 103024. DOI: 10.1016/j.ndteint.2023.103024Zhang Y., Wu D., Chen J. T-R rectangular coils perpendicular to the planar medium for electrical conductivity measurement / NDT&E Int. 2025. Vol. 153. P. 103355. DOI: 10.1016/j.ndteint.2025.103355Zhang Y., Wu D., Chen J. T-R rectangular coils perpendicular to the planar medium for electrical conductivity measurement / NDT&E Int. 2025. Vol. 153. P. 103355. DOI: 10.1016/j.ndteint.2025.103355Monu M., Chekotu J., Brabazon D. Eddy current testing and monitoring in metal additive manufacturing: а review / J. Manuf. Process. 2025. Vol. 134. P. 558 – 588. DOI: 10.1016/j.jmapro.2024.12.033Monu M., Chekotu J., Brabazon D. Eddy current testing and monitoring in metal additive manufacturing: а review / J. Manuf. Process. 2025. Vol. 134. P. 558 – 588. DOI: 10.1016/j.jmapro.2024.12.033Huang P., Long J., Jia J., et al. Measurement of conductivity and diameter of metallic rods using eddy current testing / Measurement. 2023. Vol. 221. P. 113496. DOI: 10.1016/j.measurement.2023.113496Huang P., Long J., Jia J., et al. Measurement of conductivity and diameter of metallic rods using eddy current testing / Measurement. 2023. Vol. 221. P. 113496. DOI: 10.1016/j.measurement.2023.113496Коган Л. Х., Сташков А. Н. Влияние удельного электросопротивления токоведущих медных соединений на достоверность контроля качества пайки боковых стенок хомутов амплитудным вихретоковым методом / Diagn. Resource Mech. Mater. Struct. 2024. Вып. 5. С. 181 – 194. DOI: 10.17804/2410-9908.2024.5.181-194Kogan L. Kh., Stashkov A. N. The effect of the electrical resistivity of conductive copper connections on the reliability of testing the soldering quality of clamp side walls by the amplitude eddy current method / Diagn. Resource Mech. Mater. Struct. 2024. Issue 5. P. 181 – 194 [in Russian]. DOI: 10.17804/2410-9908.2024.5.181-194Arjun A., Sasi B., Kumar A. Effect of shielding of eddy current probes on the sensitivity for sweep frequency measurements / Int. J. Appl. Electromagn. Mech. 2024. Vol. 74. P. 363 – 369. DOI: 10.3233/jae-230138Arjun A., Sasi B., Kumar A. Effect of shielding of eddy current probes on the sensitivity for sweep frequency measurements / Int. J. Appl. Electromagn. Mech. 2024. Vol. 74. P. 363 – 369. DOI: 10.3233/jae-230138Zhou D., Jiao T., Gao X., et al. Investigation on magnetic shield thickness of remote field eddy current probes for inspection of ferromagnetic and non-ferromagnetic plates / Int. J. Appl. Electromagn. Mech. 2023. Vol. 71. P. 325 – 339. DOI: 10.3233/jae-22008Zhou D., Jiao T., Gao X., et al. Investigation on magnetic shield thickness of remote field eddy current probes for inspection of ferromagnetic and non-ferromagnetic plates / Int. J. Appl. Electromagn. Mech. 2023. Vol. 71. P. 325 – 339. DOI: 10.3233/jae-22008Liu Z., Sun L., Guo Y., et al. A magnetic shielding-type PEC sensor with a canister structure and magnetic core / IEEE Sens. J. 2023. Vol. 23. P. 6697 – 6705. DOI: 10.1109/jsen.2023.3244557Liu Z., Sun L., Guo Y., et al. A magnetic shielding-type PEC sensor with a canister structure and magnetic core / IEEE Sens. J. 2023. Vol. 23. P. 6697 – 6705. DOI: 10.1109/jsen.2023.3244557Wang W. Q., Zhou X. Y., Zhao F. W., et al. Magnetic field analysis and modeling of gradient coils based on ferromagnetic coupling inside magnetically shielded cylinder / Measurement. 2024. Vol. 236. P. 114948. DOI: 10.1016/j.measurement.2024.114948Wang W. Q., Zhou X. Y., Zhao F. W., et al. Magnetic field analysis and modeling of gradient coils based on ferromagnetic coupling inside magnetically shielded cylinder / Measurement. 2024. Vol. 236. P. 114948. DOI: 10.1016/j.measurement.2024.114948Hu M., Chen J., Tu Y., Tu S. Development of a novel TMR-based eddy current probe with double-cylinder magnetic shielding for inspection of nonferromagnetic metals / IEEE Sens. J. 2024. Vol. 24. P. 31949 – 31958. DOI: 10.1109/jsen.2024.3438168Hu M., Chen J., Tu Y., Tu S. Development of a novel TMR-based eddy current probe with double-cylinder magnetic shielding for inspection of nonferromagnetic metals / IEEE Sens. J. 2024. Vol. 24. P. 31949 – 31958. DOI: 10.1109/jsen.2024.3438168Hu M., Liu Z. A novel TMR-based eddy current probe with dual magnetic shielding for evaluating fatigue damage of ferromagnetic materials / Measurement. 2025. Vol. 253. P. 117891. DOI: 10.1016/j.measurement.2025.117891Hu M., Liu Z. A novel TMR-based eddy current probe with dual magnetic shielding for evaluating fatigue damage of ferromagnetic materials / Measurement. 2025. Vol. 253. P. 117891. DOI: 10.1016/j.measurement.2025.117891Реутов Ю. Я. Классические магнитные экраны. — Екатеринбург: УрО РАН, 2006.Reutov Yu. Ya. Classic magnetic screens. — Yekaterinburg: UrO RAN, 2006 [in Russian].Реутов Ю. Я. Выбор числа слоев сферического магнитостатического экрана / Дефектоскопия. 2001. ¹ 12. С. 47 – 54.Reutov Yu. Ya. Choice of the number of shells for a spherical magnetostatic shield / Rus. J. Nondestr. Test. 2001. Vol. 37. No. 12. P. 872 – 878. DOI: 10.1023/a:1016821618259

The authors declare that there are no conflicts of interest present.