Вихретоковый контроль пропаянности боковых стенок токоведущих соединений статоров электрических машин с учетом мешающих факторов

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.

1. Maierhofer 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.2012.07.010

2. Fan 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-w

3. Смирнов 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: 10.47026/1810-1909-2024-4-141-151

4. Дорофеев А. Л. Испытания методом вихревых токов. — М.: Оборонгиз, 1961. — 158 с.

5. 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.2025.67.2.66

6. Tian 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.2023.102888

7. Коган 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.

8. Сясько 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.

9. 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/s0130308218110064

10. Горбунов 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.004-010

11. 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/s0130308223110052

12. Горбунов 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/s0130308224080042

13. Gorbunov 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/app15042036

14. Коган 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/s0130308222120065

15. Chen W., Wu D. Resistance-frequency eddy current method for electrical conductivity measurement / Measurement. 2023. Vol. 209. P. 112501. DOI: 10.1016/j.measurement.2023.112501

16. Ma 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.2023.103024

17. Zhang 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.2025.103355

18. Monu 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.2024.12.033

19. Huang 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.2023.113496

20. Коган 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: 10.17804/2410-9908.2024.5.181-194

21. Arjun 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-230138

22. Zhou 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-22008

23. Liu 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.2023.3244557

24. Wang 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.2024.114948

25. Hu 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.2024.3438168

26. Hu 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.2025.117891

27. Реутов Ю. Я. Классические магнитные экраны. — Екатеринбург: УрО РАН, 2006.

28. Реутов Ю. Я. Выбор числа слоев сферического магнитостатического экрана / Дефектоскопия. 2001. ¹ 12. С. 47 – 54.