Способ электроосмотической сушки изоляции обмоток электрических машин

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при электроосмотической сушке изоляции обмоток электрических машин при их эксплуатации, а также для предупреждения увлажнения изоляции обмоток электрических машин во время технологической паузы. Сущность изобретения состоит в следующем. В способе электроосмотической сушки изоляции обмоток электрических машин путем подключения источников постоянного и пульсирующего напряжений между проводниками обмоток и корпусом машины, создания постоянного напряжения и пульсирующего напряжения с прямоугольной формой импульсов и той же полярностью, что и постоянное напряжение, согласно изобретению, дополнительно подключают индуктивность последовательно источникам напряжения. При этом изменяют значения индуктивности до придания прямоугольной формы импульсам пульсирующего напряжения непосредственно на изоляции обмоток электрической машины. Технический результат от использования данного изобретения состоит в уменьшении времени сушки за счет достижения резонанса напряжений, позволяющего получить на обмотке импульсы тока с крутым фронтом. 1 табл.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроизоляционной технике, и может быть использовано для электроосмотической сушки изоляции обмоток электрических машин при их эксплуатации, а также для предупреждения увлажнения изоляции обмоток электрических машин во время технологической паузы.

Известен способ электроосмотической сушки изоляции обмоток электрических машин, при котором прикладывают постоянное напряжение между проводниками обмоток и корпусом машины, подключая положительный полюс источника постоянного напряжения к проводникам обмоток, а отрицательный — к корпусу, последовательно с источником постоянного напряжения включают источник пульсирующего напряжения и дополнительно прикладывают пульсирующее напряжение с той же полярностью, что и постоянное, устанавливая значение амплитуды пульсирующего напряжения 25-50% минимально допустимого значения и прямоугольную форму импульсов (SU 1619369, кл. H 02 K 15/12, 07.01.91).

При этом сушку осуществляют циклами продолжительностью 25-30 мин, а в начале каждого цикла изменяют частоту приложенного пульсирующего напряжения, при каждой частоте измеряют ток между обмоткой и корпусом и производят сушку в указанном цикле при частоте, соответствующей максимуму тока.

В известном способе путем изменения частоты и выбора оптимальных параметров интенсифицируют процесс электроосмотической сушки.

Однако подбор оптимальных параметров сушки с учетом исходного сопротивления влажной изоляции для достижения на обмотке импульсов тока с крутым фронтом требует временных затрат, что в конечном счете делает способ длительным и трудоемким.

Известен способ электроосмотической сушки изоляции обмоток электрических машин путем наложения на постоянное электрическое поле пульсирующего напряжения той же полярности, представляющее собой последовательность пачек импульсов (RU 94012968, кл. H 02 K 15/12, 10.12.95). При этом для создания необходимого диапазона пульсирующего напряжения изменяют как период следования пачек импульсов, так и частоту заполнения импульсов в пачке. Получая таким образом необходимый спектр пульсирующего напряжения, который перекрывает спектр тока электроосмоса, что приводит к более интенсивному разрушению ионных оболочек молекул воды, что увеличивает подвижность последних при их направленном движении в сторону минуса.

Однако и в данном способе достигнуть на обмотке импульсов тока с крутым фронтом невозможно, а следовательно, процесс сушки остается достаточно длительным процессом.

Ближайшим аналогом настоящего изобретения является способ электроосмотической сушки изоляции обмоток электрических машин путем подключения источников постоянного и пульсирующего напряжения между проводниками обмоток и корпусом машины и создания постоянного напряжения и пульсирующего напряжения с прямоугольной формой импульсов и той же полярностью, что и постоянное напряжение (SU 1566445, кл. H 02 K 15/12, 23.05.90).

При этом положительный полюс источника постоянного напряжения и источника пульсирующего напряжения подключают к проводникам обмоток, а отрицательный — к корпусу, а значение амплитуды пульсирующего напряжения устанавливают равным 25-50% максимально допустимого значения напряжения сушки и форму импульсов устанавливают прямоугольной.

Известный способ обеспечивает значительную экономию электроэнергии за счет интенсификации сушки. Однако и в данном способе достигнуть на обмотке импульсов тока с крутым фронтом не удается.

Новым техническим результатом от использования настоящего изобретения является получение лучших показателей сушки за счет достижения резонанса напряжений, позволяющего получать на обмотке импульсов тока с крутым фронтом максимально приближенном к прямоугольной форме.

Этот результат достигается тем, что в способе электроосмотической сушки изоляции обмоток электрических машин путем подключения источников постоянного и пульсирующего напряжений между проводниками обмоток и корпусом машины и создания постоянного напряжения и пульсирующего напряжения с прямоугольной формой импульсов и той же полярностью, что и постоянное напряжение, дополнительно подключают индуктивность последовательно источникам напряжения, при этом изменяют значения индуктивности до придания прямоугольной формы импульсам пульсирующего напряжения непосредственно на изоляции обмоток электрической машины.

При этом положительный полюс источника постоянного напряжения и источника пульсирующего напряжения подключают к проводникам обмоток, а отрицательный — к корпусу.

Известно, что электроосмос — перемещение большого количества влаги по микрокапиллярам под действием внешнего электрического поля.

Учитывая, что изоляция электродвигателей характеризуется сложной структурой, которая обеспечивает возникновение объемных зарядов при электроосмосе, необходимо через некоторое время, когда наблюдается замедление процесса электроосмотической сушки, интенсифицировать процесс сушки.

Авторы предлагают интенсифицировать процесс сушки за счет создания резонанса в цепи нагрузки за счет подключения индуктивности и разрушения объемных электрических зарядов, возникающих на границах раздела изоляционной системы электродвигателя, что в свою очередь обеспечивает более быстрое перемещение влаги по капиллярам.

Изменение значений индуктивности позволяет изменять величину индуктивного сопротивления и добиваться его равенства с емкостным сопротивлением, которым является изоляция электродвигателя. В процессе электроосмотической сушки резонанс возникает на очень короткое время, исчисляемое микросекундами, ввиду того, что емкостное сопротивление в процессе сушки непрерывно изменяется. Моменту резонанса, т.е. появлению чисто активного сопротивления в цепи, соответствует прямоугольный характер импульсов напряжения на экране осциллографа, подключенного к нагрузке.

Контролировать изменение сопротивления изоляции ЭД удобнее по изменению осциллограммы тока в цепи. Известно, что в электрической цепи, в которую включен ЭД с очень влажной изоляцией, осциллограмма тока показывает наличие гармоник с большой амплитудой. По мере обезвоживания, выбросы тока становятся все слабее и величина тока электроосмоса уменьшается. Это свидетельствует о росте сопротивления изоляции.

Резонанс напряжений на электрической емкости изоляции электрической машины и катушке индуктивности достигают изменением значений индуктивности как в сторону увеличения индуктивности от начального значения, так и в сторону ее уменьшения от начального значения индуктивности до достижения импульсами пульсирующего напряжения прямоугольной формы на изоляции обмоток электрической машины непосредственно. Контроль за появлением импульсов прямоугольной формы осуществляют на осциллографе, включенном между обмотками и корпусом электродвигателя.

Заявленный способ реализован на асинхронном ЭД мощностью 1,1 кВт и 2,2 кВт, а также на трансформаторах мощностью ТС-630 и ТС-800.

Технологические параметры предложенного способа электроосмотической сушки изоляции обмоток электрических машин (примеры 1-4) представлены в таблице.

Процесс электроосмотической сушки продолжают до достижения допустимого норматива значения сопротивления изоляции. Согласно нормам минимально допустимое R_из. для включения ЭД в сеть должно быть не менее 500 кОм.

Таким образом, в таблице 1 представлены технические параметры осуществления предложенного способа, исходное сопротивление изоляции электрических машин (ЭД, трансформатор) и достигнутый уровень сопротивления изоляции, позволяющий включать ЭД в сеть.

Анализ таблицы показывает, что предлагаемый способ сушки за счет достижения резонанса напряжений, позволяющего получать на обмотке импульсы тока с крутым фронтом, максимально приближенным к прямоугольной форме, позволяет получить лучшие показатели сушки, а именно достигнуть нормативное значение сопротивления изоляции, необходимое для включения ЭД в сеть, за время вдвое меньше, чем по способу-прототипу (пример 1 — время сушки 35 мин; пример 5 (прототип) — время сушки 65 мин.).

Способ электроосмотической сушки изоляции обмоток электрических машин путем подключения источников постоянного и пульсирующего напряжений между проводниками обмоток и корпусом машины и создания постоянного напряжения и пульсирующего напряжения с прямоугольной формой импульсов и той же полярностью, что и постоянное напряжение, при этом положительный полюс источника постоянного напряжения и источника пульсирующего напряжения подключают к проводникам обмоток, а отрицательный — к корпусу машины, отличающийся тем, что подключают индуктивность последовательно источникам постоянного и пульсирующего напряжений и изменяют значения индуктивности до придания прямоугольной формы импульсам пульсирующего напряжения непосредственно на изоляции обмоток электрической машины.

Источник

Сушка изоляции обмоток электрических машин

Сушке подвергаются электрические машины при увлажнении изоляции обмоток и других токоведущих частей , например, при транспортировке, хранении, монтаже и ремонте, а также при длительном останове агрегата.

Сушка изоляции обмоток электрических машин без особой необходимости вызывает дополнительные неоправданные расходы, а при неправильном ведении режима сушки, кроме того, происходит порча обмотки.

Назначение сушки — удаление влаги из изоляции обмоток и повышение сопротивления до значения, при котором электрическую машину можно поставить под напряжение. Абсолютное сопротивление, МОм, изоляции для электрических машин, прошедших капитальный ремонт, должно быть не менее 0,5 МОм при температуре 10 — 30° С.

Для вновь установленных электрических машин это значение должно быть не ниже значений, приведенных в табл. 2, а у электродвигателей напряжением выше 2 кВ или более 1000 кВт, кроме того, необходимо определить мегаомметром коэффициент абсорбции ka6c или отношение R60/ R15.

Если полученные данные указывают на неудовлетворительное состояние изоляции, электрические машины подвергаются сушке.

Удаление влаги из изоляции обмотки электрической машины происходит за счет диффузии, вызывающей перемещение влаги в направлении потока тепла от более нагретой части обмотки к более холодной.

Перемещение влаги происходит вследствие перепада влажности в разных слоях изоляции, из слоев с большей влажностью влага перемещается в слои с меньшей влажностью. Перепад влажности в свою очередь создается перепадом температуры. Чем больше температурный перепад, тем интенсивнее происходит сушка изоляции. Например, нагревая внутренние части обмотки током, можно создать перепад температуры между внутренними и внешними слоями изоляции и тем ускорить процесс сушки.

Для ускорения сушки обмотки, нагретые до предельной температуры, целесообразно периодически охлаждать до температуры окружающей среды. Пои этом эффективность термической диффузии получается тем большей, чем быстрее охлаждаются поверхностные слои изоляции.

Табл. 1. Ориентировочная продолжительность сушки электрических машин

В процессе сушки нагревать обмотки и сталь нужно постепенно, так как при быстром нагревании температура внутренних частей машины может достигнуть опасного значения, в то время как нагревание наружных частей будет еще незначительным.

Скорость подъема температуры обмотки во время сушки не должна превышать 4 — 5°С в час. Согласно ПТЭ электроустановок потребителей измерение сопротивления изоляции относительно корпуса машины и между обмотками производят для обмоток электрических машин напряжением до 660 В включительно мегаомметром на 1000 В, а у электрических машин напряжение выше 660 В — мегаомметром на 2500 В.

Однако согласно ГОСТ 11828 — 75 сопротивление обмоток электрических машин на номинальное напряжение до 500 В включительно измеряют мегаомметром, рассчитанным на 500 В, обмоток электрических машин на номинальное напряжение выше 500 В — мегаомметром на 1000 В. Следовательно, ПТЭ в некоторой степени ужесточают требования по испытанию изоляции мегаомметром.

Измерение сопротивления изоляции производится при температуре обмоток 75°С. Если сопротивление изоляции обмоток было измерено при другой температуре, но не ниже 10 °С, оно может быть пересчитано на температуру 75 °С.

Перед сушкой изоляции обмоток электрических машин помещение должно быть очищено от мусора, пыли и грязи. Электрические машины должны быть тщательно осмотрены и продуты сжатым воздухом. Во время сушки измеряют сопротивление изоляции каждой обмотки электрической машины по отношению к заземленному корпусу машины и между обмотками (рис. 1).

Каждый раз перед измерением необходимо устранять остаточные заряды в изоляции, для этого обмотку заземляют на корпус на 3 — 4 мин. Кроме того, при сушке обмоток электрических машин необходимо измерять температуру обмоток, окружающего воздуха, ток сушки. Практически в результате сушки обмоток электрических машин сопротивление изоляции при температуре 750°С должно быть не ниже данных табл. 2.

Табл. 2. Наименьшие допустимые сопротивления изоляции обмоток электрических машин после сушки

Электрические машины	Минимальное время, ч, для достижения температуры		Продолжительность сушки, ч
	50 °С	70 °С	общая	минимальная после достижения установившегося сопротивления изоляции, МОм
Малой и средней мощности	2 — 3	5 — 7	15 — 20
Большой мощности открытого исполнения	10 — 16	15 — 25	40 — 60	5 — 10
Большой мощности закрытого исполнения	20 — 30	25 — 50	70-100

Машины или их части	Наименьшее допустимое сопротивление изоляции
Статоры машин переменного тока с рабочим напряжением: выше 1000 В	1 МОм на 1 кВ рабочего напряжения
до 1000 В	0,5 МОм на 1 кВ
Якори машин достоянного тока на пряжением до 750 В включительно	1МОм на 1 кВ
Роторы асинхронных и синхронных электродвигателей (включая всю цепь возбуждения)	1 МОм на 1 кВ, но не менее 0,2 — 0,5 МОм
Электродвигатели напряжением 3000 В и более: статоры	1 МОм на 1 кВ
роторы	0,2 МОм на 1 кВ

Сушка обмоток электрических машин способом индукционных потерь в стали

В последние годы внедрены рациональные способы сушки электродвигателей индукционными потерями в стали статора при неподвижных машинах, не связанные с прохождением тока непосредственно в обмотках. При этом способе сушки имеются две разновидности: потерями в активной стали статора и потерями в корпусе статора.

Нагрев электродвигателей осуществляется потерями на перемагничивание и вихревые токи в активной стали статора электродвигателя переменного тока или индуктора машины постоянного тока от создаваемого в машинах переменного магнитного потока в сердечнике статора и корпусе машины.

Переменный магнитный поток создается специальной намагничивающей обмоткой, наматываемой на корпус машины по наружной поверхности его с протягиванием проводников под станину (рис. 1, а) или на корпус и подшипниковые щиты (рис. 1, б), переменный магнитный поток может быть также создан индукционными потерями в активной стали статора и корпусе электрической машины (рис. 1, в).

Ротор асинхронной или синхронной машины должен быть вынут для возможности намотки на статор намагничивающих витков.

Рис. 1. Сушка электрических машин за счет индукционных потерь в стали: о-в корпусе машины, б — в корпусе и подшипниковых щитах, в — в корпусе и активной стали статора

Намагничивающая обмотка выполняется изолированным проводом, сечение и количество витков определяется соответствующим расчетом.

В процессе сушки сопротивление изоляции обмоток электрических машин в первый период сушки снижается, в дальнейшем возрастает и, достигнув некоторого значения, становится постоянным. В начале сушки сопротивление изоляции измеряют через каждые 30 мин, а при достижении установившейся температуры — через каждый час.

Результаты заносят в журнал сушки и одновременно вычерчивают кривые (рис. 2) зависимости сопротивления изоляции и температуры обмоток от продолжительности сушки. Измерения сопротивления изоляции, температуры обмоток и окружающей среды продолжают до полного охлаждения электрической машины.

Сушку обмоток электрической машины прекращают после того, как сопротивление изоляции будет при постоянной температуре практически неизменным в течение 3 — 5 ч и ka6c будет не ниже 1,3.

Рис. 2. Кривые зависимости сопротивления изоляции 2, коэффициента абсорбции 3 и температуры обмотки 1 электрической машины от продолжительности сушки

Сушка изоляции обмоток электрического двигателя в сушильной печи

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник