Патент на изобретение №2366061
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ СПОСОБ ПРОПИТКИ И СУШКИ ИЗОЛЯЦИИ ОБМОТОК ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
(57) Реферат:
Изобретение относится к области электротехники, в частности к технологии производства электрических машин (ЭМ). Предлагаемый электротехнический способ пропитки и сушки обмоток электрических машин заключается в пропускании электрического тока через обмотку, при этом согласно изобретению параллельно обмотке подключают набор конденсаторов и осуществляют одновременную пропитку и сушку обмотки, пропуская через нее переменный электрический ток промышленной частоты в режиме резонанса токов. Технический результат – упрощение процесса одновременной пропитки и сушки, а также сокращение цикла обработки и повышение производительности и качества пропитки и сушки обмоток электрических машин при одновременном обеспечении возможности отбраковки некачественных катушек обмотки при обнаружении некачественного покрытия межвитковых замыканий и несоответствия по техническим условиям номинального значения индуктивности катушек обмотки в процессе воздействия на них переменным электрическим током в режиме резонанса тока при промышленной частоте f=50 Гц. 1 ил.
Изобретение относится к электротехнике, в частности к электротехнологии пропитки и сушки изоляции обмоток электрических машин (ЭМ) (электрических двигателей, генераторов, трансформаторов). Известен способ сушки изоляции ЭМ в эксплуатационных условиях путем пропускания тока от источника к ее обмоткам, при этом во время отключения электрической машины от питающей сети коммутационным аппаратом последним подключают к той же сети генератор импульсного напряжения, который используют в качестве источника (см. авторское свидетельство СССР на изобретение Недостатками известного способа сушки изоляции ЭМ являются неэффективное воздействие электрического тока при сушке изоляции обмоток используемым устройством, что снижает качество сушки, а также сложность сушки изоляции обмоток ЭМ, включенных в электрические цепи постоянного тока, не все обмотки ЭМ могут одновременно обрабатываться. Известен также 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, при этом последовательно с источником постоянного напряжения включают источник пульсирующего напряжения с той же полярностью, что и постоянное, причем значение амплитуды пульсирующего напряжения устанавливают равным 25-50% максимально допустимого значения напряжения сушки, форму импульсов устанавливают прямоугольной, а частоту 20-100 Гц (см. авторское свидетельство СССР на изобретение Однако известный способ электроосмотической сушки системы изоляции ЭМ не обеспечивает точной настройки и тем самым высокой интенсивности сушки в случае сильного увлажнения обмоток ЭМ, что снижает качество сушки изоляции обмоток ЭМ. Кроме того, 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 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. 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 (см. патент РФ на изобретение По известному способу электроосмотической сушки изоляции обмоток ЭМ сложно обеспечить постоянное и пульсирующее напряжения прямоугольной формы на индуктивности из-за реактивного характера нагрузки обмотки ЭМ. При обработке обмоток ЭМ других типоразмеров требуется дополнительная настройка источников питания, что снижает производительность процесса пропитки и сушки. Наиболее близким по своей технической сущности к предложенному изобретению является способ электроосмотической сушки системы изоляции ЭМ, при котором между проводниками обмоток и корпусом прикладывают напряжение, подключая положительный полюс источника постоянного напряжения к проводникам и отрицательный полюс источника пульсирующего напряжения, последовательно соединенного с указанным источником, к корпусу, в процессе сушки изменяют частоту пульсирующего напряжения, при этом приложение пульсирующего напряжения осуществляют циклами, перед каждым циклом на постоянном напряжении производят контроль спектра тока, выявляют частоту гармоники, имеющей наибольшую амплитуду, а частоту пульсирующего напряжения устанавливают равной частоте гармоники (см. авторское свидетельство СССР на изобретение Недостатками известного способа электроосмотической сушки системы изоляции ЭМ являются: сложная и ненадежная в производственных условиях система реализации способа сушки изоляции обмотки ЭМ, состоящая из более десяти блоков питания постоянным и импульсным токами, управления и контроля процессом сушки. Задачей настоящего изобретения является упрощение технологии пропитки и сушки, совмещение двух процессов в одной электротехнологии, сокращение продолжительности цикла обработки. Техническим результатом, достигаемым при решении настоящей задачи, является упрощение процесса, повышение производительности, качества пропитки и сушки обмоток ЭМ за счет достижения резонанса токов и появления пондеромоторных сил, приводящих к поперечной микровибрации витков обмоток, обеспечивающей эффективное заполнение воздушных и водных образований пропиточным составом между витками обмотки и равномерные пропитку и сушку обмоток ЭМ. Указанный технический результат достигается тем, что в способе пропитки и сушки обмоток ЭМ, заключающемся в пропускании электрического тока через обмотку, согласно изобретению параллельно обмотке подключают набор конденсаторов и осуществляют одновременную пропитку и сушку обмотки, пропуская через нее переменный электрический ток промышленной частоты в режиме резонанса токов. Между витками обмотки испытуемой ЭМ в режиме резонанса токов, возникающего вследствие параллельного включения электрической цепи, состоящей из обмотки испытуемых ЭМ (индуктивное сопротивление) и конденсаторов (емкостное сопротивление), возникают пондеромоторные силы, приводящие к поперечной микровибрации витков, обеспечивающей эффективное заполнение воздушных и водных образований пропиточным составом между витками обмотки. Повышенная величина тока в обмотках при резонансе токов (в 3-8 раз выше по сравнению с номинальным током катушек в рабочем режиме ЭМ) эффективно и равномерно по всему объему нагревает обмотку ЭМ в соответствии с технологией температурного и временного режима обработки катушек индуктивности для каждого типоразмера. По предложенному способу обработка обмоток (катушек индуктивности) ЭМ проводится по совмещенной технологии пропитки и сушки, что позволяет сократить продолжительность цикла обработки и улучшить качество изделия на данной операции. В то же время, за счет интенсивного механического воздействия переменного электрического тока на обмотку ЭМ в режиме резонанса токов при промышленной частоте f=50 Гц, предложенный способ позволяет отбраковывать некачественно изготовленные катушки индуктивности при наличии в них некачественного покрытия, межвиткового замыкания, несоответствия по техническим условиям катушки номинального значения индуктивности. Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором показана электрическая схема, реализующая предложенный способ пропитки и сушки изоляции обмоток ЭМ. Позиции на чертеже обозначают следующее: 1 – активное сопротивление обмотки испытуемых ЭМ; 2 – индуктивное сопротивление обмотки испытуемых ЭМ; 3 – набор конденсаторов, подключенных параллельно обмотке испытуемой ЭМ; 4 – разделительный трансформатор; 5 – автотрансформатор; 6 – сетевой источник электрического тока напряжением 220 В и частотой 50 Гц; 7 – амперметр. Способ пропитки и сушки изоляции обмоток ЭМ заключается в следующем. Электротехнология пропитки и сушки обмоток ЭМ проводится следующим образом. Обрабатываемую обмотку помещают в резервуар с пропиточным материалом. Параллельно обмотке испытуемой ЭМ (на схеме показана в виде активного сопротивления 1 и индуктивного сопротивления 2) подключают набор конденсаторов 3. Через разделительный трансформатор 4 и автотрансформатор 5 подают на обмотку ЭМ напряжение от сетевого источника электрического тока 6 напряжением 220 В с частотой 50 Гц; при этом автотрансформатором 5 устанавливают по амперметру 7 номинальный рабочий ток обмотки ЭМ в режиме отключенного набора конденсаторов 3. Изменяя величину параллельно включенной емкости (набор конденсаторов 3), добиваются минимального показания амперметра 7, установленного в неразветвленном участке электрической цепи, фиксирующего резонанс токов в параллельной электрической цепи, состоящей из индуктивности и параллельно включенных конденсаторов 3. Резонанс токов в двухполюснике наступает тогда, когда комплексная проводимость Y двухполюсника, состоящего из двух параллельных ветвей, в одной из которых последовательно включены элементы: активное сопротивление катушки r и индуктивное сопротивление При резонансе токов где r – активное сопротивление обмотки испытуемых ЭМ; L – индуктивность обмотки испытуемых ЭМ; С – емкость, подключенная параллельно обмотке испытуемой ЭМ; f – частота сети. Изменяя величину емкости конденсаторов 3, добиваются резонанса токов при промышленной частоте f=50 Гц. Использование промышленной электрической сети упрощает электротехнологию пропитки и сушки изоляции обмоток ЭМ. Повышенная величина тока через обмотку ЭМ приводит к возникновению пондеромоторных сил и вибрации витков обмотки, что облегчает процесс пропитки изделий за счет фильтрации и диффузии материала пропитки и удаления воздушных образований. Одновременно проводится сушка обмоток ЭМ ускоренным способом, так как источником тепла является сама обмотка. В то же время интенсивное механическое воздействие переменного электрического тока на обмотку позволяет отбраковывать некачественно изготовленные обмотки ЭМ. Время пропитки и сушки изоляции обмоток ЭМ определяется экспериментально и зависит от массы и конструкции катушки индуктивности. Время окончания пропитки обмоток ЭМ определяется по показанию амперметра 7 (величина тока в процессе пропитки увеличивается и через некоторое время рост величины тока прекращается, что говорит при уходе от резонансного состояния электрической цепи об окончании пропитки). Продолжительность сушки обмоток ЭМ предложенным способом доведена до 18 Проверка качества сушки проводится при отработке технологического процесса сушки путем разборки экспериментальных образцов катушек ЭМ. Были проведены заводские испытания предложенного способа пропитки и сушки изоляции обмоток ЭМ на катушках индуктивности: статорных МСА – 03 и МСА – 06; полюсных ДПС – 025; ДПС – 055 и ДПС – 015. Эксперименты показали, что предложенный способ является энергосберегающим, при этом осуществляется качественная пропитка обмоток с повышенной адгезионной способностью, минимальными потерями пропиточного материала, с высокой производительностью, сокращающий цикл пропитки и сушки изделий с нескольких часов до нескольких десятков минут. Использование электротехнического способа пропитки и сушки изоляции обмоток ЭМ позволило сократить время технологического процесса пропитки с 12 минут до 4 минут. Наиболее серьезное сокращение времени технологического процесса получено при сушке после пропитки обмоток. По сравнению с прототипом исключена групповая камера на 30 изделий мощностью 12 кВт и временем сушки 12 часов. В современных условиях продолжительность сушки доведена до 18 Дополнительным эффектом предложенного технологического процесса пропитки и сушки изоляции обмоток ЭМ является возможность обнаружения скрытого брака повреждений изоляции (эмаль) провода электротехнического устройства, что увеличивает процент выхода годных изделий и экономию средств за счет обнаружения скрытых дефектов на ранних стадиях производства. Технологический процесс прост, не требует крупных затрат на специальное оборудование и больших производственных площадей. При использовании предложенного способа пропитки и сушки изоляции обмоток ЭМ на пропитке-сушке элементов, например, электродвигателя потребность в производственных площадях сокращается в 1,7 раза на одну и ту же программу. Таким образом, преимущество предложенного способа пропитки и сушки изоляции обмоток ЭМ состоит в эффективной пропитке и сушке изоляции катушек индуктивности: повышается качество пропитки, производительность труда на этих операциях, кроме того, при отсутствии резонанса токов в двухполюснике имеется возможность браковать обмотки ЭМ, выполненных из некачественного материала и с отклонением от технических условий.
Формула изобретения
Электротехнический способ пропитки и сушки обмоток электрических машин, заключающийся в пропускании электрического тока через обмотку, отличающийся тем, что параллельно обмотке подключают набор конденсаторов и осуществляют одновременную пропитку и сушку обмотки, пропуская через нее переменный электрический ток промышленной частоты в режиме резонанса токов.
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
434540, МПК Н02К 15/12, Н01В 19/02, опубл. 30.06.1974 г.).
L, а в другой – емкостное сопротивление 1/
·
f;
30 минут в зависимости от типоразмера обмоток ЭМ. Например, сушка обмотки якоря ЭМ мощностью 300 Вт проводится в течение 18 минут, в то время как на существующем оборудовании, например в термокамере, время сушки такой обмотки ЭМ составляет 14 часов.