Вибро-осцилляционный способ пропитки изоляции электрических машин с периодичным изменением давления и устройство для его реализации Российский патент 2019 года по МПК H01B19/02 H02K5/12 

Изобретение относится к области электромашиностроения и служит для увеличения эффективности процесса пропитки обмоток электрических машин (ЭМ) изоляционным материалом.

В настоящее время известно множество способов пропитки изоляции обмоток ЭМ, таких как окунанием, капельный, на стендах с нижней подачей лака [1].

Недостаточная эффективность вышеуказанных способов пропитки обусловлена низким коэффициентом заполнения межвиткового пространства 0,5…0,8 при этом детали с высоким показателем внутридиффузионного сопротивления данными способами практически не пропитываются. В результате некачественной пропитки и сушки изоляции образовываются газовые включения, внутри которых под воздействием электрического поля возникают электрические разряды, вызывающие вибрацию, перегрев, постепенное разрушение.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому эффекту является способ вакуумно-нагнетательной пропитки и запечки изоляции высоковольтных вводов [2].

Недостатками способа, взятого за основу, являются длительная процедура пропитки, трудность при работе с высоковязким пропиточным материалом, использование дорогостоящего оборудования и специализированных высокотехнологичных станков.

Задача настоящего изобретения заключается в повышение надежности и срока службы изоляции ЭМ путем исключения процесса насыщения газовыми включениями внутренних слоев электроизоляционного материала на стадии пропитки.

Технический результат при решении поставленной задачи достигается тем, что пропитка изоляции ЭМ осуществляется чередованием четырех фаз: 1) пропитка при атмосферном давлении в пропиточной камере; 2) пропитка при давлении в пропиточной камере ниже атмосферного; 3) пропитка при вибрационном воздействии на пропитываемый объект; 4) пропитка при давлении в пропиточной камере выше атмосферного.

Механизм пропитки состоит из четырех фаз повторяющихся до полной пропитки изоляции детали. Схема первой фазы представлена на фиг. 1. (первая фаза пропитки изоляции: 1 - изоляционный материал, 2 - полость, 3 - пропиточный материал). Давление в камере равно атмосферному, при котором происходила постановка детали в камеру, изоляция 1 является пористым коллоидным телом, состоящее из полостей 2, которые из-за небольших размеров трудно заполняются пропиточным материалом 3, при этом полость 2 имеет объем, занятый воздухом, препятствующим прохождению пропиточного материала из-за его поверхностного натяжения.

Схема второй фазы представлена на фиг. 2. (вторая фаза пропитки изоляции: 1 - изоляционный материал, 2 - полость, 3 - пропиточный материал). Происходит снижение давления в камере ниже атмосферного, что приводит к пропорциональному увеличению объема воздушных масс, в том числе и в полостях 2 изоляционного материала 1, таким образом, увеличение объема воздуха приводит к выходу части объема за границы рассматриваемой полости 2, образуя тонкий слой - «шейку».

Схема третьей фазы представлена на фиг. 3. (третья фаза пропитки изоляции: 1 - изоляционный материал, 2 - полость, 3 - пропиточный материал, 4 - воздушный «пузырек»). Начинает работать виброустройство по направлению вверх-вниз, при этом объем воздуха под действием инерции и колеблющихся масс твердых тел начинает колебаться, за исключением части, которая находиться вне полости. Пропиточный состав 3 обладает упругостью поверхностного натяжения, которого недостаточно для удержания объема воздуха, вышедшего за границы полости 2, что приводит к еще большему сужению зоны «шейки», в итоге под действием вибрации в месте «шейки» происходить разрыв с образованием «пузырька» воздуха 4, поднимающегося на поверхность.

Схема четвертой фазы представлена на фиг. 4. (четвертая фаза пропитки изоляции: 1 - изоляционный материал, 2 - полость, 3 - пропиточный материал). Происходит увеличение давления в пропиточной камере, это позволяет пропиточному составу 3 проникать вглубь полости 2, обеспечивая пропитку внутренних слоев изоляции 1. При дальнейшем повышении давления сила капиллярного взаимодействия на нижней части полости 2 не позволит воздуху перемещаться вправо, так как данная часть уже смочена пропиточным материалом 3.

Устройство для реализации вибро-осцилляционного способа пропитки изоляции электрических машин с периодичным изменением давления, представлено на фиг. 5. (устройство для реализации вибро-осцилляционного способа пропитки изоляции электрических машин с периодичным изменением давления: 5 - пропиточная камера, 6 - лак, 7 - пропитываемая деталь, 8 - основание камеры, 9 - демпферное устройство, 10 - кулачек, 11 - электропривод, 12 - уплотнительные кольца, 13 - крышка, 14 - манометр, 15 - электрический перепускной клапан, 16 - резервуар высокого давления, 17 - резервуар низкого давления 18 - компрессор, 19 - насос).

В пропиточную камеру 5, заполненную изоляционным лаком 6, помещают пропитываемую деталь 7 (якорь, остов), устанавливая ее на подвижное основание камеры 8, которое связанно с демпфирующим устройством 9, приводимым в движение кулачком 10 за счет механической связи с электроприводом 11 для осуществления вибро-осциляционного воздействия, при этом герметичность процесса пропитки обеспечится уплотнительным кольцом 12, соединяющим камеру 5 и основание 8. После чего камера накрывается крышкой 13, которая имеет штуцер подвода манометра давления 14 и штуцер воздуховода к электрическому перепускному клапану 15. Управление периодичным изменением величины давления осуществляется электронным перепускным клапаном 15 с тремя рабочими положениями: высокое давление, низкое давление и нейтральное для успокоения, эти положения реализуются периодическим переподключением пространства камеры к резервуарам высокого 16 и низкого 17 давления, в свою очередь скорость нарастания и снижения давления управляется частотно-регулируемым приводом компрессора 18. Заполнение камеры 5 изоляционным лаком 6 выполняется насосом 19, который также обеспечивает удаление использованного материала. Воздушная система устройства полностью замкнутая и герметична.

Итогом применения вибро-осцилляционного способа пропитки изоляции электрических машин с периодичным изменением давления и устройства для его реализации является увеличение коэффициента заполнения межвиткового пространства до 0,75…0,95 и показателя пробивного напряжения в 2-3 раза, что имеет большое значение для повышения долговечности изоляции.

Источник информации

1. Барэмбо, К.Н. Сушка, пропитка и компаундирование обмоток электрических машин / К.Н. Барэмбо, Л.М. Бернштейн. - М.: Государственное энергетическое издательство, 1961. - 368 с.

2. Пат. на изобр. РФ, МПК 51 Н01В 19/02, Н02K 17/28 Способ вакуумно-нагнетательной пропитки и запечки изоляции высоковольтных выводов / Сяков В.Г. и др. - №2362227; заявл. 02.07.08. опубл. 20.07.09 бюл. №20. - 11 с.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способу пропитки изоляции электрических машин с периодическим изменением давления и к устройству для его реализации, и может быть использовано при изготовлении обмоток электрических машин. Предложенный способ обеспечивает увеличение эффективности процесса пропитки обмоток электрических машин (ЭМ) изоляционным материалом путем применения вибро-осцилляционного способа пропитки изоляции электрических машин с периодичным изменением давления и устройства, что достигается чередованием четырех фаз: 1) пропитка при атмосферном давлении в пропиточной камере, 2) пропитка при давлении ниже атмосферного, 3) пропитка при вибрационном воздействии, 4) пропитка при давлении в пропиточной камере выше атмосферного. Предложено также устройство для реализации вибро-осцилляционного способа пропитки изоляции электрических машин с периодичным изменением давления. Повышение надежности и срока службы изоляции ЭМ является техническим результатом изобретения. Предложенный способ обеспечивает увеличение коэффициента заполнения межвиткового пространства до 0,75…0,95 и улучшение показателя пробивного напряжения в 2-3 раза, что имеет большое значение для повышения долговечности изоляции. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

1. Вибро-осцилляционный способ пропитки изоляции электрических машин (ЭМ) с периодичным изменением давления, отличающийся тем, что пропитка изоляции ЭМ осуществляется чередованием четырех фаз: 1) пропитка при атмосферном давлении в пропиточной камере, 2) пропитка при давлении в пропиточной камере ниже атмосферного, 3) пропитка при вибрационном воздействии на пропитываемый объект, 4) пропитка при давлении в пропиточной камере выше атмосферного.

2. Устройство для реализации вибро-осцилляционного способа пропитки изоляции электрических машин с периодичным изменением давления, состоящее из корпуса пропиточной камеры с насосом подачи и удаления пропиточного материала, виброустройства, компрессора с резервуарами высокого и низкого давления, перепускного клапана периодического изменения давления, отличающееся тем, что в пропиточную камеру помещают пропитываемую деталь, устанавливая ее на подвижное основание, которое связанно с демпфирующим устройством, предназначенным для осуществления вибро-осциляционного воздействия, при этом насос предназначен для заполнения камеры изоляционным лаком, крышка и уплотнитель кольцевого вида предназначены для герметичности процесса пропитки, перепускной клапан с тремя рабочими положениями: высокое давление, низкое давление и нейтральное, предназначен для управление периодичным изменением величины давления, компрессор с частотно-регулируемым приводом предназначен для изменения скорости нарастания и снижения давления путем периодического переподключения пространства камеры к резервуарам высокого и низкого давления.