Способ сушки изоляции обмоток электрических машин Советский патент 1992 года по МПК H02K15/12 

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

Известен способ электроосмотической сушки изоляции электрической машины с несколькими изолированными одна от другой обмотками, включающий подачу постоянного напряжения между обмотками и корпусом машины, причем на обмотки подают положительные потенциалы, отличающиеся друг от друга, а на корпус машины отрицательный потенциал от источника напряжения, Кроме того, периодически изме- няют сопротивление изоляции и по результатам измерений изменяют значение разности потенциалов. Однако при таком способе сушки проводники обмоток, являясь анодом, подвергаются окислительному электрохимическому разрушению, что приводит к уменьшению сечения проводников

обмоток и к заполнению трещин изоляции токопроводящими продуктами окислительных процессов, т.е. к .сокращению срока службы электрической машины При сильном увлажнении изоляции начальная стадия сушки протекает медленно

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ сушки и защиты от увлажнения изоляции электрических машин, включающий подачу отрицательного потенциала от источника постоянного напряжения на обмотки, а положительного потенциала на корпус электрической машины При этом сушка происходит путем вытеснения влаги из пор и трещин изоляции на ее поверхность пузырьками водорода, выделяющимися на поверхности металла обмоточного проводника, являющегося катодом. Однако несмотря на высокую скорость сушки сильно увлажненной изоляции в начальной стадии процесса добиться увеличения сопротивления изоляции свыше 1 5 ..2 МОм при напряЁ

VI

ND СА) О

жении источника питания до 300 В. не удается. Это связано с тем, что пузырьки водорода, вытесняя влагу на поверхность изоляции, не удаляют тонкий слой влаги с поверхности самих трещин в изоляции. Кроме того, хотя металл проводников обмоток, являясь катодом, не окисляется и не разрушается, на поверхности мэгнитопровода машины, являющегося анодом, происходят окислительные электрохимические реакции, вызывающие разрушение поверхности магнитопровода и заполнение трещин изоляции токопроводящими продуктами окисления, что приводит к сокращению срока службы электрической машины.

Целью предлагаемого способа является ускорение процесса сушки и увеличение срока службы электрической машины.

Ожидаемый эффект от применения предлагаемого решения взамен прототипа определяется в сокращении на 20...40% времени сушки изоляции и в увеличении на 30% срока службы электрической машины.

Указанная цель достигается тем, что в способе сушки изоляции обмоток электрических машин измеряют сопротивления изоляции, создают между обмотками и корпусом разность потенциалов, подключая положительный полюс источника постоянного напряжения к корпусу, а отрицательный к обмоткам, а при процессе сушки измеряют сопротивление изоляции и продолжают процесс сушки до достижения сопротивления изоляции заданного значения, затем в процессе сушки изменяют полярность приложенного напряжения, при этом указанное изменение осуществляют при достижении сопротивления изоляции значения, определяемого выражением

R - RH RK

где R - значение сопротивления изоляции, при котором производят изменение полярности (кОм);

RH значение сопротивления изоляции до подключения источника напряжения (кОм);

RK значение сопротивления изоляции, при котором заканчивают сушку (кОм).

Предлагаемая очередность подачи потенциалов позЁоляет сократить время всей сушки по сравнению с прототипом за счет более высокой скорости роста сопротивления изоляции на втором этапе предлагаемого способа сушки. Изменение же очередности подачи потенциалов приводит к увеличению времени сушки и уменьшению конечного значения сопротивления изоляции.

Таким образом, применение предлагаемого решения позволяет существенно снизить вредные последствия окислительных электрохимических реакций путем чередования их с восстановительными и ускорить сушку по сравнению с прототипом

На фиг.1 изображены кривые измене0 ния сопротивления изоляции в процессе сушки. Кривая I получается согласно способу 1, при подаче положительного потенциала на обмотки относительно корпуса машины. Кривая II согласно 2, при подаче

5 отрицательного потенциала на обмотку относительно корпуса. RH - начальное значение сопротивления изоляции сырой изоляции; RK - конечное значение сопротивления изоляции, до которого производят

0 сушку; R - значение сопротивления изоляции, определяемое по формуле, при котором согласно предлагаемому решению осуществляют переключение полярности питающего напряжения. Это соответствует

5 переходу скачком из точки а кривой 2 в точку b кривой 1. При этом время сушки изоляции по способу 1 равно tc; время сушки по способу 2 равно td, причем td tc; время сушки согласно предлагаемому решению

0 составляет tc - (tb - ta), т.е. скорость сушки в этом случае выше, чем у аналога 1 и прототипа 2.

На фиг.2 изображена схема, позволяющая осуществить предлагаемый способ

5 сушки изоляции обмоток электрической машины. Диоды 1 и 2 предназначены для выпрямления переменного напряжения, электрический ключ 3 предназначен для подачи на обмотки электрической машины

0 во время сушки, либо отрицательного потенциала (положение а относительно корпуса, либо положительного (положение Ь); миллиамперметр 4 предназначен для учета тока сушки, по которому вычисляется сопри5 тивление изоляции, резистор 5 предназначен для ограничения напряжения на сильно увлажненной изоляции, защищая ее от пробоя, конденсатор 6 служит для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения. 7 0 электрическая машина.

Предлагаемый способ сушки изоляции обмоток электрической машины осуществляют следующим образом. Ключ 3 включают в положение а, при этом через диод 1 и

5 резистор 5 отрицательный потенциал подают на обмотки электрической машины 7. По показаниям миллиамперметра определяют начальное значение сопротивления изоляции RH и продолжают контролировать в процессе сушки. При увеличении сопротивления изоляции до величины R. вычисляемой по формуле (1), переключатель 3 переводят в положение Ь, тем самым подают через диод 2 и резистор 5 на обмотки машины положительный потенциал относитель- но корпуса и продолжают сушить изоляцию до желаемого конечного значения сопротивления изоляции RK.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.,

Пример 1. Осуществлялась сушка двух электродвигателей А2-91-6 мощностью 55 кВт с синхронной частотой 1000 мин . Условия опыта: закрытое помещение с влажностью воздуха 94%; температура воз- духа 11.,.13°С; с двигателей были сняты по одному подшипниковому щиту для облегчения увлажнения изоляции статорных обмоток; в устройстве сушки (см. фиг.2) напряжение питания 380 В. резистор 5 вы- бран с номиналом 47 кОм; RH 80 кОм; RK 500 кОм. В процессе сушки самописцем фиксировались напряжение на изоляции и ток сушки, по которым вычислялись текущие значения сопротивления изоляции. В примере приняты следующие обозначения RH - начальное значение сопротивления сырой изоляции: RK - конечное значение сопротивления сухой изоляции: t время сушки по способу t - время сушки по способу t - время сушки по предлагаемому способу: t+ время сушки при обра- ботной поочередности подачи потенциалов по сравнению с предлагаемой

С каждым двигателем было проведено 4 цикла увлажнения - сушки для определения t+; t+ , причем статорные обмотки отсоединялись друг от друга и сушились в отдельности, тем самым увеличивая число опытов каждого цикла до.шести. Усреднен- ные результаты сведены в табл.1.

Из таблицы видно, что время достижения сопротивлением изоляции конечного значения при сушке предлагаемым спосо- бом минимально.

Пример 2, Для осуществления предлагаемого способа сушки были взяты восемь новых асинхронных электродвигателей с номинальной мощностью 5,5 кВт и синхронной частотой 1500 мин Уэтихдви- гателей были отсоединены друг от друга ста- торные обмотки, и каждая обмотка сушилась отдельно, тем самым увеличивая число экспериментальных данных и повышая их достоверность. Результаты по трем обмоткам каждого двигателя усреднялись. С каждым двигателем было проведено восемь циклов увлажнения и сушки. Сопротивление изоляции увлажнялось до величины 30 кОм и сушилось до величины 1

МОм. Переключение полярности питающего напряжения, согласно предлагаемому решению, производилось дл-я первого двигателя при сопротивлении изоляции R - 40 кОм; для второго - при R 50 кОм; для третьего - при R 60 кОм; для четвертого - при R 80 кОм; для пятого-при R 100 кОм; для шестого - при R 400 кОм; для седьмого - при R 500 кОм; для восьмого - при R 600 кОм. В эксперименте измерялось время сушки (t сушки), измерение сопротивления обмоточного провода ДРобм % 1Р; 2 .100%.

гЧ

где RI - начальное сопротивление обмотки нового двигателя при 20°С, R2 - конечное значение сопротивления обмотки двигателя после восьми циклов увлажнения - сушки при 20°С. После окончания восьми циклов сушки двигатели были разобраны и визуально осмотрены на предмет наличия последствий окислительных электрохимических реакций. Увлажнение и сушка проводились в климатической камере с влажностью воздуха, близкой к 100%. При этом подшипниковые щиты исследуемых двигателей были приоткрыты для ускорения процесса увлажнения изоляции обмоток.

Установлено, что оптимальным значением сопротивления изоляции, при котором производилась смена полярности питающего напряжения, для указанных условий является R 100 кОм, что соответствует вычислениям, проведенным по формуле. При этом время сушки оказывается минимальным сопротивление обмотки не увеличивается, что свидетельствует об отсутствии разрушения меди обмоточного провода, следов коррозии магнитопровода не обнаружено

Результаты этих измерений сведены в табл.2.

Установлено, что если момент переключения полярности питающего напряжения соответствует значению сопротивления изоляции менее 80 кОм, то в процессе сушки преобладают электрохимические реакции, вызывающие опасное разрушение проводника обмоточного провода, а время сушки при этом увеличивается. Если момент переключения полярности соответствует значению сопротивления изоляции, равному и более 400 кОм, то в процессе сушки преобладают электрохимические реакции, вызывающие разрушение магнитопровода, при этом время сушки также увеличивается

Формула изобретения

Способ сушки изоляции обмоток электрических машин, при котором измеряют сопротивление изоляции, создают между

обмотками и корпусом разность потенциалов, подключая положительный полюс источника постоянного напряжения к корпусу, а отрицательный к обмоткам, в процессе сушки измеряют сопротивление изоляции и продолжают процесс сушки до достижения сопротивления изоляции заданного значения, отличающ и й с я тем, что, с целью ускорения процесса сушки и увеличения срока службы электрической машины, в процессе сушки изменяют полярность приложенного напряжения, при этом указанное изменение осуществляют при достижении

сопротивления изоляции значения, определяемого выражением

RK

где R - значение сопротивления изоляции, при котором производят изменение полярности (кОм);

RH значение сопротивления изоляции до подключения источника напряжения (кОм);

RK - значение сопротивления изоляции, при котором заканчивают сушку (кОм).

Таблица 1

Использование: обезвоживание изоляции обмоток электрических машин без их нагрева, ускорение процесса Сущность изобретения измеряют сопротивление изоляции (RH) создают между обмотками и корпусом разность потенциалов, подключая положительный полюс источника постоянного напряжения к обмоткам, а отрицательный - к корпусу, контролируют сопротивление изоляции В процессе сушки изменяют полярность приложенного напряжения и заканчивают сушку при достижении сопротивления изоляции заданного значения (R) Изменение полярности производят при сопротивлении изоляции RK 2 ил

сушки, (ч)

шГ

13,7

12 4 12,3 12,3

Таблица 2

Состояние обмоточного проводника и магнитопровода двигателя

Интенсивно разрушается медь обмотки, магнитопровод не имеет следов коррозии

Есть незначительное разрушение меди обмоток; магнитопровод не имеет следов

коррозии Медь обмоток практически цела; материал

магнитопровода не окислен едь обмоток цела; материал магнитопровода цел

едь обмоток цела; материал магнитопровода цел Медь обмоток цела; на магнитопроводе

есть следы коррозии Медь обмоток цела; поверхность магнитопроеода покрыта слоем ржавчины Медь обмоток цела; поверхность магнито- провода сильно корродировала

Ли

фиг. 1

220