Способы сушки изоляции электрических машин
Сушку изоляции электрических машин, как правило, производят до их установки. Вместе с тем нередки случаи, когда уже установленные электрические машины длительное время бездействуют в связи с задержкой пуска объекта или технологического комплекса, в результате чего их изоляция увлажняется и не отвечает нормативным требованиям. В таких случаях изоляцию электрических машин сушат перед их пуском.
Назначение сушки — удаление влаги из изоляции обмоток и других токопроводящих частей с целью повышения сопротивления до значений, позволяющих поставить машины под напряжение.
Способы сушки изоляции электрических машин.
Сушку изоляции выполняют: внешним нагревом, нагревом от тока постороннего источника, индукционным методом, током короткого замыкания в генераторном режиме, на «ползучей скорости» (для двигателей постоянного тока) и вентиляционными потерями.
В том случае, если один из перечисленных способов не создает необходимой для сушки температуры или обогрев происходит неравномерно, применяют комбинированную сушку. При этом одновременно используют не один, а какие-либо два способа.
Сушка внешним нагревом.
Для внешнего нагрева машин применяют чугунные сопротивления или ящики сопротивлений, а также специально изготовленные нагреватели, которые располагают под машиной таким образом, чтобы исключить возможность местных перегревов от прямого излучения тепла или чрезмерно близкого размещения нагревателя.
Во время сушки следят за тем, чтобы температура горячего воздуха, поступающего в машину, не превышала 90 °С, а температура обмоток в наиболее нагретой части — 70 °С. Температуру замеряют термометрами, установленными на патрубке воздуходувки и в наиболее нагретой части обмотки, а в крупных электрических машинах — встроенными температурными индикаторами (термопарами). Этот способ применяют для сушки сильно отсыревших машин.
Сушка нагревом от тока постороннего источника.
Для сушки машин этим способом применяют ряд схем. Ниже рассматриваются только наиболее распространенные из них. Синхронные машины сушат последовательным подключением всех трех фаз и ротора (при близких значениях тока ротора и статора) к источнику постоянного тока (рис. 5, а). Ток сушки должен составлять 0,5—0,7 /ном ротора.
Асинхронные двигатели сушат трехфазным током в режиме КЗ. Для этого ротор затормаживают, а его обмотку закорачивают на кольцах специальной перемычкой (во избежание подгорания колец). Ток сушки поддерживают не более 0,7/ном, следовательно, подводимое напряжение должно быть не более 0,7 напряжения КЗ.
Сушка индукционным способом.
Может быть рекомендована для всех электрических машин. При данном способе применяют одну из двух разновидностей сушки: потерями в активной, стали статора или потерями в корпусе статора. Нагревание производят за счет создания переменного магнитного потока путем накладывания на статор намагничивающей обмотки, питаемой однофазным током.
В первом случае обмотку накладывают таким образом (рис. 1, б), что благодаря значительной разнице магнитных
проводимостей корпуса и активной стали в корпус ответвляется большой магнитный поток. Во втором случае намагничивающую обмотку накладывают так, как показано на рис. 1, в.
Рис. 1. Схемы подключения при сушке нагревом от тока постороннего источника (а); индукционным способом (б и в)
Эксплуатация электрических машин и аппаратуры — Сушка электромашин
Для повышения сопротивления изоляции новых и прошедших капитальный ремонт электромашин с частичной или полной заменой обмоток часто оказывается достаточным высушить их обмотки без пропитки. Способы сушки: в сушильном шкафу; токовая сушка; индукционными потерями в стали статора; индукционными потерями в корпусе машины; сушка токами высокой частоты.
При эксплуатации электрооборудования в сельском хозяйстве могут быть применены все перечисленные способы сушки, за исключением последнего.
Сушка обмоток в сушильном шкафу.
Внутренние размеры сушильного шкафа выбирают в зависимости от габаритов и количества электрических машин, которые будут одновременно установлены в сушильном шкафу. Шкаф делают прямоугольным и утепляют со всех сторон, в торце шкафа двери. Нагреватели устанавливают вне рабочей камеры шкафа. Для нагрева рабочей камеры сможет быть использован любой вид энергии: пар, газ, электроэнергия. В сушильном шкафу должна быть обеспечена циркуляция воздуха для удаления влаги и растворителей лака из обмоток. В больших сушильных шкафах устанавливают специальные вентиляторы, в малых шкафах достаточно установить вытяжную трубу. Контроль температуры в шкафу термопарами, дистанционными или обыкновенными термометрами. Температура в шкафу 105—110° С (378—383° К)·
Для измерения сопротивления изоляции в шкафу должны быть предусмотрены специальные выводы, чтобы во время замера не нужно было открывать шкаф. В начале сушки сопротивление изоляции резко уменьшается, а потом начинает увеличиваться. Хорошие результаты получают при измерении сопротивления изоляции через каждые полчаса. Сушка считается законченной, если в течение четырех замеров подряд сопротивление изоляции не изменяется. На рисунке 115 показана зависимость сопротивления изоляции от времени сушки при постоянной температуре в шкафу.
Этот способ сушки прост и надежен, но требует длительного времени и большого расхода энергии.
Токовая сушка
При токовой сушке обмотку машины подключают к источнику тока пониженного напряжения. Ток, протекая по обмотке, нагревает ее, обмотка сушится. В этом случае удаление влаги из обмотки идет интенсивно и тратится мало энергии, так как тепло выделяется непосредственно в проводниках обмотки. При токовой сушке необходим тщательный контроль температуры обмотки и требуется источник нестандартных регулируемых напряжений.
Рис. 115. Зависимость сопротивления изоляции от времени сушки при постоянной температуре в печи.
Температуру обмотки регулируют изменением тока, протекающего по обмотке. Контролируют токовую сушку так же, как и при сушке в шкафу, то есть по изменению сопротивления изоляции обмотки.
При токовой сушке машина может быть собрана или разобрана. Расход электроэнергии не зависит от того,
собрана или разобрана машина, так как тепло выделяется только в той обмотке, которую сушат. При сушке обмоток собранной машины переменным током тепло выделяется во всех замкнутых обмотках электромашины.
Обмотки генераторов можно сушить токовым способом, не подводя к ним ток от постороннего источника.
Рис. 117. Схема токовой сушки якоря синхронного генератора:
1 — обмотка возбуждения возбудителя; 2 — регулируемое напряжение; 3 — якорь синхронного генератора; 4 — ротор синхронного генератора; 5 — приводной двигатель; 6— якорь возбудителя.
Рис. 118. Схема токовой сушки якоря машины постоянного тока:
1 — сварочный трансформатор; 2 — реактор; 3 — статор асинхронного двигателя.
Рис. 116. Сушка обмотки статора асинхронною двигателя токовым способом:
1 — приводной двигатель; 2 — якорь генератора; 3 — обмотка возбуждения генератора; 4 — потенциометр.
Генератор следует развернуть приводным двигателем до рабочих оборотов с замкнутой накоротко обмоткой якоря. Увеличивая постепенно ток возбуждения генератора, устанавливают необходимую температуру сушки. При сушке мелких разобранных асинхронных двигателей можно рекомендовать следующие режимы сушки: 1 ч сушить при токе, равном 1,3 -:- 1,5 номинального, и 2 ч при токе, равном номинальному. На рисунке 116 показана схема сушки обмотки статора асинхронного электродвигателя токовым способом, далее даны схемы сушки синхронного генератора (рис. 117) и сушки машины постоянного тока (рис. 118).
Сушка электромашин индукционными потерями.
Машины средней и большой мощности иногда сушат индукционными потерями в корпусе машины. Для этой цели на корпус наматывают обмотку (рис. 119) и включают ее в сеть переменного тока. Корпус машины в этом случае служит вторичной, замкнутой накоротко, обмоткой трансформатора, первичная обмотка которого — намотанная на корпус обмотка, включенная в цепь переменного тока. Корпус машины нагревается от протекающих по нему токов, возбужденных обмоткой, подключенной к сети переменного тока, и частично от потерь на перемагничивание.
Рис. 119. Сушка электрических машин индукционными потерями в корпусе: 1 — электрическая машина; 2 — намагничивающая обмотка.
Для вентиляции машины защищенного или открытого исполнения желательно вращать ротор посторонним двигателем, или включать машину в двигательном режиме от источника тока пониженного напряжения.
Число витков и сечение провода обмотки, наматываемой на корпус машины,
можно ориентировочно определить, пользуясь формулами для расчета обмоток трансформаторов, наматываемых на их баки, при сушке трансформаторов методом индукционных потерь в баке.
Пропитка обмоток.
После сушки обмотки электрических машин пропитывают в изоляционных лаках. В условиях эксплуатации удобнее пропитывать обмотки, погружая их в бак с изоляционным лаком. Делают так: статор асинхронного электродвигателя, например, с просушенной обмоткой при температуре обмотки 65—70° С (338—343 К) погружают в бак с изоляционным лаком; выдерживают его в лаке до прекращения выделения из лака пузырьков воздуха. Затем извлекают статор из бака, дают стечь излишкам лака и далее сушат статор обычным способом. Желательно обмотку пропитывать лаком той же марки, которой обмотка была пропитана на заводе-изготовителе или на ремонтном предприятии.
Сушка электродвигателей
Чтобы электродвигатель не вышел из строя раньше положенного срока, необходимо проверять сопротивление обмоток статора после транспортировки электрической машины и перед ее установкой на фундамент, после длительного хранения или эксплуатации в условиях повышенной влажности после, выполнения ремонтных работ, в том числе перемотки, а также в соответствии с графиком проведения регламентных работ. Минимальное сопротивление изоляции обмоток электродвигателей относительно корпуса нормируется соответствующими стандартами на конкретные типы двигателей. Сушка обмоток электродвигателя проводится для удаления из них избыточной влаги и приведения сопротивления обмоток к допустимому значению.
Согласно ГОСТ Р 51689-2000 для общепромышленных асинхронных двигателей мощностью до 400 кВт эта величина составляет не менее 10 МОм, если замеры проводились при температуре окружающего воздуха, определенного для испытаний двигателей соответствующего климатического исполнения. Если же испытательные измерения были выполнены при рабочей температуре, то величина сопротивления изоляции обмоток не должна быть менее 3 Мом или не менее 0,5 МОм при максимальном значении влажности воздуха.
Способы сушки обмоток электродвигателей
Наиболее распространенными методами, позволяющими избавиться от лишней влаги в обмотках, являются:
- внешний нагрев;
- нагрев индукционными потерями;
- нагрев пониженным напряжением.
Сушка внешним нагревом
Этот метод сушки подходит как для двигателей постоянного, так и двигателей переменного тока, а в некоторых случаях является единственным эффективным способом, например для электрических машин длительное время работавших в помещениях с высоким уровнем влажности.
Сушка электродвигателей производится в специальной камере, в которую через входной патрубок подается горячий воздух.
«Генератор горячего воздуха» изготавливается из нагревательных элементов из нихрома или фехраля, закрепленных на фарфоровых изоляторах, и вентилятора. Перед установкой в камеру у двигателей закрытого исполнения снимаются подшипниковые щиты, и вынимается ротор. Двигатели открытого исполнения сушатся без разборки. Поток воздуха направляется на корпус двигателя или на железо статора, так как непосредственный нагрев обмоток выполнять не рекомендуется из-за возможного локального перегрева. Температура воздуха, используемого для сушки обмоток не должна превышать 900С. Для контроля температуры используются термометры.
Если нет возможности изготовить специальную камеру, то сушка изоляции электродвигателей производится с помощью ламп накаливания. Перед сушкой двигатель частично разбирается (снимаются подшипниковые щиты, извлекается ротор). После этого внутрь статора помещают стальной лист, на котором закрепляют керамические патроны под лампы накаливания. Мощность лам зависит от мощности двигателя и варьируется от 300 Вт до 1 кВт
Сушка методом индукционных потерь
Современные способы сушки изоляции обмоток электродвигателей включают в себя нагрев, происходящий в результате возникновения вихревых токов и индукционных потерь на перемагничивание сердечника статора или корпуса электрической машины.
Для этого способа сушки поверх корпуса электродвигателя наматывается обмотка изолированным проводом с заводом его под станину (а), с захватом подшипниковых щитов (б), с оплеткой корпуса двигателя и сердечника статора (в)
Количество витков и сечение намоточного провода рассчитывается исходя из величины питающего напряжения и геометрических размеров активного железа статора.
Сушка электродвигателя за счет индукционных потерь, возникающих в его корпусе и подшипниковых щитах, может выполняться без предварительной разборки. Если сушка производится за счет потерь в активном железе статора, то с двигателя предварительно снимаются подшипниковые щиты и извлекается ротор.
Преимуществом этого способа является возможность использования для сушки однофазного напряжения величиной 220 В.
Сушка пониженным напряжением
Сушка электродвигателя пониженным напряжением производится, если значение сопротивление изоляции обмоток не сильно отличается от нормативных значений, а значит, уровень влажности внутри двигателя не достиг критических значений.
Перед сушкой таким способом разборка двигателя не производится. В двигателях с короткозамкнутым ротором предварительно выполняется его фиксация от проворачивания, а в электрических машинах с фазным ротором – токосъемные кольца закорачиваются между собой. После этого на обмотку статора подается трехфазное переменное напряжение, величиной от 0,08 до 0,17 номинального. Ток, проходящий по обмоткам, вызовет их нагрев. Локальный перегрев не возникнет, так как величина тока в обмотках будет колебаться в пределах 50-70% от номинального значения. Кроме того, необходимо через определенные промежутки времени растормаживать ротор двигателя. Вентиляция, возникшая благодаря вращению ротора, способствует удалению лишней влаги и приводит к снижению продолжительности сушки. В качестве источника питания используются два или три сварочных аппарата.
Чтобы избежать неравномерности нагрева обмоток в цепь каждой фазы включается амперметр, с помощью которого осуществляется контроль над величиной тока.
Важно
Следует помнить, что вне зависимости от того, какие способы сушки электродвигателей использовались, необходимо строго соблюдать все технологические режимы. В противном случае возможен перегрев обмотки, что может привести к возникновению межвитковых замыканий или пробою на корпус.
Для оформления заказа позвоните менеджерам компании Кабель.РФ ® по телефону +7 (495) 646-08-58 или пришлите заявку на электронную почту zakaz@cable.ru с указанием требуемой модели электродвигателя, целей и условий эксплуатации. Менеджер поможет Вам подобрать нужную марку с учетом Ваших пожеланий и потребностей.
2. Сушка электродвигателей.
Критерием увлажненности изоляции обмоток электродвигателей служит сопротивление изоляции и отношение между сопротивлениями, измеренными через 60 и 15 с, называемое коэффициентом абсорбции К = R60/R15. Коэффициент абсорбции всегда больше единицы и увеличивается по мере высыхания изоляции. Включение электродвигателей, вновь вводимых в эксплуатацию, а также прошедших капитальный ремонт со сменой обмоток без сушки, возможно на основании результатов измерений, предусмотренных «Инструкцией по определению возможности включения вращающихся электрических машин переменного тока без сушки». Электродвигатели подлежат сушке в случае снижения сопротивления изоляции, уменьшения коэффициента абсорбции или увеличения коэффициента нелинейности по сравнению с нормами. Перед сушкой электродвигатель продувают сухим сжатым воздухом, проверяют отсутствие посторонних предметов. Сильно отсыревшую обмотку можно сушить только путем внешнего нагрева и лишь в конечной стадии сушки нагревом током. При любом методе сушки скорость подъема температуры обмотки должна быть не более 4—5°С/ч, так как при большей скорости возрастания температуры возможны местные перегревы отдельных частей электродвигателя и повреждения изоляции из-за разных коэффициентов линейного расширения меди, изоляции и активной стали. При нагреве электрическим током наибольшая температура в самом горячем месте обмотки или стали должна быть не более 80° С при измерении термометром, 100° С при измерении методом сопротивления и 90° С при измерении терморезистором. При сушке током корпус электродвигателя должен быть заземлен.
При сушке внешним нагревом температура обмотки и стали, измеренная термометром, не должна быть выше 100°С.
Билет № 18.
1. Профилактические испытания эд.
Для своевременного выявления дефектов, которые осмотром не всегда удается обнаружить, три капитальном ремонте электродвигателя с выемкой ротора производятся профилактические испытания.
В объем испытаний для электродвигателей всех напряжений мощностью 10 кВт и выше входят:
а) Измерение сопротивления изоляции обмоток.
б) Испытание изоляции обмоток повышенным напряжением промышленной частоты. При капитальном ремонте без смены обмоток это испытание обязательно только для ответственных двигателей или двигателей мощностью 40 кВт и выше.
в) Измерение сопротивления обмоток постоянному току. Величина сопротивления изоляции не нормируется.
2. Виды и причины износа эо.
В процессе работы электрооборудования происходит его постепенное изнашивание. Применительно к любым техническим объектам различают два вида износа: физический и моральный. Под физическим износом понимается изменение размеров, формы, массы технического объекта или состояния его поверхности вследствие остаточной деформации от постоянно действующих нагрузок либо из-за разрушения поверхностного слоя при трении. Применительно к электрооборудованию выделяют механический, электрический и моральный износы. Показатели надежности оборудования (срок службы до износа, интенсивность отказов и др.) зависят от физического износа. Поэтому во время периодических ремонтов наиболее изношенные детали и узлы заменяют новыми.
Механический износ электрооборудования происходит из-за длительных переменных или постоянных воздействий на его отдельные детали или сборочные узлы. В результате изменяется их первоначальная форма или ухудшаются качества, например, на поверхности коллектора электрических машин постоянного тока образуются глубокие дорожки. Причиной быстрого механического износа коллектора может быть продолжительное воздействие на него щеток, прижатых с усилием, превышающим допустимое, или неправильный выбор вида щеток, например, более твердых, чем те, на которые рассчитан коллектор. В электрических машинах из-за трения механически изнашиваются, кроме коллектора, шейки валов, подшипники, контактные кольца роторов.
Электрический износ — это потеря электроизоляционными материалами электрооборудования изоляционных качеств. Например, электрически изнашиваются пазовая изоляция электрических машин, изоляция проводов обмоток и др. Электрический износ изоляции чаще всего является результатом длительной эксплуатации электрооборудования, воздействия на изоляцию высоких температур или химически агрессивных веществ. Эти факторы приводят к быстрому «старению» изоляции (потере изоляционных свойств) и как следствие — к витковым замыканиям в обмотках и катушках, пробою изоляции и появлению потенциалов опасной величины на частях электрооборудования, обычно не находящихся под напряжением, т. е. к повреждениям, устранение которых требует капитального ремонта электрооборудования.
Моральный износ — это устаревание исправного электрооборудования, дальнейшая эксплуатация которого нецелесообразна из-за создания нового, технически более совершенного или более экономичного электрооборудования аналогичного назначения. Однако иногда эксплуатация морально изношенного электрооборудования может быть технически и экономически целесообразной, если при его капитальном ремонте осуществляется модернизация.