УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ СТАТОРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Полезная модель относится к области электротехники и предназначена для нагрева статоров электрических машин при сушке изоляции их обмоток с целью удаления влаги либо полимеризации связующего состава после их пропитки.
Известно Устройство для восстановления сопротивления изоляции обмоток электрооборудования путем индукционного нагрева (Реферативный журнал «Электротехника», №3, 1996 г., ЗЛ121, стр.17).
Устройство содержит источник электрического напряжения, регулируемый тиристорный преобразователь (регулирующий элемент), который подключен непосредственно к обмотке статора электрической машины. Восстановление изоляции обеспечивается путем циклической токовой сушки. Температуру сушки периодически контролируют, доводят до максимально возможной при данном классе изоляции, после чего Устройство отключают, и обмотка охлаждается. Устройство вновь подключают по необходимости.
Недостатками известного Устройства являются его неэффективность из-за невозможности оптимизировать параметры процесса сушки, ограниченная мощностью (скоростью) нагрева изоляции. Применение такого Устройства особенно затруднительно и неэффективно при сушке крупногабаритных электрических машин, т.к. необходимо переключать обмотки статора по сложной специальной схеме и при малых напряжениях обеспечивать значительный ток (но не более номинального) в обмотке. Кроме того, при отключении Устройства, есть опасность возникновения большой ЭДС самоиндукции, что опасно пробоем изоляции обмотки статора электрической машины.
Указанные недостатки не позволяют эффективно использовать данное Устройство для сушки и повышения сопротивления изоляции электрических машин различной мощности, что особенно важно в судовых условиях.
Известно Устройство для индукционной сушки электрических машин (Патент РФ №57526), которое по технической сущности наиболее близко к заявляемому Устройству.
Устройство содержит источник электрического напряжения, электромагнитную обмотку и регулирующий элемент, соединенный с источником напряжения и включенный последовательно с электромагнитной обмоткой. Электромагнитная обмотка выполнена съемной и равномерно расположенной вокруг статора. Регулирующий элемент (тиристорный преобразователь) выполнен с углом регулирования «α» в пределах 120°≤α≤180°. Оптимизация процесса сушки достигается за счет изменения угла управления регулирующим элементом. Использование трехфазной обмотки из трех частей, равномерно распределенных по окружности статора и соединенных между собой, позволяет повысить мощность (скорость) нагрева, а так же обеспечить равномерность нагрева путем распределения намагничивающей обмотки по окружности статора.
Недостатками такого известного Устройства являются необходимость постоянного контроля над процессом сушки, который длится непрерывно, в среднем от 15 до 30 часов. Для того, чтобы обеспечить нагрев по определенному, т.е. оптимальному закону, необходимо постоянно контролировать температуру изоляции и подстраивать регулирующий элемент.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является устранение указанных недостатков, а именно повышение эффективности путем автоматизации процесса управления сушкой, обеспечение нагрева изоляции строго по заданному закону, устанавливающему его оптимальность, что обеспечит более высокое качество сушки.
Поставленная задача достигается тем, что в известном Устройстве для повышения сопротивления изоляции статоров электрических машин, содержащем источник электрического напряжения, электромагнитную обмотку и регулирующий элемент, выполненный с фиксированным углом регулирования, соединенный с источником электрического напряжения и включенный последовательно с электромагнитной обмоткой, равномерно расположенной по окружности статора, в ОТЛИЧИЕ от него в заявляемом, регулирующий элемент выполнен с фиксированным углом управления α=60°. Само устройство дополнительно содержит датчик температуры, устройство, запоминающее закон регулирования, устройство управления регулирующим элементом и два аналогово-цифровых преобразователя. Причем первый вход регулирующего элемента соединен с источником напряжения, а второй вход регулирующего элемента соединен с выходом устройства управления регулирующим элементом. Первый вход устройства управления регулирующим элементом через первый аналого-цифровой преобразователь соединен с выходом датчика температуры, а второй вход устройства управления регулирующим элементом через второй аналого-цифровой преобразователь соединен с запоминающим устройством.
Целесообразно такое выполнение Устройства для повышения сопротивления изоляции статоров электрических машин, при котором регулирующий элемент выполнен в виде запоминающего устройства, снабженного преобразователем кода во временной интервал на его выходе.
Совокупность отличительных и ограничительных признаков заявляемой полезной модели обеспечивают достижение поставленной задачи с получением следующих технических результатов:
- повышение эффективности процесса сушки в результате его автоматизации;
- повышение качества сушки за счет строгого соблюдения технологического процесса.
Такие результаты обеспечиваются в результате того, что трехфазная электромагнитная обмотка подключена к трехфазной сети через регулирующий элемент, работающий с фиксированным углом управления 60°, что означает с максимальной мощностью. Устройство управления регулирующим элементом сравнивает сигнал датчика температуры, установленного на статоре, со значением температуры, которое задает устройство, запоминающее закон регулирования. Это происходит с малым интервалом времени. При превышении температуры по сравнению с заданной и истечении заданного времени сушки, устройство управления регулирующим элементом воздействует на регулирующий элемент, который отключает электромагнитную обмотку от сети.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором представлена блок-схема заявляемого устройства.
max
Заявляемое Устройство для повышения сопротивления изоляции статоров электрических машин содержит элементы: источник электрического напряжения 1, например в виде трехфазного напряжения, соединенный с ним регулирующий элемент 2, электромагнитную обмотку 3, например состоящую из трех частей, соединенных «звездой», включенную с ним последовательно.. Назначение электромагнитной обмотки 3 трехфазного исполнения-включаться на нагрев и выключаться в заданные моменты времени (T=f(t)). Это достигается как при контроле непосредственно ее температуры посредством датчика температуры 4, так и времени нагрева самой электромагнитной обмотки. Датчик температуры 4 установлен на поверхности статора электрической машины. Данный датчик температуры может быть любого типа. Основное требование к нему состоит в том, чтобы он мог измерять температуру во всех случаях, в заданных пределах (к примеру, от 0° до температуры T, соответствующей максимальной температуре нагрева обмоток статора существующих типов изоляции эксплуатируемых электрических машин) и выдать результат этого измерения в виде соответствующего сигнала - к примеру, в виде напряжения или тока, величина которых прямо зависит от данной температуры. Имеется также устройство, запоминающее задаваемый температурный закон регулирования нагрева 5, и устройство управления регулирующим элементом 6. Устройство также имеет первый 7 и второй 8 аналого-цифровые преобразователи (АЦП), предназначенные для преобразования сигналов с соответствующих датчиков, с которыми они соответственно соединены, а именно датчика температуры 4 и запоминающего устройства 5, в цифровые отсчеты. Такая оцифровка сигналов может быть выполнена в АЦП 7 и 8 с заранее заданным периодом повторения.
Выходы АЦП 7 и 8 соединены соответственно с первым (I) и вторым (II) входами устройства управления регулирующим элементом 6, выполненным в виде обычного компаратора, назначением которого является сравнение отсчетов на его входах и выдача результата в зависимости от величины между входными сигналами.
Выход устройства управления регулирующим элементом 6 подключен ко второму (II) входу регулирующего элемента 2, который может быть, например, выполнен в виде запоминающего устройства, хранящего в ячейках (не показаны) данные о длительности различных периодов времени нагрева. Адресами этих ячеек являются возможные значения сигнала на выходе устройства управления регулирующим элементом 6, а различные значения необходимой длительности самих периодов времени в зависимости от температуры нагрева заранее занесены в эти ячейки, в соответствии с задаваемой из типичных случаев зависимостью запоминающим устройством 5. При этом, регулирующий элемент 2 имеет в своем составе преобразователи кода во временной интервал (не показаны), служащие для преобразования данных о длительности периодов времени в эти самые периоды времени. Выходы регулирующего элемента 2, которыми являются выходы данных преобразователей кода во временной интервал (не показаны), соединены со входами электромагнитной обмотки 3 трехфазного исполнения.
Вид режима, образуемого в работе в регулирующем элементе 2, а также временной интервал (длительность) этого режима определяются по задаваемой зависимости посредством запоминающего устройства 5.
Заявленное Устройство используют следующим образом. На статор электрической машины накладывают электромагнитную обмотку 3, состоящую из трех частей равномерно распределяя их по окружности статора, соединенных в схему «звезда». Затем эту обмотку подключают к регулирующему элементу 2 Устройства, которое подключено первым входом к источнику трехфазного электрического напряжения. В запоминающем устройстве 5 задают данные графиков изменения температуры от времени T=f(t), для различных типов изоляции статоров электрических машин, которые определяют тот или иной технологический процесс сушки. При включении Устройства в работу после оцифровки соответственно в АЦП 7 и 8 полученные значения сравниваются в устройстве управления регулирующим элементом 6 (компараторе), где определяется величина их разности. При этом, выбирается продолжительность режима за счет адресации конкретной ячейки памяти в регулирующем элементе 2 сигналом с устройства управления регулирующим элементом 6 (компаратора) посредством запоминающего элемента 5 в соответствии с заданной в нем зависимостью в конкретном случае нагрева изоляции статора электрической машины. При этом регулирующий элемент 6 включают с углом управления 60°, что обеспечивает максимальную мощность нагрева. В устройстве управления регулирующим элементом 6 дискретно с малыми интервалами времени текущая температура статора, как изложено, сравнивается с заданной. По истечении заданной продолжительности режима и при превышении температуры электромагнитная обмотка отключается от источника электрического напряжения воздействием устройства управления регулирующим элементом 6 на регулирующий элемент 2 при превышении температуры.
Таким образом происходит сушка изоляции статора электрической машины автоматически, в соответствии с режимом изменения температуры, согласно требованиям технологического процесса.