Способ ускоренной сушки увлажненной или пропитанной изоляции обмоток якорей тяговых электрических машин инфракрасным излучением
METHOD FOR ACCELERATED DRYING OF MOISTENED OR IMPREGNATED INSULATION OF WINDINGS OF ARMATURES OF TRACTION ELECTRIC MACHINES WITH INFRARED RADIATION

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к производству и ремонту электрических машин, например, обмоток тяговых электрических машин (ТЭМ).
Известен локальный способ герметизации компаундом изоляции лобовых частей обмоток ТЭМ, предложенный учеными Иркутского государственного университета путей сообщения, при помощи инфракрасного (ИК) излучения [1].
Недостаток данного способа заключается в том, что сушке подлежит изоляция лишь лобовой части обмотки якоря ТЭМ. Так же при эксплуатации установки для реализации данного способа создаются вредные условия для работы персонала, обусловленные наличием паров растворителя, возникающих при полимеризации лака или компаунда в процессе сушки изоляции обмоток якоря. Это связанно с отсутствием вытяжной вентиляции в установке.
Известна инфракрасная облучательная установка для сушки пропиточных лаков при изготовлении якорей (VEB Zentrales Entwicklungsburo Infrarot, Berlin). Установка оборудована средневолновыми интегральными ИК-излучателями, которые расположены венцом вокруг облучаемого якоря - цилиндрического объекта, на который при таком расположении излучателей излучение падает нормально к поверхности [2].
Недостатком устройства является необеспечение в полной мере равномерности нагрева изоляции обмоток по всей площади якоря, из-за его расположения на данной установке в неподвижном состоянии. Помимо этого, интегральные ИК-излучатели являются энергозатратными.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является селективный способ сушки увлажненной или пропитанной изоляции обмоток якоря ТЭМ с помощью энергии ИК-излучения [3].
Недостатками данного способа является:
- ограничение в использовании при сушке изоляции обмоток якоря ТЭМ только длинноволновых импульсных керамических ИК-излучателей, при этом современный рынок излучателей достаточно широк и имеет другие эффективные типы ИК-излучателей, которые можно использовать при сушке, но при условии согласования их характеристик с характеристиками пропиточного материала, который используется в процессе ремонта ТЭМ;
- равномерность вращения якоря, которая ограничивает режимы сушки изоляции, так как скорость вращение якоря является параметром, влияющим на интенсивность поглощения излученной энергии и может быть использована для управления процессом сушки изоляции.
Задачей изобретения является повышение качества сушки изоляции обмоток якоря ТЭМ, сокращение энергозатрат и времени на данный технологический процесс.
Решение предлагаемой задачи достигается тем, что сушка изоляции обмоток якоря ТЭМ осуществляется в теплоизолированной камере с вытяжной вентиляцией, обеспечивающей регулирование температуры в камере и создания статической разрядки давления воздуха в ней, с помощью ИК-излучателей, расположенных по длине активной и лобовой частей, с возможностью индивидуального или группового регулирования их мощности, при этом якорь ТЭМ, вращаясь с изменяемой скоростью, располагается в камере горизонтально или вертикально, а для сушки якорей различной длины возможно изменение положения одной из опорных стоек «вперед и назад» при горизонтальном варианте расположения якоря, и изменение положения ИК-излучателей «вверх и вниз» при вертикальном варианте расположения якоря.
Технологический процесс способа ускоренной сушки увлажненной или пропитанной изоляции обмоток якорей тяговых электрических машин инфракрасным излучением представлен на фиг. 1 (схема способа ускоренной сушки увлажненной или пропитанной изоляции обмоток якорей тяговых электрических машин инфракрасным излучением: а - при горизонтальном расположении якоря, б - при вертикальном расположении якоря, 1 - якорь ТЭМ, 2 - теплоизолированная сушильная камера, 3 - опорные стойки, 4 - приводной механизм, 5 - ИК-излучатели для нагрева изоляции обмотки активной части якоря, 6 - ИК-излучатели для нагрева изоляции обмотки лобовой части якоря, 7 - вытяжная вентиляция, 8 - опорная колонка).
По предложенной схеме якорь ТЭМ 1 перед пропиткой или после (в зависимости от типа сушки) помещается в теплоизолированную сушильную камеру 2. Далее, в зависимости от конструкции устройства, реализующего данный способ, якорь размещается на опорных стойках 3 в горизонтальном положении, либо размещается вертикально одним концом вала помещаясь в опорной колонке 8. После этого якорь приводится во вращение приводным механизмом 4, в котором имеется возможность изменения скорости его вращения при необходимости. Для осуществления сушки изоляции обмоток якоря в конструкции сушильной камеры 2 расположены ИК-излучатели 5 и 6. ИК-излучатели в камере могут располагаться как одиночно, так и в группах, к примеру, в виде нагревательных панелей, что позволяет при необходимости отдельно управлять каждой группой путем изменения подводимой к ним мощности. Данный подход обеспечивает более качественную сушку изоляции и позволяет избежать перегрева отдельных частей обмоток якоря. Тип и количество ИК-излучателей (групп ИК-излучателей), их мощность, режимы энергоподвода и места расположения в сушильной камере выбираются в зависимости от геометрии якоря, необходимых режимов нагрева, поглощающей и отражающей способностей облучаемой поверхности отдельных элементов конструкции якоря, покрытых пропиточным материалом.
Приводной механизм 4 приводит во вращение якорь, обеспечивающий распределенный нагрев поверхности якоря. При подаче энергии на ИК-излучатели 5 и 6, происходит нагрев поверхности якоря.
Для контроля процесса сушки могут быть использованы измерительные приборы либо микропроцессорная система контроля, получающая информацию от расположенных в сушильной камере датчиков (температуры, скорости вращения или других).
Для предотвращения перегрева изоляции может быть использовано ручное управление мощностью ИК-излучателей и скоростью вращения якоря, или микропроцессорная система управления, которая на основе информации, полученной от тех же датчиков, может управлять мощностью ИК-излучателей и/или скоростью вращения якоря для изменения температуры нагрева.
Для удаления паров растворителей или иных паров в сушильной камере установлена вытяжная вентиляция 7, управление интенсивностью работы которой может регулировать температуру внутри сушильной камеры 2, а также создавать статическую разрядку давления воздуха в ней 2 для более интенсивного удаления паров из изоляции.
Для возможности осуществления сушки изоляции обмоток якорей различных диаметров можно регулировать расстояние от поверхности якоря до ИК-излучателей или мощность, подводимую к ним. Для возможности сушки якорей различной длины возможно изменение положения одной из опорных стоек 3 «вперед и назад» при горизонтальном варианте расположения якоря, и изменение положения ИК-излучателей «вверх и вниз» при вертикальном варианте расположения якоря.
В результате применения способа ускоренной сушки увлажненной или пропитанной изоляции обмоток якорей тяговых электрических машин инфракрасным излучением с учетом поглощающей и отражающей способностей облучаемой поверхности отдельных элементов конструкции якоря, покрытых пропиточным материалом, происходит сокращение теплопотерь, связанных с отражением излучения, а за счет возможности изменения скорости вращения якоря в процессе сушки и группового регулирования мощности ИК-излучателей происходит снижение вероятности локальных перегревов изоляции, что увеличивает ее ресурс и позволяет сократить время сушки.
Источник информации
1. Пат. 2396669 Российской Федерации. МПК H02K 15/12. Локальный способ герметизации компаундом изоляции лобовых частей обмоток тяговых электрических машин [Текст] / A.M. Худоногов, И.А. Худоногов, В.Н. Иванов, Н.Г. Ильичев, Д.А. Оленцевич, В.В. Сидоров, Е.М. Лыткина; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Иркутский государственный университет путей сообщения». №2009117049/28; заявл. 04.05.2009; опубл. 10.08.2010, Бюл. №22.
2. Борхерт, Р. Техника инфракрасного нагрева [Текст]: пер. с нем. под ред. И.Б. Левитина / Р. Борхерт, В. Юбиц. - М.: Государственное энергетическое издательство, 1963. - 278 с.
3. Пат. 2525296 Российской Федерации. МПК H02K 15/12. Селективный способ сушки увлажненной или пропитанной изоляции обмоток якоря тяговых электрических машин инфракрасным излучением и устройство для его реализации [Текст] / A.M. Худоногов, Е.М. Лыткина, Е.Ю. Дульский, П.Ю. Иванов, Н.Н. Гарев, В.Н. Выжимова; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Иркутский государственный университет путей сообщения». №2012143541/07; заявл. 11.10.2012; опубл. 20.04.2014.