УСТРОЙСТВО ДЛЯ СУШКИ ОБМОТОК ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
DEVICE FOR DRYING OF ELECTRIC MACHINE WINDINGS

Устройство относится к области электротехники и может быть использовано при техническом обслуживании и ремонте электрических машин.
В процессе эксплуатации электроподвижного состава в зимнее время происходит увлажнение изоляции тяговых двигателей, что приводит к резкому снижению их надежности, а иногда и к пробою изоляции.
Причиной увлажнения изоляции является более медленный нагрев ее по отношению к окружающему воздуху. При соприкосновении с изоляцией обмоток более теплый окружающий воздух охлаждается, его влажность уменьшается, а излишки водяных паров оседают на поверхности изоляции в виде инея. Интенсивное увлажнение изоляции происходит при изменении температуры, при поставке электровозов в отапливаемый цех в осенние, весенние и зимние периоды времени.
Известен способ подогрева и сушки изоляции тяговых двигателей (патент РФ №2128392, МПК Н02К 15/12, заявлен 16.12.1997 г.).
Благодаря созданию специального канала вытяжной вентиляции обеспечивается оптимальное сочетание горячего и холодного воздушных потоков в камере сушки. Кроме того, конструкция установки обладает высокой "живучестью": в случае отказа нескольких неосновных механических и электрических узлов установка сохраняет свою работоспособность.
Указанный технический результат достигается тем, что сушка изоляции включает непосредственный разогрев металлической части изделия электронагревательными элементами с одновременной сушкой потоком горячего воздуха, циркулирующего по замкнутому каналу воздуховода, при этом температуру воздуха, одинаковую во всех точках сушильной камеры, поддерживают семисторным регулятором мощности с возможностью ее оперативного изменения. Кроме того, специальный канал вытяжной вентиляции обеспечивает оптимальную концентрацию паров пропитывающего состава в сушильной камере.
Установка для пропитки и сушки электроизделий, преимущественно обмоток электрических машин, включающая узел предварительного нагрева, узел пропитки и сушильную камеру, отличается тем, что в узле предварительного нагрева имеются автоматически подсоединяемые контактные группы для последовательного соединения и нагрева изделий стабилизированным током, а узел пропитки содержит герметически закрытый бачок с гибкой прозрачной индикаторной трубкой, соединенный с пропиточной ванной трубкой для подачи состава в ванну и трубкой для поддержания в ванне заданного уровня, при этом последняя снабжена переходной трубкой с резьбой и шкалой уровня, регулировочным винтом и наконечником, а в ванне установлена мерная линейка.
Данный способ подогрева и сушки изоляции тяговых двигателей предназначен для использования в заводских условиях, нам необходимо обеспечивать сушку изоляции непосредственно на электровозе.
Известно также устройство для сушки изоляции обмоток электродвигателей (патент РФ №2266603, МПК Н02К 15/00, заявлен 22.04.2004 г.).
Сущность в том, что в устройстве для сушки изоляции обмоток электродвигателя, содержащем коммутационный блок, выход которого соединен с входом блока питания, к выходу которого подключен первый вход блока контроля температуры, второй вход которого соединен с выходом обмоток электродвигателя, а выход - с входом коммутационного блока, и блок регулирования тока нагрузки, имеется тиристорный низковольтный источник выпрямленного тока, имеющий входы: первый - от второго выхода коммутационного блока, второй - от второго выхода блока контроля температуры, третий - от выхода блока регулирования тока нагрузки, и выходы: первый - для соединения с входом обмоток электродвигателя, а второй - со входом блока контроля тока и напряжения, причем вход блока регулирования тока нагрузки подключен к выходу блока питания. Устройство снабжено таймером и блоком звукового сигнала, первые входы которых соединены параллельно с выходом блока питания, при этом второй вход таймера подключен к третьему выходу коммутационного блока, первый выход таймера соединен с четвертым входом тиристорного низковольтного источника тока, а второй выход таймера - со вторым входом блока звукового сигнала, третий выход таймера - с третьим входом блока контроля температуры. Устройство включает жидкокристаллический индикатор, четыре входа которого соединены соответственно с выходом блока питания, третьим выходом таймера, вторым выходом блока регулирования тока нагрузки и третьим выходом блока контроля температуры.
В данном устройстве контроль за режимом нагрева контролируется по заданной температуре, в нашем случае по сопротивлению изоляции обмотки, что дает более точную характеристику изоляции обмотки.
Наиболее близким аналогом является «Установка для сушки изоляции электрических машин» (патент РФ №2398340, МПК Н02К 15/12, заявлен 24.02.2009 г.).
Предложенная установка содержит камеру для сушки изоляции обмоток, устройство для нагрева воздуха. Камера сушки изоляции оснащена угольными фильтрами, датчиками автоматической системы управления температурным режимом, имеется автоматическая система контроля за сопротивлением изоляции. Причем нагрев воздуха осуществляется гибкими композиционными электронагревателями.
Данное устройство требует, чтобы электрические машины были демонтированы и помещены в камеру, что требует дополнительных затрат. Кроме того, использование гибких композиционных нагревателей требует больших затрат на электроэнергию.
Предлагаемая установка позволяет произвести сушку изоляции электрической машины без демонтажа, использовать для нагрева воздуха газ, что значительно дешевле по сравнению с использованием электрической энергии, и обеспечить своевременное отключение системы нагрева и подачи воздуха в корпус электрической машины.
Цель достигается тем, что устройство для сушки изоляции обмоток электрических машин содержит: систему нагрева и подачи воздуха, систему контроля за изменением сопротивления в обмотке электрической машины.
Система нагрева включает камеру нагрева, установленные в ней газовые горелки и вентилятор, на выходе из камеры нагретого воздуха содержится решетка и гибкая труба, на конце которой установлена винтовая насадка. Система контроля за изменением сопротивления в обмотке электрической машины снабжена датчиком сопротивления, температуры и прибором, который по достижении нормативного сопротивления в обмотке отключает систему нагрева и подачи воздуха.
Винтовая насадка оснащена направляющими, расположенными равномерно поперечному сечению насадки и вдоль насадки по винтовой линии, на конце насадки имеется отражатель потока воздуха в пространство между якорем и статором.
Сущность устройства поясняется чертежами, где
на фиг.1 представлена общая схема устройства для сушки обмоток электрических машин;
на фиг.2 - схема насадки гибкой трубы:
а) в поперечном сечении;
б) в продольном сечении.
На фиг.1 представлены корпус тяговой электрической машины (ТЭМ) 1 с вентиляционными каналами 6, система нагрева и подачи воздуха, система контроля за изменением сопротивления в обмотке электрической машины 1.
Система нагрева и подачи воздуха состоит из камеры для нагрева воздуха, газовой горелки 12, газового баллона 20, электрического пьезозажигателя 13, предохранительного термостата 14, решетки 10, гибкой трубы 9 с насадкой 5, вентилятором 15 с электродвигателем 16.
На выходе из корпуса ТЭМ 1 устанавливается патрубок 8 с угольным фильтром 7.
Система контроля за измерением сопротивления в обмотке ТЭМ 1 включает датчики сопротивления 2, датчики температуры 4, установленные на насадке 5 гибкой трубы 9, силовые провода 17 и блок управления 19 с жидкокристаллическим дисплеем и кнопкой пуска 18.
В блоке управления установлен прибор, отключающий подачу газа и подачу воздуха в корпус ТЭМ 1.
«Система нагрева и подачи воздуха » и «система контроля за изменением сопротивления в обмотке 3» монтируются на тележке 22 со стояночным тормозом 23.
На фиг.2 показана схема расположения направляющих 24 и пазов 25 винтовой насадки 5 гибкой трубы 9 в поперечном сечении «а», и в продольном сечении «б».
В сечении «а» показано, что направляющие 24 расположены равномерно в поперечном сечении и по винтовой линии вдоль насадки 5. На конце насадки 5 закреплен отражатель.
Установка для сушки изоляции 3 работает следующим образом.
Установка подсоединяется к ТЭМ 1, которую ставят на стояночный тормоз ручкой 23, затем подсоединяют датчики сопротивления 2, гибкую трубу 9 вместе с датчиком температуры 4 устанавливают к верхнему вентиляционному люку, по которому проходит нагретый воздух.
max
cp
max
cp
Включается кнопка пуска 18, сигнал с датчиков сопротивления 2 изоляции 3 поступает по силовым кабелям 17 в блок управления и выводится на жидкокристаллический дисплей 11. Включается подача газа из газового баллона 20 в газовую горелку 12, снабженную предохранительным термостатом 14. Газ воспламеняется автоматическим пьезозажигателем 13, после чего включают электродвигатель 16 вентилятора 15. Нагретый воздух с языками пламени проходит через решетку 10, где языки пламени гасятся и воздух поступает по гибкой трубе 9 со скоростью ν=2·ϑ. Поток воздуха благодаря направляющим 24 насадки, расположенным по винтовой линии, проходя по пазам 25, скручивается в пучок с увеличением скорости на входе в ТЭМ 1, равной ν=3,2·ϑ, затем направляется отражателем 26 в вентиляционные каналы 6, пройдя через вентиляционные каналы 6 ТЭМ 1, выходит через угольный фильтр 7 патрубка 8 в атмосферу.
Контроль сопротивления изоляции обмотки 3 начинается с получения данных с датчиков сопротивления 2 изоляции обмотки 3. Поступившая в блок управления информация перерабатывается, и автоматически задается максимально допустимая температура сушки с учетом класса изоляции. В процессе сушки сопротивление изоляции ТЭМ 1 увеличивается, а температура нагретого воздуха плавно уменьшается путем изменения давления подводимого газа. Температура измеряется датчиком температуры 4.
Для улавливания вредных веществ и влаги, выделяемой при сушке ТЭМ 1, на выходе в патрубке 8 установлен угольный фильтр 7.
Завершение сушки происходит, когда сопротивление изоляции обмотки 3 будет соответствовать нормативно-технической документации.
Предложенное устройство для сушки обмоток электрических машин прошло испытание при проведении текущих ремонтов и технического обслуживания тяговых электродвигателей электровозов. По результатам исследований подобрана мощность электродвигателя вентилятора и рассчитана скорость нагретого воздуха, поступающего в ТЭМ.
Эксперимент показал сокращение времени сушки тяговых электрических машин на 15-20% и снижение потребления электроэнергии на 25-27%.