УСТАНОВКА ДЛЯ СУШКИ ИЗОЛЯЦИИ ОБМОТОК ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
PLANT FOR DRYING OF ELECTRIC MACHINE WINDING INSULATION

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано преимущественно при техническом обслуживании и ремонте электрических машин.
Анализ статистических данных о надежности узлов и деталей оборудования электровозов в условиях эксплуатации показал, что большая доля отказов приходится на тяговые электрические машины из-за выхода из строя по пробою изоляции.
Наиболее опасно для изоляции увлажнение, оно приводит к снижению электрического сопротивления.
Обеспечение правильных режимов сушки изоляции позволяет существенно повысить надежность и долговечность эксплуатации обмоток.
Для удаления влаги из изоляции обмоток электрооборудования предложен ряд устройств и средств.
Известно «Устройство для сушки изоляции обмоток электродвигателя» (патент РФ № 2266603, МПК Н02K 15/12, дата подачи заявки 2004.04.22).
Устройство содержит 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 блока регулирования тока нагрузки.
Устройство имеет тиристорный низковольтный источник выпрямленного тока и имеет выходы: первый - от коммутационного блока, второй - от блока контроля температуры, третий - от блока регулирования тока нагрузки и выходы: первый - для соединения с входом обмоток электродвигателя, а второй - с входом блока контроля тока и напряжения, причем вход блока регулирования тока нагрузки подключен к выходу блока питания.
Предложенное устройство направлено, прежде всего, для автоматического регулирования теплового режима и не дает полного описания устройства для сушки изоляции обмоток электродвигателя.
Интерес представляет изобретение «Способ пропитки и сушки электроизделий и установка для его осуществления (патент РФ № 2128392, МПК Н02K 15/2, дата подачи заявки 1997.12.16)
Предложенная установка для пропитки и сушки электроизделий, преимущественно обмоток электрических машин, включает узел предварительного нагрева, узел пропитки и сушильную камеру. Узел предварительного нагрева имеет 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 шкалой уровня, регулировочным винтом и наконечником, а в ванне установлена мерная линейка.
В данном случае сушка обмоток проводится в узле предварительного нагрева стабилизационным током, в нашем случае производится горячим воздухом. Кроме того, в условиях сушки обмоток на электровозах, не снимая электродвигатели, сушка изоляции стабилизированным током затруднена.
Наиболее близким аналогом является «Устройство для сушки изоляции» («Инструкция по подготовке к работе и техническому обслуживанию электровозов в зимних и летних условиях». Утверждена 10.04.2001 г. № ЦТ-814).
Согласно инструкции устройство для сушки изоляции электродвигателей включает электрокалорифер с патрубками (входным и выходным), вентилятор с регулирующей заслонкой (шибер) на входе пульта автоматического управления.
При калориферной сушке изоляции обмоток тяговых двигателей температура поверхности изоляции превышает температуру ее внутренних слоев.
При соприкосновении с горячим воздухом влага на поверхности быстро испаряется и уносится воздушным потоком. Испарение создает перепад влагосодержания между поверхностью и внутренними слоями изоляции обмоток тяговых двигателей, тем самым вызывает перемещение влаги к поверхности и удаление ее потоком воздуха.
К недостаткам следует отнести, что в устройстве не регулируется температурный режим. Температурный режим сушки изоляции должен меняться.
Предлагаемая установка для сушки изоляции позволяет осуществлять сушку обмоток ступенями в соответствии с патентом РФ № 2324278, МПК Н02K 15/12, заявлен 11.12.2006 г.
Установка для сушки изоляции обмоток электрических машин содержит камеру для сушки изоляции обмоток, устройство для нагрева воздуха.
Камера для сушки изоляции оснащена угольными фильтрами, датчиками автоматической системы управления температурным режимом, датчиками автоматической системы контроля за сопротивлением изоляции.
Устройство для нагрева воздуха снабжено гибкими композиционными электрообогревателями.
Сущность предложенной установки поясняется чертежом,на котором изображена схема установки для сушки изоляции обмоток электрических машин.
На чертеже представлены: камера для сушки изоляции 1 с угольным фильтром 2, термопарой 3 и выходным патрубком 6. Тяговая электрическая машина (ТЭМ) 5 оснащена датчиком измерения сопротивления изоляции 6.
Устройство для нагрева воздуха состоит из вентилятора 7 с электродвигателем 8, камерой для нагрева воздуха 9 и входного патрубка 10.
Камера для нагрева воздуха 9 снабжена нагревательными элементами 11.
Вся установка управляется с панели управления 12, на которой имеются «Термодат» 13, индикатор значения сопротивления изоляции 14, силовые провода 15 и кнопка питания (сеть) 16.
Установка для сушки изоляции 1 действует следующим образом.
В камеру сушки изоляции 1 помещается тяговая электрическая машина 5.
Включается кнопка питания 16, ток подается в электродвигатель 8 вентилятора 7, и по силовым проводам 15 включаются нагревательные элементы 11.
Из вентилятора 7 воздух поступает в камеру для нагрева воздуха 9, нагревается до нужной температуры, затем через патрубок 10 поступает в камеру сушки изоляции 1 и осуществляет сушку изоляции тяговой электрической машины 5 и выходит через патрубок 4.
Сушка изоляции начинается с продувки изоляции воздушным потоком, затем происходит трехступенчатый тепловой нагрев изоляции и контроль за температурой и состоянием изоляции.
На первой ступени поверхностные слои изоляции сушатся воздушным потоком, нагретым до температуры 90-100°С в течение 1-1,5 часа.
Когда будут высушены верхние слои изоляции, начнется перемещение влаги из внутренних слоев изоляции к наружным за счет перепада влажности.
В этот момент необходимо осуществлять сушку изоляции при меньшей температуре, чтобы не повредить изоляцию верхних слоев.
Поэтому на второй ступени сушку изоляции обмоток осуществляют воздушным потоком при пониженной температуре 50-60°С, что обеспечивает мягкий режим сушки.
Сушку осуществляют до тех пор, пока не будет удалена влага из изоляции обмоток.
На третьей ступени сушку осуществляют воздушным потоком без подогрева, до тех пор, пока показатель сопротивления изоляции не достигнет норм, установленных правилами ремонта.
Ступенчатая сушка влияет не только на продолжительность сушки, но и на диэлектрические и механические характеристики изоляции. Поэтому при сушке изоляции обмоток периодически, через 40-60 мин., необходимо измерять сопротивление изоляции обмоток. Осуществляется также контроль за температурой в камере сушки ТЭМ.
Нагрев воздушного потока осуществляется с помощью нагревательных элементов 11 (см. чертеж).
В качестве нагревательных элементов 11 используются многоэлектродные системы гибких композиционных электрообогревателей по патенту РФ № 2177211, МПК 7 H05B 3/28, заявлен 18.07.2000 г.
Предложенный гибкий композиционный электрообогреватель по сравнению с другими нагревателями увеличит площадь контакта с воздушным потоком и обеспечит равномерный нагрев поверхности.
Количество нагревательных элементов 11 и их расположение определяют расчетным путем.
При сушке изоляции обмоток кроме паров воды могут выделяться вредные вещества. Для улавливания их установлены угольные фильтры, которые поглощают вредные вещества и влагу, очищенный воздушный поток выходит через выходной патрубок 4.
Предложенное устройство проверено на математических моделях и проверено в деповских условиях, испытания показали снижение электроэнергии на 25-30% и сокращение срока сушки в 1,3 раза.
Автоматическая система управления температурным режимом установки работает следующим образом.
Датчики 3 показывают температуру в камере нагрева воздуха 9 и в камере сушки 1. Переключение температуры воздуха по ступеням осуществляется с помощью «Термодат» 13 (см. чертеж).
Автоматическая система контроля за сопротивлением изоляции 6 передает значения сопротивления на индикатор значения сопротивления изоляции 14, и когда сопротивление изоляции достигнет нормативных значений, установленных правилами текущего ремонта электровозов произойдет отключение нагревательных элементов 11, а затем с помощью кнопки 16 вся установка будет отключена (см. чертеж).