Сушка изоляции обмоток электрических машин

Сушке подвергаются электрические машины при увлажнении изоляции обмоток и других токоведущих частей , например, при транспортировке, хранении, монтаже и ремонте, а также при длительном останове агрегата.

Сушка изоляции обмоток электрических машин без особой необходимости вызывает дополнительные неоправданные расходы, а при неправильном ведении режима сушки, кроме того, происходит порча обмотки.

Назначение сушки — удаление влаги из изоляции обмоток и повышение сопротивления до значения, при котором электрическую машину можно поставить под напряжение. Абсолютное сопротивление, МОм, изоляции для электрических машин, прошедших капитальный ремонт, должно быть не менее 0,5 МОм при температуре 10 — 30° С.

Для вновь установленных электрических машин это значение должно быть не ниже значений, приведенных в табл. 2, а у электродвигателей напряжением выше 2 кВ или более 1000 кВт, кроме того, необходимо определить мегаомметром коэффициент абсорбции ka6c или отношение R60/ R15.

Если полученные данные указывают на неудовлетворительное состояние изоляции, электрические машины подвергаются сушке.

Удаление влаги из изоляции обмотки электрической машины происходит за счет диффузии, вызывающей перемещение влаги в направлении потока тепла от более нагретой части обмотки к более холодной.

Перемещение влаги происходит вследствие перепада влажности в разных слоях изоляции, из слоев с большей влажностью влага перемещается в слои с меньшей влажностью. Перепад влажности в свою очередь создается перепадом температуры. Чем больше температурный перепад, тем интенсивнее происходит сушка изоляции. Например, нагревая внутренние части обмотки током, можно создать перепад температуры между внутренними и внешними слоями изоляции и тем ускорить процесс сушки.

Для ускорения сушки обмотки, нагретые до предельной температуры, целесообразно периодически охлаждать до температуры окружающей среды. Пои этом эффективность термической диффузии получается тем большей, чем быстрее охлаждаются поверхностные слои изоляции.

Табл. 1. Ориентировочная продолжительность сушки электрических машин

В процессе сушки нагревать обмотки и сталь нужно постепенно, так как при быстром нагревании температура внутренних частей машины может достигнуть опасного значения, в то время как нагревание наружных частей будет еще незначительным.

Скорость подъема температуры обмотки во время сушки не должна превышать 4 — 5°С в час. Согласно ПТЭ электроустановок потребителей измерение сопротивления изоляции относительно корпуса машины и между обмотками производят для обмоток электрических машин напряжением до 660 В включительно мегаомметром на 1000 В, а у электрических машин напряжение выше 660 В — мегаомметром на 2500 В.

Однако согласно ГОСТ 11828 — 75 сопротивление обмоток электрических машин на номинальное напряжение до 500 В включительно измеряют мегаомметром, рассчитанным на 500 В, обмоток электрических машин на номинальное напряжение выше 500 В — мегаомметром на 1000 В. Следовательно, ПТЭ в некоторой степени ужесточают требования по испытанию изоляции мегаомметром.

Измерение сопротивления изоляции производится при температуре обмоток 75°С. Если сопротивление изоляции обмоток было измерено при другой температуре, но не ниже 10 °С, оно может быть пересчитано на температуру 75 °С.

Перед сушкой изоляции обмоток электрических машин помещение должно быть очищено от мусора, пыли и грязи. Электрические машины должны быть тщательно осмотрены и продуты сжатым воздухом. Во время сушки измеряют сопротивление изоляции каждой обмотки электрической машины по отношению к заземленному корпусу машины и между обмотками (рис. 1).

Каждый раз перед измерением необходимо устранять остаточные заряды в изоляции, для этого обмотку заземляют на корпус на 3 — 4 мин. Кроме того, при сушке обмоток электрических машин необходимо измерять температуру обмоток, окружающего воздуха, ток сушки. Практически в результате сушки обмоток электрических машин сопротивление изоляции при температуре 750°С должно быть не ниже данных табл. 2.

Табл. 2. Наименьшие допустимые сопротивления изоляции обмоток электрических машин после сушки

Электрические машины	Минимальное время, ч, для достижения температуры		Продолжительность сушки, ч
	50 °С	70 °С	общая	минимальная после достижения установившегося сопротивления изоляции, МОм
Малой и средней мощности	2 — 3	5 — 7	15 — 20
Большой мощности открытого исполнения	10 — 16	15 — 25	40 — 60	5 — 10
Большой мощности закрытого исполнения	20 — 30	25 — 50	70-100

Машины или их части	Наименьшее допустимое сопротивление изоляции
Статоры машин переменного тока с рабочим напряжением: выше 1000 В	1 МОм на 1 кВ рабочего напряжения
до 1000 В	0,5 МОм на 1 кВ
Якори машин достоянного тока на пряжением до 750 В включительно	1МОм на 1 кВ
Роторы асинхронных и синхронных электродвигателей (включая всю цепь возбуждения)	1 МОм на 1 кВ, но не менее 0,2 — 0,5 МОм
Электродвигатели напряжением 3000 В и более: статоры	1 МОм на 1 кВ
роторы	0,2 МОм на 1 кВ

Сушка обмоток электрических машин способом индукционных потерь в стали

В последние годы внедрены рациональные способы сушки электродвигателей индукционными потерями в стали статора при неподвижных машинах, не связанные с прохождением тока непосредственно в обмотках. При этом способе сушки имеются две разновидности: потерями в активной стали статора и потерями в корпусе статора.

Нагрев электродвигателей осуществляется потерями на перемагничивание и вихревые токи в активной стали статора электродвигателя переменного тока или индуктора машины постоянного тока от создаваемого в машинах переменного магнитного потока в сердечнике статора и корпусе машины.

Переменный магнитный поток создается специальной намагничивающей обмоткой, наматываемой на корпус машины по наружной поверхности его с протягиванием проводников под станину (рис. 1, а) или на корпус и подшипниковые щиты (рис. 1, б), переменный магнитный поток может быть также создан индукционными потерями в активной стали статора и корпусе электрической машины (рис. 1, в).

Ротор асинхронной или синхронной машины должен быть вынут для возможности намотки на статор намагничивающих витков.

Рис. 1. Сушка электрических машин за счет индукционных потерь в стали: о-в корпусе машины, б — в корпусе и подшипниковых щитах, в — в корпусе и активной стали статора

Намагничивающая обмотка выполняется изолированным проводом, сечение и количество витков определяется соответствующим расчетом.

В процессе сушки сопротивление изоляции обмоток электрических машин в первый период сушки снижается, в дальнейшем возрастает и, достигнув некоторого значения, становится постоянным. В начале сушки сопротивление изоляции измеряют через каждые 30 мин, а при достижении установившейся температуры — через каждый час.

Результаты заносят в журнал сушки и одновременно вычерчивают кривые (рис. 2) зависимости сопротивления изоляции и температуры обмоток от продолжительности сушки. Измерения сопротивления изоляции, температуры обмоток и окружающей среды продолжают до полного охлаждения электрической машины.

Сушку обмоток электрической машины прекращают после того, как сопротивление изоляции будет при постоянной температуре практически неизменным в течение 3 — 5 ч и ka6c будет не ниже 1,3.

Рис. 2. Кривые зависимости сопротивления изоляции 2, коэффициента абсорбции 3 и температуры обмотки 1 электрической машины от продолжительности сушки

Сушка изоляции обмоток электрического двигателя в сушильной печи

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Способы сушки электрических машин

1. Внешний нагрев (рис. 1). Этим методом рекомендуется производить сушку всех электрических машин и обязательно сильно отсыревших. Для нагрева применяются тепловоздуходувки , нагревательные сопротивления (для машин малой мощности – сушильные шкафы). Для электрических машин с замкнутой системой вентиляции нагреватели размещают в вентиляционной камере и температуру горячего воздуха, поступающего в машину, регулируют выключением нагревателей. Мощность (кВт) нагревательных элементов тепловоздуходувки определяют по формуле:

где — количество воздуха, прогоняемого вентилятором через камеру, м 3 /мин; — теплоемкость воздуха, равная 0,273 ккал/кг (1Б14 кДж/кг); — температура окружающего воздуха, °С; — температура горячего воздуха, °С (принимается примерно равной 90 °С).

Количество воздуха прогоняемого за 1 мин через камеру, принимают равным , где —объем камеры, м 3 .

При ориентировочных расчетах мощность нагревательных элементов тепловоздуходувок можно принимать: для электрических машин мощностью до 500 кВт – 3,5 %; для электрических машин 500 – 1000 кВт – 1,5–3 % мощности машины.

Рис. 2. Сушка индукционными потерями мощности в активной стали статора с использованием вала электрической машины в качестве намагничивающего витка

2. Сушка инфракрасными лучами. Этот метод также рекомендуется для всех электрических машин и обязателен для сильно отсыревших. В качестве источника инфракрасных лучей применяют зеркальные лампы накаливания. Электродвигатель должен находиться от лампы на расстоянии 20 – 40 см. лампы для равномерного прогрева желательно располагать в шахматном порядке с расстояниями между осями ламп 20 – 30 см. По мере возрастания температуры часть ламп отключается. Как правило, мощность применяемых ламп 250 или 500 Вт. Для сушки электрических машин общая мощность ламп колеблется в пределах 5 – 15 кВт.

3. Метод индукционных потерь мощности в стали статора с использованием вала в качестве намагничивающего витка (рис. 2).

Этот метод рекомендуется для всех электрических машин, у которых изолированы подшипники или есть возможность их изолировать.

Через вал пропускается ток от сварочного трансформатора (или нескольких параллельно включенных). Вторичных ток может регулироваться реактором сварочного трансформатора необходимые параметры трансформаторов 15 ¸50 В, ток — до 1000 А. Возможно использование силовых трансформаторов 6000/400 В при подключении к стороне высшего напряжения 400 В и получении на стороне низшего напряжения 24 В. Подводимое напряжение (В) частотой 50 Гц определяют по формуле:

где — заданная индукция, Тл ( = 0,6 ¸0,8 Тл); — сечение активной стали, см 2 ; =1.

Сечение активной стали (см 2 ):

где k — коэффициент запаса стали, равный 0,95; — длина активной стали статора без воздушных каналов, см; — высота активной стали, см (без зубцов);

где l — полная длина стали статора; n — количество вентиляционных каналов; — ширина вентиляционных каналов.

Потребляемую МДС (ток, протекающий по валу) (А) определяют по формуле:

где — средний диаметр активной стали статора, см; — удельная МДС (зависит от сорта стали). При , равном 0,6; 0,7; 0,8 Тл, удельная МДС соответственно равна 1,4; 1,8; 2,2 для слабо- и среднелегированных сталей.

4. Метод индукционных потерь мощности в активной стали статора с помощью специальной намагничивающей обмотки (рис. 3). Этот метод рекомендуется для электрических машин, поступивших в разобранном состоянии или прошедших разборку при ревизии. При этом методе нагревание происходит за счет создания в стали статора переменного магнитного потока путем наматывания на статор специальной намагничивающей обмотки из изолированного провода. Обмотка питается однофазным током. Сушка электродвигателя должна производиться при вынутом роторе. Намагничивающие витки изолируются от стали статора асбестом или электрокартоном. Нагрузку на провода выбирают в пределах 0,5…0,7 допустимой. Регулирование температуры производится периодически включениями и отключеньями намагничивающей обмотки или переключением числа витков. При использовании этого метода лобовые части обмотки подогревают тепловоздуходувкой. Ротор машины подсушивают постоянным током.

Число витков намагничивающей обмотки определяется по формуле:

Обозначения элементов входящих в формулу приведены в п. 3.

Ток в намагничивающей катушке:

.

Подводимое напряжение выбирают равным 380 В или 220 В; , , определяют так же, как в п. 3.

Провода или кабели для намагничивающей обмотки не должны иметь металлической оболочки. Нагрузку на провод принимаю равной 50…70 % допустимой.

Для быстрого подъема температуры в начале сушки индукцию рекомендуется выбирать 0,7…0,8 Тл. При установившемся тепловом режиме она может быть снижена до 0,4…0,6 Тл путем уменьшения подводимого напряжения или увеличения числа витков намагничивающей обмотки.

Этот метод непригоден для сушки машин мощностью менее 150…220 кВт, так как вследствие малого сечения активной стали, требуется очень большое количество витков.

5. Метод потерь на вихревые токи в статоре машин переменного тока или в станине электрических машин постоянного тока (рис. 4). Этот метод применяется для электрических машин малой и средней мощности с щитовыми подшипниками. Намагничивающая обмотка и изолированных проводов наматывается по наружной поверхности станины электрической машины. Вследствие создания вихревых токов станина нагревается. В качестве источников питания наиболее удобными являются сварочные трансформаторы, позволяющие регулировать ток. Возможно последовательное подключение нескольких машин.

Мощность (кВт), потребляемая для сушки,

,

где — коэффициент теплопередачи, равных 5 при утепленной или 12 при неутепленной машине; — полная поверхность корпуса машины, м 2 ; — температура нагрева корпуса электрической машины, принимается для расчетов равной 100 °С; — температура окружающего воздуха, °С.

Удельные потери (кВт/м 2 )

,

где — поверхность корпуса электрической машины, охватываемая намагничивающей обмоткой, м 2 .

Число витков намагничивающей обмотки

,

где U — напряжение, подведенное к обмотке, В; A — коэффициент, определяемый по табл. 1, в зависимости от удельных потерь; L — длина одного витка, м.

Таблица 1. Зависимость коэффициента А от удельных потерь

Удельные потери КВт/м 2	Коэффи- циент А	Удельные потери КВт/м 2	Коэффи- циент А	Удельные потери КВт/м 2	Коэффи- циент А	Удельные потери КВт/м 2	Коэффи- циент А
0,1 0,3 0,5 0,7 0,9	4,21 2,76 2,3 2,06 1,9	1,2 1,4 1,5 1,6	1,85 1,72 1,03 1,6 1,55	1,8 2,2 2,4 2,6	1,49 1,44 1,39 1,35 1,31	2,8 3,25 3,5	1,27 1,24 1,2 1,18 1,12

Ток в намагничивающей обмотке (А)

,

где ориентировочно принимают 0,5…0,7.

Нагрузку на провод выбирают 0,5…0,7 от допустимой.

Этот способ мало пригоден для сушки крупных электрических машин, так как требует большой мощности и большого числа витков.

6. Сушка от постороннего источника постоянного (переменного) тока (рис.5). Сушка постоянным током производится при заторможенном роторе и рекомендуется для машин переменного тока, а также для обмоток возбуждения машин постоянного тока.

Рис. 5. Сушка потерями в меди от постороннего источника постоянного или однофазного тока

Если выведены все шесть концов обмотки, ток пропускается последовательно через обмотки всех фаз (рис. 5, а, б). Если выведены только три конца обмотки, то обмотки соединяются, как показано на рис. 5, в, г, с переключением фаз каждый час. Отключение производят постепенным снижением подводимого напряжения. Обмотка ротора высыхает и не требует дополнительной сушки.

Ток сушки поддерживается в пределах 0,4…0,7I_ном. Температуру регулируют путем изменения тока сушки с помощью изменения подводимого напряжения или реостатом. Необходимое напряжение (В) источника постоянного тока находят по формуле

,

где —ток сушки, А; R— сопротивление постоянному току обмоток машин по принятой схеме сушки, Ом.

Аналогично можно производить сушку от постороннего источника однофазного тока. Этот способ рекомендуется для электрических машин переменного тока. Ротор может быть вынут и высушен отдельно. Ротор с двойной клеткой при сушке по схемам рис. 5 должен быть вынут обязательно. Сушка производится так же. Ток сушки должен составлять 50…70 % от номинального.

Помимо описанных методов сушки существует метод с помощью постороннего источника трехфазного тока в режиме короткого замыкания, метод короткого замыкания в генераторном режиме, метод «ползущей» скорости. Однако эти методы из–за их трудоемкости и сложности применяют редко и в работе не рассматриваются.

Источник