Коршиков В.Г. Восстановление изоляции обмоток тяговых электродвигателей. Методические указания по курсовому и дипломному проектированию

Подождите немного. Документ загружается.

Министерство образования Российской Федерации

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

_____________________________________________________

№ 2295

ВОССТАНОВЛЕНИЕ

ИЗОЛЯЦИИ ОБМОТОК ТЯГОВЫХ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Методические указания

по курсовому и дипломному проектированию

для студентов IV−V курсов электромеханического

факультета (специальность 1807)

дневного и заочного отделений по курсу

«Эксплуатация, ремонт и диагностика ПС ЭТ»

НОВОСИБИРСК

2002

Составитель: канд. техн. наук., доц. В.Г. Коршиков

Рецензент: ст. преп. В.Н. Бекетов

Работа подготовлена кафедрой электрического транспорта

технический университет, 2002 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Содержание.................................................................................... 3

Введение......................................................................................... 4

1. Анализ методов восстановления сопротивления

изоляции обмоток ТЭД............................................................. 5

1.1. Общая характеристика....................................................... 5

1.2. Пропитка изоляции ............................................................ 6

1.3. Предварительная и промежуточная сушка изоляции ..... 7

2. Способы пропитки .................................................................... 9

2.1. Пропитка погружением в бак с лаком при

атмосферном давлении ...................................................... 9

2.2. Пропитка под давлением ................................................. 11

2.3. Вакуум-нагнетательная пропитка................................... 11

2.4. Промежуточная и окончательная сушка изоляции ....... 12

2.5. Пропитка

компаундами ................................................... 13

2.6. Ремонт катушек полюсов................................................. 15

2.7. Ремонт обмоток якоря...................................................... 17

3. Характеристика пропиточных составов................................ 19

3.1. Лаки электроизоляционные пропиточные

марок БТ-987, БТ-988........................................................ 19

3.2. Лак электроизоляционный пропиточный ФЛ-98 ..........22

3.3. Лаки кремнийорганические электроизоляционные ...... 23

4. Методы определения вязкости лаков .................................... 25

4.1. Аппаратура, материалы и оборудование........................ 23

4.2. Подготовка к испытанию................................................. 23

4.3. Проведение испытаний.................................................... 25

4.4. Обработка результатов .................................................... 26

4.5. Установление поправочного коэффициента для

вискозиметров типов

ВЗ-1 и ВЗ-4 (проверка

вискозиметров) ....................................................................

Литература ................................................................................... 33

Приложение

ВВЕДЕНИЕ

При работе тяговых электродвигателей (ТЭД) происходят из-

нос их деталей, загрязнение, потеря изоляционных и механиче-

ских свойств изоляции. Для обеспечения устойчивой работы дви-

гателей требуется регулярный уход и наблюдение за их работой,

своевременная замена отдельных деталей, проведение профилак-

тических мероприятий.

При среднем и капитальном ремонте I объема ремонт

электри-

ческих машин производят без смены изоляции обмоток, а при

капитальном ремонте II объема – со сменой всей изоляции обмо-

ток якоря и полюсных катушек.

Каждый вид заводского ремонта электродвигателя имеет спе-

цифические особенности ремонта составных частей, которые оп-

ределяют его объем. Например, при среднем ремонте электродви-

гатель, как правило, разбирают без снятия

полюсных катушек

или моноблоков из остова и производят дефектацию катушек по-

люсов (моноблоков), выводных проводов и межкатушечных со-

единений, восстановление остова, пропитку, окраску катушек,

испытание, а также производят дефектацию обмотки якоря, кол-

лектора, вала, бандажей, клиньев, вентилятора, пропитку без сня-

тия бандажей и клиньев, окраску, обточку, продорожку и шли-

фовку

коллектора, испытание и пр.

При капитальном ремонте I объема электродвигатель разби-

рают полностью. При этом объем среднего ремонта дополняют

такими работами, как:: смена дефектной покровной изоляции ка-

тушек полюсов или замена катушек новыми; пропитка, окраска

катушек или моноблоков; испытание катушек; смена изоляции

межкатушечных соединений, замена выводных проводов; ремонт

остова с наплавкой и

последующей механической обработкой

изношенных горловин под подшипниковый щит и подшипники;

ремонт дефектных резьбовых и проходных отверстий остова; ре-

монт механической части якоря с заменой по объективным при-

чинам вала, бандажей, втулки, вентилятора, чайки, шпонки и

других деталей, не требующих смены обмотки; окраска; ремонт

коллектора и пр.

При капитальном ремонте II объема электродвигатель разби-

рают полностью и выполняют:

а) ремонт катушек полюсов с заменой изоляции, двухкратную

пропитку, окраску, испытание или замену катушек новыми, заме-

ну выводных проводов и межкатушечных соединений, ремонт

остова с наплавкой и последующей механической обработкой

изношенных поверхностей, заварку трещин, восстановление де-

фектных резьбовых и проходных отверстий

, ремонт или замену

сердечников полюсов; сборку, испытание;

б) смену обмотки якоря, ремонт механической части с заменой

по объективным причинам вала, сердечника, коллектора, нажим-

ных шайб, втулок, двойную пропитку, окраску, проточку, продо-

рожку и шлифовку коллектора, динамическую балансировку и

испытание.

Наиболее уязвимым элементом тяговых электрических машин

и аппаратов и в тоже

время дорогим является изоляция. Она име-

ет сравнительно небольшую механическую прочность; в процес-

се работы под воздействием воздуха, влаги, колебаний темпера-

туры и электромагнитных сил подвергается механическому, хи-

мическому и тепловому износу, расслаивается, теряет эластич-

ность и электрическую прочность. Для продления срока службы

изоляции важное значение имеет правильный уход за ней

в экс-

плуатации: своевременная очистка от пыли и грязи предупрежда-

ет перегрев, попадание на ее поверхности смазочного масла, пе-

ретирания вследствие ослабления креплений обмоток и т.п. В

процессе ремонта структуру и физико-механические свойства

изоляции машинных и аппаратных катушек восстанавливают

пропиткой и компаундировкой.

1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ

СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ

ОБМОТОК ТЭД

1.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Пропиткой называют производственный цикл, включающий в

себя операции предварительной сушки изоляции для удаления из

нее влаги, собственно пропитки, т.е. заполнения пор и пустот в

материале и промежутков в изоляции лаками или компаундами;

сушки изоляции после пропитки лаками для удаления раствори-

телей и полимеризации твердой основы лака; лакировки и окон-

чательной отделки изоляции для придания соответствующих

свойств поверхности обмоток. Сушка и пропитка изоляции име-

ют целью повышение ее диэлектрической и механической проч-

ности, химо- и влагостойкости, теплопроводности, т.е. всего того

комплекса свойств, которые определяют качество изоляции и,

следовательно, надежность и долговечность эксплуатации обмо-

ток. Улучшение характеристик при пропитке связано с вытесне-

нием воздуха и влаги из пор и пустот изоляции и заполнением их

твердой

основой лака или компаундами, которые имеют более

высокую электрическую прочность и теплопроводность, склеи-

вают частицы и отдельные слои изоляции в единый монолит и

защищают ее от непосредственного соприкосновения с влагой и

кислородом воздуха. Качество пропитки определяется степенью

заполнения пор и пустот изоляции пропитывающим веществом.

1.2. ПРОПИТКА ИЗОЛЯЦИИ

Материалы для пропитки изоляции и технический процесс

пропитки выбирают в зависимости от конструкции обмоток, их

назначения и класса изоляции. Применяются два вида пропиты-

вающих составов лаки и компаунды.

В состав пропитывающих лаков входят два основных элемен-

та: твердая основа (термореактивная смола) и растворитель. Для

полного заполнения пор и пустот изоляции

твердой основой лака

требуется несколько пропиток с промежуточными сушками после

каждой пропитки: от пропитки к пропитке степень заполнения

пор и пустот изоляции смолой увеличивается. Поэтому пропитка

в лаках является процессом длительным и трудоемким.

Компаунды, в отличие от лаков, практически не имеют в сво-

ем составе летучих. Поэтому компаундировка обеспечивает

большую монолитность

изоляции, а сам процесс пропитки при

этом может быть однократным. Таким образом, компаундировка

в принципе предпочтительнее пропитки лаками. Однако приме-

нение компаундировки ограничивает термопластичность компа-

ундов, которые при нагревании переходят в пластическое состоя-

ние (текут). Поэтому, например, якорные обмотки, работающие

при сравнительно высоких температурах и находящиеся под дей-

ствием больших

центробежных сил, компаундировать нельзя.

Для таких обмоток можно применять только пропитку в лаках,

термореактивная основа которых (смола) при нагревании необра-

тимо затвердевает.

Рис.1. Электрическая печь для сушки обмоток (а, б) и кривые

сушки изоляции (в)

1.3. ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ И ПРОМЕЖУТОЧНАЯ

СУШКА ИЗОЛЯЦИИ

Предварительная и промежуточная сушка пропитываемых об-

моток производится обычно в электрических печах (рис. 1) с ре-

гулируемой пропиточно-вытяжной вентиляцией. Печь представ-

ляет собой камеру 1 с хорошей теплоизоляцией. Наружний воз-

дух поступает в печь через фильтр 3 и попадает в теплообмен-

ник 8, где прогревается электронагревательными элементами 7.

Подогреваемый воздух поступает в сушильную камеру 1. Объек-

ты сушки (якоря, остовы двигателей с катушками или отдельные

машинные и агрегатные катушки в корзинах) подают сюда на

тележке по рельсам через входное отверстие, закрывающееся

плитой 2, подъем и пускание которой осуществляется тросом че-

рез систему

блоков, не показанных на рисунке. Печь оборудована

насосом-вентилятором 4 и системой заслонки 5, позволяющей

создавать в ней пропиточно-вытяжную, замкнутую или смешан-

ную системы циркуляции воздуха. Обычно с целью экономии

электрической энергии сушку ведут с замкнутой системой цир-

куляции воздуха по схеме, показанной на рис. 1, а. Однако пе-

риодически,

по мере насыщения объема печи парами воды или

растворителя лака, необходимо обновлять воздух. Для этого за-

слонки в трубах вентиляционной системы устанавливают в по-

ложение, показанное на рис. 1, б. При этом через фильтр 3 в печь

поступает чистый воздух, а отработанный удаляется за пределы

цеха через выхлопную трубу 6.

Задача сушки

определяется ее назначением. Предварительная

сушка в целях интенсификации процесса ведется при температу-

рах, максимально допустимых по условию обугливания изоля-

ции. Сырые обмотки вначале сушат при пониженной температуре

во избежание вспучивания изоляции парами воды. Продолжи-

тельность сушки зависит от содержания в изоляции влаги, раз-

меров и формы обмоток, состава (структуры) изоляции,

скорости

циркуляции и кратности обмена воздуха, теплоемкости сердеч-

ника (якоря или остова двигателя при сушке катушек в остове) и

других факторов. Поэтому в каждом отдельном случае ее подби-

рают экспериментально и контролируют периодическими заме-

рами сопротивления изоляции и температуры обмотки. По ре-

зультатам этих замеров строят кривые сушки - зависимости тем-

пературы

t и сопротивления R изоляции от продолжительности T

сушки (рис. 1, в). Период сушки состоит из двух этапов:

1) нагрева обмоток, когда температура их постепенно растет

до тех пор, пока не достигнет в точке А установившегося значе-

ния. На этом этапе сопротивление изоляции обмоток падает и в

точке В достигает минимального значения;

2) собственно сушки,

при которой сопротивление изоляции

постепенно растет, пока не достигнет установившейся величины

в точке С. Эта точка определяет момент окончания процесса

сушки.

2. СПОСОБЫ ПРОПИТКИ

Технология пропитки в лаках оценивается степенью согласо-

ванности пропитывающей способности лака (глубиной проник-

новения его в изоляцию) и его способностью заполнять поры и

пустоты твердой основой. При прочих равных условиях лучшей

признается технология, обеспечивающая более глубокое проник-

новение лака в изоляцию при его большей вязкости. Применяют

следующие способы

пропитки катушек в лаках:

1) окраска кистью или обливание обмоток лаком над против-

нем. Этот способ пропитки малоэффективен и, как правило, про-

питкой считаться не может;

2) пропитка погружением в бак с лаком при атмосферном

давлении;

3) пропитка погружением в бак с лаком при атмосферном

давлении с последующим повышением давления воздуха

(про-

питка под давлением). Разновидностью этого метода является

пропитка тренировочным режимом с чередованием в пропиточ-

ном баке избыточного и атмосферного давлений;

4) вакуум-нагнетательная пропитка с заливкой катушек лаком

под вакуумом и созданием после этого избыточного давления в

баке с лаком. Разновидностью этого метода является вакуум-

нагнетательная пропитка тренировочным режимом

с чередовани-

ем вакуума и избыточного давления.

2.1. ПРОПИТКА ПОГРУЖЕНИЕМ В БАК С ЛАКОМ ПРИ

АТМОСФЕРНОМ ДАВЛЕНИИ

При пропитке погружением машинные и аппаратные катушки,

освобожденные от сердечников, опускают в бак уложенными в

корзинах, якори устанавливают коллектором вверх и заливают

лаком.

На рис. 2 показана установка для пропитки катушек полюсов в

остове тягового двигателя. Горячий остов после сушки устанав-

ливают на щит 5 с войлочной прокладкой 4. Положение остова на

щите центрируется полым цилиндром 2, назначением которого

является уменьшение количества лака, подаваемого в остов при

пропитке. Вентиляционные отверстия остова закрывают крыш-

ками 3 на войлочных прокладках. Подача лака в остов из бака 6

происходит за счет давления сжатого воздуха. Катушки выдер-

живают в лаке до полного прекращения выделения пузырьков

воздуха,

но не менее 15 мин. После этого сжатый воздух выпус-

кают и лак перетекает снова в бак 6. При необходимости смены

лака его спускают в бак 1.

Пропитка погружением благодаря простоте оборудования

имеет широкое распространение, но она не может быть признана

совершенной, так как для получения глубокой пропитки требует

применения маловязких лаков. Вследствие этого изоляция долж-

на подвергаться многократным пропиткам с

промежуточными

сушками после каждой из них, что связано с удлинением техно-

логического цикла.

Рис. 2. Установка для пропитки катушек в остове двигателя

1 – бак; 2 – полый цилиндр; 3 – крышка; 4 – войлочная прокладка;

5 – щит; 6 - бак

Для повышения пропитывающей способности лака пропитка

погружением производится сразу после сушки изоляции. Лак,

имеющий более низкую температуру, несколько охлаждает про-

гретые катушки. При этом объем воздушных включений сокра-

щается, в порах изоляции создается некоторый вакуум, и лак

принудительно втягивается в изоляцию. Кроме того, лак, сопри-

касаясь с горячей обмоткой, нагревается,

вязкость его понижает-

ся, а пропитывающая способность увеличивается. Все это спо-

собствует повышению качества пропитки. Последнее наблюдает-

ся, однако, лишь при правильном выборе температуры предвари-