Сушка обмоток электрических машин и трансформаторов кратко

Обновлено: 05.07.2024

В процессе эксплуатации, транспортировки и хранения изоляционные конструкции электрических машин подвергаются воздействию окружающей среды. При этом они увлажняются, при попадании влаги в обмотку происходит ухудшение диэлектрических характеристик изоляции и преждевременный выход электрической машины из строя.

Согласно ПТЭ сопротивление изоляции у электродвигателей напряжением до 0,66 кВ измеряется мегомметром на 1000 В, в холодном состоянии, R≥1Мом, при температуре 60°С – 0,5Мом, а у электродвигателей мощностью более 3,0 кВт также отношение R₆₀/R₁₅.

Если двигатель не работал более 30 суток, то перед пуском необходимо проверить R_из.

В процессе сушки обмоток любым способом необходимо контролировать температуру сушки и сопротивление изоляции. При этом температура сушки должна быть не выше предельно допустимой для данного класса нагревостойкости изоляции.

В первый период сушки сопротивление изоляции несколько снижается, затем, когда влага начинает удаляться из изоляции, оно возрастает и при достижении равновесной влажности стабилизируется.

Процесс сушки считается законченным, если значение сопротивления изоляции остается неизменным в течение 1-2 часов.

Конвективный способ сушкиосуществляется в специальных сушильных шкафах. В качестве источников тепла могут служить пар, электроэнергия или газ. Во всех случаях теплоносителем является нагретый воздух. При этом способе сушки тепло передается от статора к обмотке, поэтому наружные ее слои высыхают быстрее, чем внутренние. Для более равномерного удаления влаги из изоляции, следует температуру в сушильных шкафах поднимать постепенно.

. Шкаф для сушки обмоток электрических машин.

Токовый способ сушкизаключается в пропускании по обмоткам электрического тока пониженного напряжения (15. 20%)U_Н. При этом тепло генерируется непосредственно в проводниках обмотки и влага первоначально удаляется из центра изоляционной конструкции. Сушке может быть подвергнута собранная машина или один статор. Источник питания может быть постоянного или переменного тока. В случае сушки переменным током тепло дополнительно выделяется в стали статора за счет потоков рассеивания.

сушки изоляции обмоток электрических машин:

1— обмотка; 2 — потенциал-регулятор

Токовая сушка может проводиться однофазным или трехфазным током.

Практически в качестве источника питания для сушки можно использовать сварочный трансформатор, универсальный стенд МИИСП или др.

При токовом методе продолжительность сушки значительно ниже, чем при конвективном.

Схема соединения обмоток и ток сушки зависят от мощности двигателя. В начальный период разогрева, особенно при очень сырой изоляции, задают меньшее значение тока, а потом постепенно увеличивают до 0,8 .

Сушка способом индукционных потерь(потери в стали статора).

Схема сушки изоляции обмоток электрических машин потерями в стали:

1 — статор машины; 2 — намагничивающая обмотка.

При этом способе машину нагревают индукционными токами, возникающими при пропускании переменного тока по специальной намагничивающей обмотке, намотанной на статор. Намагничивающую обмотку выполняют изолированным проводом (медный провод ПРГ используют до 20 сушек, а алюминиевый до 10) и для регулировки температуры обмотку секционируют.

Если двигатель не работал более 30 суток, то перед пуском необходимо проверить R_из.

. Шкаф для сушки обмоток электрических машин.

сушки изоляции обмоток электрических машин:

1— обмотка; 2 — потенциал-регулятор

Токовая сушка может проводиться однофазным или трехфазным током.

При токовом методе продолжительность сушки значительно ниже, чем при конвективном.

Сушка способом индукционных потерь(потери в стали статора).

Схема сушки изоляции обмоток электрических машин потерями в стали:

1 — статор машины; 2 — намагничивающая обмотка.

Чтобы электродвигатель не вышел из строя раньше положенного срока, необходимо проверять сопротивление обмоток статора после транспортировки электрической машины и перед ее установкой на фундамент, после длительного хранения или эксплуатации в условиях повышенной влажности после, выполнения ремонтных работ, в том числе перемотки, а также в соответствии с графиком проведения регламентных работ. Минимальное сопротивление изоляции обмоток электродвигателей относительно корпуса нормируется соответствующими стандартами на конкретные типы двигателей. Сушка обмоток электродвигателя проводится для удаления из них избыточной влаги и приведения сопротивления обмоток к допустимому значению.

Согласно ГОСТ Р 51689-2000 для общепромышленных асинхронных двигателей мощностью до 400 кВт эта величина составляет не менее 10 МОм, если замеры проводились при температуре окружающего воздуха, определенного для испытаний двигателей соответствующего климатического исполнения. Если же испытательные измерения были выполнены при рабочей температуре, то величина сопротивления изоляции обмоток не должна быть менее 3 Мом или не менее 0,5 МОм при максимальном значении влажности воздуха.

Способы сушки обмоток электродвигателей

Наиболее распространенными методами, позволяющими избавиться от лишней влаги в обмотках, являются:

внешний нагрев;
нагрев индукционными потерями;
нагрев пониженным напряжением.

Сушка внешним нагревом

Этот метод сушки подходит как для двигателей постоянного, так и двигателей переменного тока, а в некоторых случаях является единственным эффективным способом, например для электрических машин длительное время работавших в помещениях с высоким уровнем влажности.

Сушка электродвигателей производится в специальной камере, в которую через входной патрубок подается горячий воздух.

Если нет возможности изготовить специальную камеру, то сушка изоляции электродвигателей производится с помощью ламп накаливания. Перед сушкой двигатель частично разбирается (снимаются подшипниковые щиты, извлекается ротор). После этого внутрь статора помещают стальной лист, на котором закрепляют керамические патроны под лампы накаливания. Мощность лам зависит от мощности двигателя и варьируется от 300 Вт до 1 кВт

Сушка методом индукционных потерь

Современные способы сушки изоляции обмоток электродвигателей включают в себя нагрев, происходящий в результате возникновения вихревых токов и индукционных потерь на перемагничивание сердечника статора или корпуса электрической машины.

Для этого способа сушки поверх корпуса электродвигателя наматывается обмотка изолированным проводом с заводом его под станину (а), с захватом подшипниковых щитов (б), с оплеткой корпуса двигателя и сердечника статора (в)

Количество витков и сечение намоточного провода рассчитывается исходя из величины питающего напряжения и геометрических размеров активного железа статора.

Сушка электродвигателя за счет индукционных потерь, возникающих в его корпусе и подшипниковых щитах, может выполняться без предварительной разборки. Если сушка производится за счет потерь в активном железе статора, то с двигателя предварительно снимаются подшипниковые щиты и извлекается ротор.

Преимуществом этого способа является возможность использования для сушки однофазного напряжения величиной 220 В.

Сушка пониженным напряжением

Сушка электродвигателя пониженным напряжением производится, если значение сопротивление изоляции обмоток не сильно отличается от нормативных значений, а значит, уровень влажности внутри двигателя не достиг критических значений.

Перед сушкой таким способом разборка двигателя не производится. В двигателях с короткозамкнутым ротором предварительно выполняется его фиксация от проворачивания, а в электрических машинах с фазным ротором – токосъемные кольца закорачиваются между собой. После этого на обмотку статора подается трехфазное переменное напряжение, величиной от 0,08 до 0,17 номинального. Ток, проходящий по обмоткам, вызовет их нагрев. Локальный перегрев не возникнет, так как величина тока в обмотках будет колебаться в пределах 50-70% от номинального значения. Кроме того, необходимо через определенные промежутки времени растормаживать ротор двигателя. Вентиляция, возникшая благодаря вращению ротора, способствует удалению лишней влаги и приводит к снижению продолжительности сушки. В качестве источника питания используются два или три сварочных аппарата.

Чтобы избежать неравномерности нагрева обмоток в цепь каждой фазы включается амперметр, с помощью которого осуществляется контроль над величиной тока.

Важно

Следует помнить, что вне зависимости от того, какие способы сушки электродвигателей использовались, необходимо строго соблюдать все технологические режимы. В противном случае возможен перегрев обмотки, что может привести к возникновению межвитковых замыканий или пробою на корпус.

Поддержание электроустановок в рабочем состоянии требует надлежащего технического обслуживания, с выполнением комплекса операций, предусмотренных условиями эксплуатации. В процессе эксплуатации трансформаторов требуется проведение их сушки, о чем и пойдет речь в предлагаемом материале.

Для чего нужна сушка

Под сушкой трансформатора понимают операцию по устранению влаги, скопившейся в оборудовании в процессе эксплуатации, для восстановления диэлектрических свойств изолирующего покрытия проводников. Проникновение влаги обычно обусловлено высокой влажностью окружающего воздуха или масла, применяемого для охлаждения и изоляции контуров устройств.

Методы сушки трансформаторов

Используют несколько способов, в зависимости от степени увлажнения, применяемых средств и целей, которых необходимо достигнуть проведением данной операции. Далее – детальнее о возможных методиках сушки трансформаторного оборудования.

Индукционным нагревом

Эта методика достаточно распространена, в силу высокой эффективности. Принцип способа предполагает нагрев силового контура за счет образования вихревых токов. На бак наматывают намагниченные провода, при подаче нагрузки на которые возникает индукция.

Работы выполняют в таком порядке:

операцию проводят при сухом баке, уплотнив отверстия,
снаружи бак обматывают стеклотканью,
к активному контуру подключают термопары и сопротивления,
подключают приборы для контроля температуры,
наносят обмотку для создания индукционных токов.

Затем включают печь, подогревающую днище бака. Нагретый воздух нагнетают насосами. Процедуру контролируют, следя за показаниями термометров и вакуумметров.

Токами КЗ

Методика токов короткого замыкания предполагает тепловые потери, за счет чего происходит нагрев. Эти процессы характерны для проводов катушек, подключенной стали сердечника.

Схема для сушки трансформатора методом короткого замыкания

Суть способа в том, что низковольтную часть трансформатора закорачивают по вводным зажимам. В это время высоковольтная схема устройства находится под напряжением. В результате возникающего короткого замыкания, электроустановка нагревается, что способствует испарению влаги.

Постоянным током

Методика предусматривает подачу на катушки трансформатора токов, приближенных к номинальной величине. Обычно задействуют обмотки среднего и высокого напряжения.

Схема для сушки трансформатора постоянным током

Те из контуров, которые не задействованы при данной процедуре, замыкают накоротко, с подводом к заземлительному контакту. Это распространяется на бак и прочие катушки, лишенные прямой электрической связи с прогреваемыми электричеством.

Точки нулевой последовательности

Этот метод применяют для трансформаторов с невысокими значениями мощности – в пределах до 400 кВА. Требуется подключение вторичных контуров по следующей схеме:

Схема для сушки трансформатора током нулевой последовательности

При выполнении работ необходимо соблюдать соответствующие меры предосторожности, поскольку контакты повышающей стороны остаются разомкнутыми.

За счет того, что фазы образуемых магнитных потоков совпадают и равны по величине, выделяется тепло, нагревающее токопроводящие элементы и испаряющее влагу. Данная методика очень проста, но не применима, если контакты выходных катушек соединены треугольником.

Перед началом сушки, активный контур подключают к напряжению, используемому при процедуре. Выполняют контрольный прогрев в течение 30 минут. Если в процессе проверки возникнет перегрев отдельных элементов сердечника, необходимо определить причину неисправности и устранить дефект. Только после этого проводят полноценную сушку.

Циркуляция масла через электронагреватели

Еще одна методика предполагает циркуляцию масла. Работы выполняют в такой последовательности:

убирают масло из нижнего отсека бака,
состав пропускают через нагревательное устройство,
заливают нагретую жидкость в верхнюю часть бака.

Масло подают интенсивно, под давлением вводя в каждую фазу. Это исключает перегрев элементов, при равномерной просушке агрегата. После того, как цель достигнута, масло сливают и вновь заполняют бак в условиях вакуума.

Инфракрасное излучение

Использование инфракрасных лучей целесообразно для трансформаторных установок, мощностью до 1 000 кВА. Подводимую электроэнергию преобразуют в тепловое излучение, с эффективностью до 80%.

Процедура требует постоянного контроля температуры посредством термометров или термопар. Чаще применяют термопары. Используют инфракрасные лампы мощностью 250 или 500 Вт, рассчитанные на напряжение соответственно 120 и 220 В. Возможна замена этих устройств лампами накаливания.

Тепловое излучение направляют отражателями.

Обдув горячим воздухом

При использовании этого метода, не слишком распространенного, трансформатор обдувают нагретым воздухом, температура которого достигает 100°С. Тепловой поток направляют на активный контур, добиваясь нагрева катушек. Предусмотрена настройка расхода воздуха, с небольшой разницей температур на входе и выходе.

Метод сушки трансформатора горячим воздухом

Камера без вакуума

Данная методика предполагает такие последовательные операции:

активный контур ставят в камеру,
к входному и выходному отверстию камеры подключают воздуходувные устройства,
нагнетают воздух, нагретый до температуры 105 градусов,
контролируют нагрев оборудования по показаниям термометра,
когда активная часть нагрета, снижают температуру внешнего изоляционного покрытия, подавая холодный воздух,
по завершении сушки, активный корпус ревизируют, опускают в масляный бак.

Камера состоит из деревянного каркаса, обшитого и утепленного асбестом, сверху зашитого профнастилом. Зазор между оборудованием и внутренними стенками сооружения должен быть не менее 200 мм.

Стационарный сушильный шкаф

Эту установку применяют в условиях промышленных предприятий, когда требуется регулярная сушка трансформаторов. Данный способ характеризует высокая эффективность. Но покупка стационарного сушильного шкафа требует существенных финансовых затрат.

Электроосмос

Применение сушильных шкафов сопряжено с большим расходом энергии, длительным проведением операции сушки, неблагоприятным влиянием нагрева на элементы трансформатора в результате систематического нагрева.

Этих недостатков можно избежать, используя принцип электроосмоса. В данном случае создание внешнего электрического поля вызывает удаление жидкости через микроскопические поры оборудования. Установка работает импульсами, что не вызывает нагрев элементов.

Своевременная сушка позволит избежать возможной аварийной ситуации. Главное – правильно избрать метод, с учетом характеристик трансформатора и экономической целесообразности.

Изоляция трансформатора при соприкосновении с увлажненным маслом или воздухом интенсивно поглощает влагу и теряет свои изоляционные свойства. Для восстановления изоляции — увеличения ее сопротивления — трансформатор необходимо сушить. В условиях эксплуатации часто возникает необходимость определения качества изоляции трансформатора, чтобы решить о дальнейшей эксплуатации его без сушки.
Чтобы определить возможность включения трансформатора с напряжением 6—10 кВ в дальнейшую эксплуатацию без сушки, необходимо взять пробу масла из нижнего крана трансформатора, сделать химический анализ и испытать электрическую прочность его. Масло считается годным, если в нем нет следов воды, пробивное напряжение не менее 25 кВ при испытании его электрической прочности в стандартном маслопробойнике. Далее надо определить коэффициенты абсорбции:

где R60 — сопротивление изоляции, полученное через 60 сек после приложения напряжения к изоляции от мегомметра 1000 -к 2500 в;
R15 — то же, по через 15 сек.
Изоляция считается годной, если К = 1,3, для определения коэффициентов абсорбции К необходимо сделать шесть замеров мегомметром — три 60-секундных и три 15-секундных между обмоткой высшего напряжения и корпусом, между обмоткой низшего напряжения и корпусом, между обмотками трансформатора.
Ни один из трех коэффициентов абсорбции не должен быть меньше чем 1,3.
Значения сопротивления изоляции при включении трансформатора в эксплуатацию не должны уменьшаться более чем на 40 % против значений, замеренных после ремонта или на заводе-изготовителе при той же температуре, или значений, приведенных к той же температуре; отсчет делать через 60 сек после начала измерения.

Следует иметь в виду, что при уменьшении температуры сопротивление резко возрастает, а потому следует привести значение измеренных сопротивлений к температуре, при которой измерялось сопротивление на заводе-изготовителе или на ремонтном предприятии; сопротивление изоляции измеряют между обмотками и каждой обмоткой и корпусом. Для приведения измеренных сопротивлений к другой температуре их делят или умножают на температурный коэффициент сопротивления изоляции β. Значения коэффициента β следующие.

Приведем пример. На заводе-изготовителе сопротивление изоляции было измерено при температуре 55° С и составляло 10 мегом — R55. На месте установки трансформатора сопротивление изоляции было измерено при температуре 20° С и оказалось равным 30 мегом— R20. Приведем сопротивление изоляции к 55е С, пользуясь коэффициентом β;

изоляцию следует считать годной.
Указанная проверка применима для всех трех значений сопротивления изоляции трансформатора. Ориентировочно можно считать, что сопротивление изоляции увеличивается в 1,5 раза при понижении температуры на каждые 10°.
Если нет данных завода-изготовителя или ремонтного предприятия о величине сопротивления изоляции, можно сравнить измеренные сопротивления изоляции с опытными данными Мосэнерго.

Читайте также: