Способ струйной пропитки обмоток электрических машин



Способ струйной пропитки обмоток электрических машин
Способ струйной пропитки обмоток электрических машин

 


Владельцы патента RU 2516243:

Федеральное Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (RU)

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано, например, в производстве статоров электрических машин. Согласно данному изобретению после разогрева обмотки перед пропиткой до заданной температуры подают в нее импульсы тока, амплитуда которых лежит в диапазоне (10-50)А, а длительность (0,5-10) с, при этом частота следования импульсов тока лежит в диапазоне (5-10) Гц. Одновременно с подачей упомянутых импульсов тока в обмотку подключают к магнитному сердечнику обмотки инфразвуковой излучатель. При этом изменяют частоту звуковых колебаний инфразвукового излучателя непрерывно и циклически в диапазоне частот от 0,5 кГц до 10 кГц и обратно. По завершении пропитки отключают от магнитного сердечника инфразвуковой генератор, отключают от обмотки источник импульсного тока, подключают к обмотке греющий постоянный или переменный ток, при помощи которого разогревают пропитанную обмотку до температуры полимеризации пропиточного состава, и сушат обмотку до полного отверждения в ней пропиточного состава. Технический результат, достигаемый при осуществлении данного способа, состоит в сокращении времени пропитки в 1,8 раза и в повышении коэффициента пропитки в 1,8 раза при одновременном снижении в три раза разброса коэффициентов пропитки от обмотки к обмотке. 2 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано, например, в производстве статоров электрических машин.

Известен способ пропитки обмоток электрических машин, при котором обмотку и пропиточный состав разогревают до температуры пропитки, погружают одну из лобовых частей обмотки в пропиточный состав и после появления пропиточного состава на другой лобовой части обмотки извлекают обмотку из состава, поворачивают ее на 180° вокруг ее вертикальной оси и сушат ее в этом положении [1]. Отличительной особенностью способа является то, что погруженную в пропиточный состав лобовую часть обмотки устанавливают на токопроводящий элемент, а к непогруженной лобовой части обмотки подсоединяют электрод и создают между электродом и токопроводящим элементом разность потенциалов.

Недостатком указанного способа является то, что коэффициент пропитки обмоток Кпр, пропитанных по указанному способу, не превышает величины 0,24, это свидетельствует о том, что 76% полостей обмотки не заполнены пропиточным составом.

Наиболее близким к заявляемому способу является струйный способ пропитки многовитковой обмотки электрической машины, описанный в [2]. Способ - прототип заключается в подключении обмотки к источнику электрического тока, которым разогревают обмотку до заданной температуры, в подаче на лобовые части разогретой обмотки тонкой струи пропиточного состава, затем, по окончании пропитки, температуру обмотки повышают и сушат обмотку до полного отверждения пропиточного состава.

Недостатками способа - прототипа является: высокая продолжительность времени пропитки, низкий коэффициент пропитки Кпр, не превышающей величины 0,36 и нестабильность значений Кпр от обмотки к обмотке, обусловленную затрудненным проникновением пропиточного состава в разные по размерам и расположению межвитковые поры и капилляры обмотки при проведении пропитки. Вследствие низких и нестабильных значений коэффициентов пропитки Кпр по способу-прототипу, не достаточно эффективно устраняется дефектность в витковой изоляции обмотки, в незначительной мере повышается теплопроводность обмотки, что снижает ее эксплуатационную надежность.

Задача изобретения состоит в снижении трудоемкости пропитки, и в снижении разбросов значений коэффициента пропитки Кпр от обмотки к обмотке и повышении его величины.

Технический результат достигается тем, что в струйном способе пропитки многовитковой обмотки электрической машины, заключающимся в разогреве обмотки до заданной температуры, в подаче на лобовые части разогретой обмотки тонкой струи пропиточного состава, в последующем повышении температуры обмотки по окончании пропитки до температуры полимеризации пропиточного состава, и сушки обмотки при упомянутой температуре до полного отверждения пропиточного состава, новым является то, что при достижении в обмотке перед пропиткой заданной температуры, подают в нее импульсы тока, амплитуда которых лежит в диапазоне (10-50)А, а длительность (0,5-10) с, при этом частота следования импульсов тока лежит в диапазоне (5-10) Гц, и одновременно с подачей упомянутых импульсов тока в обмотку, подключают к магнитному сердечнику обмотки инфразвуковой излучатель, при этом изменяют частоту звуковых колебаний инфразвукового излучателя непрерывно и циклически в диапазоне частот от 0,5 кГц до 10 кГц и обратно, затем по завершению пропитки отключают от магнитного сердечника инфразвуковой генератор, отключают от обмотки источник импульсного тока, подключают к обмотке греющий постоянный или переменный ток, при помощи которого разогревают пропитанную обмотку до температуры полимеризации пропиточного состава, и сушат обмотку до полного отверждения в ней пропиточного состава.

На фиг.1 изображена схема источника импульсного тока. На фиг.2 приведены графики зависимости коэффициента пропитки обмоток от вида и времени пропитки. Фиг.1 и фиг.2 служат для пояснения сущности изобретения. Источник импульсного тока (фиг.1.) включает в себя: 1 - задающий генератор; R1 - резистор установки длительности импульса; R2 - резистор установки периода между импульсами; 2 - тиристор; 3 - пропитываемую обмотку; 4 - амперметр; 5 - понижающий трансформатор; 6 - ЛАТР.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Пропитка обмоток по способу-прототипу, являющегося традиционным струйно-капельным методом пропитки включает в себя предварительный разогрев обмотки до заданной температуры, величина. Температура предварительной сушки обмоток перед пропиткой зависит от типа пропитываемых обмоток и вида пропиточного состава. Эта температура задается для каждого конкретного случая в нормативных технологических документах. Значения этой температуры в зависимости от упомянутых выше условий обычно лежит в диапазоне от 80°C до 90°C. Предварительный разогрев обмоток перед пропиткой производят для того, чтобы, во-первых, удалить из обмотки влагу, и, во-вторых, для того, чтобы улучшить проникновение пропиточного состава в обмотку при пропитке. Улучшение проникновения пропиточного состава в полости обмотки достигается за счет того, что вязкость пропиточного состава при соприкосновении с разогретыми частями обмотки снижается и он легче проникает вглубь обмотки. Предварительный разогрев обмоток перед пропиткой осуществляют двумя способами: либо инфракрасным излучением, либо пропусканием через обмотку переменного или постоянного тока. При традиционной струйно-капельной технологии пропитки, осуществляют подачу тонкой струи пропиточного состава из сопла на нагретую лобовую часть обмотки. При этом, для обеспечения более менее равномерного распределения пропиточного состава по обмотке, магнитный сердечник с обмоткой вращают. Недостатки этой технологии состоят в том, что, во-первых, витки обмотки внутри пазов магнитных сердечников расположены хаотично, что приводит к тому, что в отдельных местах они плотно прилегают друг к другу, а межвитковые полости и капилляры отличаются друг от друга размером и конфигурацией, препятствуя проникновению пропиточного состава внутрь обмотки. Все это приводит к тому, что время пропитки удлиняется, а качество пропитки, определяемое величиной коэффициента пропитки и его стабильностью от обмотки к обмотке, снижается. На устранение всех этих недостатков и направлено настоящее изобретение. Поставленная техническая задача, решается за счет обеспечения колебательных витков в обмотке относительно друг друга. Колебания витков относительно друг друга в обмотке достигают двумя способами: подачей при пропитке в обмотку импульсов тока, и в одновременном подключении инфразвукового излучателя к магнитному сердечнику.

При подаче импульсов тока в обмотку, между витками возникают импульсные пондеромоторные силы, заставляющие перемещаться витки один относительно другого. Образно выражаясь, обмотка начинает «дышать», что способствует лучшему проникновению пропиточного состава в обмотку. Колебания витков относительно друг друга тем выше, чем больше амплитуда импульсов тока. Однако сила тока ограничивается допустимой плотностью тока для данного материала и сечения проводника обмотки. В зависимости от сечения и материала провода обмотки, для большинства типов пропитываемых по струйно-капельной технологии обмоток электрических машин амплитуда импульсов тока должна лежать в диапазоне от 10 А до 50 А. Длительность импульсов тока должна быть достаточно большой для того, чтобы витки за время импульса смогли переместиться на максимальное расстояние, определяемое амплитудой импульса, а период следования импульсов должен быть таким, чтобы витки в обмотки за время между двумя импульсами могли вернуться в исходное состояние. Опытным путем было установлено, что наилучшие результаты достигаются тогда, когда длительность импульсов составляет (1-5) с, и при этом частота следования импульсов тока лежит в диапазоне (5-10) Гц. Подача импульсов тока в обмотку несколько снижает продолжительность пропитки и улучшает качество пропитки, по сравнению с традиционной пропиткой, однако наиболее заметное улучшение пропитки и снижение времени ее проведения достигается при одновременном использовании с подключением импульсов тока вибраций магнитного сердечника инфразвуковыми колебаниями.

Для этого к магнитному сердечнику инфразвуковой излучатель. На инфразвуковом излучателе устанавливают верхнюю и нижнюю границы частот в пределах выбранного диапазона 20-500 Гц и осуществляют пуск автоматической развертки частоты по заданному закону. Инфразвуковой излучатель обеспечивает плавное и циклическое изменение частоты вибрации витков обмотки. Период развертки частоты выбирают так, чтобы за время пропитки осуществлялось 3-4 полных цикла изменения частоты вибрации.

Инфразвуковые колебания обеспечивает колебания витков в обмотке относительно друг друга. За счет вибраций зазор во всех участках обмотки между витками непрерывно изменяется от нуля до некоторого значения, обусловленного конструктивными особенностями обмотки. В результате динамического изменения зазора пропиточный состав проникает во все части обмотки, поэтому вероятность проникновения пропиточного состава в полости обмотки и равномерное его распределение внутри обмотки в процессе пропитки существенно возрастает.

Наибольшие колебания - витков обмотки друг относительно друга можно обеспечить на резонансных частотах витков. Резонансные частоты витков обмоток различны и зависят от конструкции и размеров обмоток. Поэтому производят непрерывные изменения частот, каждая из которых действует избирательно на определенные группы витков. Диапазон 20-500 Гц является наилучшим.

Плавное и циклическое изменение частот обеспечивает в обмотке переходной режим, при котором витки колеблются в разнообразных фазах друг относительно друга, что обеспечивает лучшие условия для проникновения пропиточного состава во все участки обмотки. Это приводит к более полному покрытию пленкой пропиточного состава дефектных участков и к более высоким значениям степени заполнения полостей в обмотке пропиточным составом.

Пример конкретного выполнения.

По заявляемому способу осуществляли пропитку обмоток статоров электродвигателей 4А112М. Обмотки пропитывали компаундом КП-34. Перед пропиткой обмоток их разогревали до температуры 90°C переменным током. При достижении температурой обмотки 90°C греющий ток от нее отключали и к обмотке подключали источник импульсного тока, который был выполнен по схеме, приведенной на фиг.1.

Установка позволяла регулировать параметры импульсов тока, в следующих диапазонах параметров: ток в импульсе при сопротивлении нагрузки (сопротивлении провода обмотки):

RH=1 Ом 0-50 А
RH=2-3 Ом 0-10 А
длительность импульсов 0,5-10 с

частота следования импульсов 0,1-10 Гц

В качестве задающего генератора использован автомультивибратор 1 с регулировкой параметров выдаваемых импульсов. Управляемым силовым элементом служит тиристор 2, в качестве которого был взят тиристор Т 160. Питается тиристор от понижающего трансформатора, на первичную обмотку которого подается напряжение с ЛАТРа, с помощью ЛАТРа устанавливается ток через пропитываемую обмотку.

При пропитке обмоток в них подавался импульсный ток амплитудой 30 А, длительность импульсов тока была равна 3 с. Частота следования импульсов тока была равна 8 Гц. Одновременно с подключением к обмотке источника импульсного тока к магнитному сердечнику статора пропитываемой обмотки подключали инфразвуковой излучатель.

Для создания продольных инфразвуковых колебаний был использован функциональный генератор /ФГ-100/ [3].

Генератор звуковой частоты ФГ-100 предназначен для получения гармонических и периодических напряжений треугольной и прямоугольной формы от 0,1 Гц до 100 кГц. Генератор сигналов низкой частоты формирует одновременно три вида сигналов: прямоугольного, треугольного и синусоидального напряжений и обеспечивает выбор любого из перечисленных сигналов и диапазонов частоты. Точная частота генерации обеспечивается за счет создания соответствующего управляющего напряжения на выходе в пределах от 0 до 10 В на нагрузке 8 Ом.

С помощью генератора, при пропитке обмоток статоров электродвигателя 4А112М4 возбуждали в магнитном сердечнике статора инфразвуковые волны, которые непрерывно и плавно изменяли от частоты 0,5 кГц до частоты 10 кГц, причем указанные частоты изменяли циклично от 0,5 кГц до 10 кГц и обратно, от 10 кГц до 0,5 кГц. Генератор обеспечивал плавное и циклическое изменение частоты вибрации витков обмотки. Период развертки частоты выбирают так, чтобы за время пропитки осуществлялось 3-4 полных цикла изменения частоты вибрации. На генераторе сигналов устанавливали верхнюю и нижнюю границы частот в пределах выбранного диапазона 0,5 кГц - 10 кГц и осуществляли пуск автоматической развертки частоты по заданному закону. По завершению пропитки от обмотки отключали импульсный ток, а от магнитного сердечника статора инфразвуковой излучатель. Подключали к обмотке переменный ток и разогревали ее до температуры полимеризации компаунда КП-34, лежащую в диапазоне (160-165)°C.

Разогрев обмотки до температуры (160-165)°C необходим, в соответствии с установленным технологическим регламентом, для компаундирования пропиточной смеси.

Указанный диапазон температур обусловлен тем, что в последнее время широко применяют термореактивные составы без растворителя, вводимые в обмотку с помощью струйного метода. Время на технологический процесс при использовании современных термореактивных составов без растворителей определяется продолжительностью нагревания обмотки до заданной температуры, а также скоростью полимеризации состава, который, как правило, быстро полимеризуется. Для полимеризации пропиточного состава используется, в основном, токовый метод нагревания обмоток, что резко сокращает длительность и трудоемкость процессов. В автоматических установках различного типа для пропитки составами без растворителей пропитка и сушка обычно выполняются за 15-18 мин.

Время пропитки и качество пропитки оценивали по коэффициенту пропитки Коэффициент пропитки Кпрi определяли по формуле, приведенной в работе [4]

К п р i = m i m 0 ,     ( 1 ) , где mi - масса высохшего пропиточного состава в i-ой пропитываемой обмотке; m0 - предельная масса высохшего пропиточного состава, которую можно разместить в полостях обмотки.

На фиг.2 представлены экспериментальные значения зависимости коэффициентов пропитки от времени пропитки: 1 - пропитка по способу-прототипу; 2 - пропитка с воздействием на обмотку импульсов тока; 3 - пропитка по заявляемому способу.

Как следует из приведенных на фиг.2 графиков время пропитки по способу-прототипу составляет 18 мин, по способу пропитки с воздействием на обмотку импульсов тока - 16 мин; по заявляемому способу - 10 мин. При этом коэффициент пропитки Кпрi по способу-прототипу не превышает 0,36; коэффициент пропитки по способу пропитки, с воздействием на обмотку импульсов тока не превышает 0,58, а коэффициент пропитки по заявляемому способу достигает 0,65. Следует отметить, что разброс значений коэффициентов пропитки по способу-прототипу не менее чем в 3 раза больше, чем разброс этого показателя при заявляемом способе.

Таким образом, заявляемый способ по сравнению со способом - позволяет сократить время пропитки в 1,8 раза, повысит коэффициент пропитки в 1,8 раза и в три раза снизить разброс коэффициентов пропитки от обмотки к обмотке.

Литературные источники:

1. А.с. №1820453 (СССР). Способ капиллярной пропитки обмоток электрических машин / Г.В. Смирнов. - Опубл. 07.06.93. Бюл. №21.

2. eg.co.ua/info/elektricheskie-mashiny/izolyaciya-elektricheskih-mashin-26.html (прототип)

3. http://td-school.ru/index.php?page=99

4. Г.В. Смирнов. Надежность изоляции обмоток электротехнических изделий. - Томск: Изд-во Том. ун-та, 1990, стр.96.

Способ струйной пропитки обмоток электрических машин, заключающийся в разогреве обмотки до заданной температуры, в подаче на лобовые части разогретой обмотки тонкой струи пропиточного состава, в последующем повышении температуры обмотки по окончании пропитки до температуры желатинизации пропиточного состава и сушке обмотки при упомянутой температуре до полного отверждения пропиточного состава, отличающийся тем, что при достижении в обмотке перед пропиткой заданной температуры подают в нее импульсы тока, амплитуда которых лежит в диапазоне (10-50) А, а длительность (1-5) с, при этом частота следования импульсов тока лежит в диапазоне (5-10) Гц, и одновременно с подачей упомянутых импульсов тока в обмотку подключают к магнитному сердечнику обмотки инфразвуковой излучатель, при этом изменяют частоту звуковых колебаний инфразвукового излучателя непрерывно и циклически в диапазоне частот от 0,5 кГц до 10 кГц и обратно, затем по завершении пропитки отключают от магнитного сердечника инфразвуковой генератор, отключают от обмотки источник импульсного тока, подключают к обмотке греющий постоянный или переменный ток, при помощи которого разогревают пропитанную обмотку до температуры полимеризации пропиточного состава, и сушат обмотку до полного отверждения в ней пропиточного состава.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения, в частности, к технологии электрических машин, например обмоток вращающихся электрических машин тягового подвижного состава.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способу определения коэффициента пропитки обмоток электрических машин, соединенных в звезду с изолированной нейтралью.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано, например, в производстве статоров электрических машин. Способ пропитки многовитковой обмотки электрической машины заключается в подаче на лобовые части обмотки тонкой струи пропиточного состава из сопла на нагретую лобовую часть обмотки и во вращении струи вдоль лобовой части обмотки.

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано при изготовлении обмоток статоров электрических машин, трансформаторов, дросселей. Способ заключается в том, что пропиточный состав из емкости подают в виде вращающейся вдоль лобовых частей обмотки струи, при этом струю пропиточного состава заряжают электростатическим зарядом путем пропускания ее вдоль поверхности высоковольтного электрода, заземляют провод обмотки, а вращение струи осуществляют путем пропускания ее через индуктор, создающий вращающееся магнитное поле.
Изобретение относится к области электротехники, а именно к технологии изготовления электрических машин, и касается к способа изготовления обмоток электрических машин постоянного тока тягового электродвигателя.
Изобретение относится к способу изготовления изоляции обмоток электрических машин. Способ изготовления заключается в том, что вначале осуществляют пропитку стеклослюдоленты первым компаундом.

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться, в частности, для контроля качества пропитки изоляционным составом обмоток электродвигателей, катушек трансформаторов и дросселей.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано преимущественно при техническом обслуживании и ремонте электрических машин и аппаратов.
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при пропитке изоляции обмоток электрических машин. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при пропитке изоляции обмоток электрических машин. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для диагностики и контроля работы электрических машин при проведении профилактических испытаний и ремонта.

Настоящее изобретение относится к конструкции статоров для использования в электродвигателях. Технический результат изобретения заключается в обеспечении упрощения обмотки (намотки статора), что ведет к повышению надежности статора и электродвигателя в целом, а также к снижению затрат.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при изготовлении сердечников магнитопроводов высокочастотных (1-50 кГц) электрических машин из ленты из аморфных (нанокристаллических) металлов и сплавов.
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при пропитке изоляции обмоток электрических машин. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для экспресс-контроля работоспособности электрических машин. .

Изобретение относится к области электротехники, а именно к технологии изготовления электрических машин, и может быть использовано при изготовлении магнитопроводов пакетов статора и ротора для аксиальных электрических машин, например, пакетов статора и ротора аксиальных синхронных и асинхронных машин, пакетов якоря аксиальных электродвигателей и генераторов постоянного тока, магнитопроводов аксиальных трансформаторов и др.

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и касается технологии изготовления магнитопроводов электромагнитов броневого типа, в частности магнитопроводов погружных насосов.

Изобретение относится к области электротехники, касается электрических машин, которые могут использоваться, например, в стиральных машинах барабанного типа, и касается, в частности, особенностей выполнения статора бесщеточного электродвигателя постоянного тока (BLDC) с внешним ротором.

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения, в частности к технологии изготовления электрических машин, и может использоваться, например, при изготовлении статоров и роторов электродвигателей, а также при изготовлении электромагнитных реле и электромагнитов.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при изготовлении статора генератора. Техническим результатом является снижение трудоемкости при изготовлении статора за счет обеспечения возможности замены сквозных шпилек, расположенных ниже уровня фундамента пола, что не требует специального инструмента или подъем рамы, что делает такую замену легкой и экономически эффективной. Сквозная шпилька (4) для магнитного сердечника статора (1) генератора вставляется в отверстие (6), имеющееся в пластинах (3) сердечника статора для затяжки компонентов сердечника. Сквозная шпилька (4) содержит, по меньшей мере, два продольных элемента (9, 10), которые соединены между собой посредством, по меньшей мере, одного соединительного элемента (11). Кроме того, описан метод для сборки составной сквозной шпильки (4) для пластин (3) магнитного сердечника статора генератора. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 7 ил.
Наверх