Ж. СУШКА ПОТЕРЯМИ В АКТИВНОЙ СТАЛИ СТАТОРА
Нагревание в этом случае получается за счет создания в активной стали статоров машин переменного тока магнитного потока путем накладывания на статор специальной намагничивающей обмотки, питаемой однофазным током (рис. 10). Обмотка охватывает также и корпус статора; благодаря значительной разнице в магнитных проводимостях корпуса и активной стали в корпус будет ответвляться незначительный поток.
Сушка машин с большим воздушным зазором, например турбогенераторов, может производиться при вынутом и вставленном роторе. В первом случае ротор можно сушить отдельно. Сушка машин с малым воздушным зазором, например асинхронных двигателей, производится при вынутом роторе, так как небольшой зазор в этих двигателях не позволяет поместить намагничивающую обмотку. Сушка асинхронных двигателей может производиться и при вставленном роторе, если имеются отверстия в крестовине ротора, позволяющие наложить намагничивающую обмотку, охватывающую одновременно сталь статора и ротора. При таком методе сушки необходимо следить за нагреванием бандажей, не допуская повышения их температуры выше 95 °С.
Рис. 10. Схема включения намагничивающей обмотки для сушки статоров машин переменного тока
Рис. 11. Изоляция вала ротора при сушке
При сушке со вставленным ротором последний должен быть изолирован от фундаментной плиты, чтобы не образовался короткозамкнутый контур «вал — подшипники — фундаментная плита», в котором могут циркулировать чрезмерно большие токи. Для изоляции вала ротора подкладывают под одну из шеек вала картон (рис. 11). Изоляцией вала может служить также изоляция подшипника, имеющаяся в некоторых машинах для предотвращения циркуляции токов в подшипниках.
В процессе сушки необходимо контролировать состояние изоляции вала. Для этого измеряют напряжение между валом и подшипником (рис. 11), в котором проложена изоляция; при измерении масляный слой второго подшипника должен быть зашунтирован. При хорошей изоляции вала напряжение U\ должно быть примерно равно напряжению U2 на концах вала.
Сопротивление изоляции обмотки статора можно измерять при включенной намагничивающей обмотке, так как поток, пульсирующий в активной стали, не пересекает витков обмотки статора и в последней не индуктируется ЭДС.
Измерение сопротивления изоляции обмотки ротора синхронной машины не рекомендуется производить при включенной на статоре намагничивающей обмотке независимо от расположения на валу контактных колец (с одной или с обеих сторон ротора). Дело в том, что если ротор заземлен, то при измерении сопротивления изоляции обмотки ротора относительно корпуса, производимом мегомметром, в измерительный контур вводится ЭДС, равная ЭДС одного витка намагничивающей обмотки.
При сушке методом потерь в активной стали необходимо применять меры предосторожности. В расточке статора не должно быть металлических предметов, которые могут вызвать замыкание листов активной стали и ее повреждение. При измерении температуры с помощью термопар нельзя в процессе переключений замыкать концы двух термопар; в противном случае может образоваться контур, в котором также будет индуктироваться ЭДС, равная ЭДС одного витка намагничивающей обмотки.
Если сушке рассматриваемым методом подвергается турбогенератор со вставленным ротором, то необходимо регулярно поворачивать ротор (например, валоповоротным устройством). Момент окончания сушки определяется окончанием сушки изоляции статорной обмотки; при этом обмотку ротора в случае необходимости досушивают при нагрузке.
Для намагничивающих обмоток используют провод марки ПР или ПРГ, применение же освинцованного или бронированного кабеля недопустимо; токовая нагрузка на провода не должна превышать 60—70 % допустимой нагрузки при их нормальной прокладке, что продиктовано значительной температурой в воздушном зазоре. Обмотка должна быть изолирована от активной стали прокладками из асбеста, картона и пр.
Для регулирования температуры стали следует изменять индукцию. Для этого необходимо либо изменять напряжение на концах обмотки, либо изменять число ее витков. В последнем случае необходимо иметь в виду, что при неизменном напряжении увеличение числа витков уменьшает индукцию в стали и, следовательно, потери в ней, а уменьшение числа витков, наоборот, увеличивает потери. В начале сушки для более быстрого подъема температуры рекомендуется увеличить индукцию. Для более эффективной сушки обмотки статора рекомендуется тщательно утеплить лобовые части обмотки асбестом и накладываемым поверх него брезентом и предотвратить возможность засасывания холодного воздуха внутрь машины.
Характерные кривые изменения температуры обмотки статора, сопротивления ее изоляции и коэффициента абсорбции (отношение Г60А1Б — см. разд. А) в процессе сушки турбогенератора даны на рис. 13 [10]. Следует отметить, что у сухой обмотки с повышением температуры коэффициент абсорбции падает.
Рис. 12. Активная сталь статора
Сила тока
/=F/w = 980/14 = 70 А.
Для выполнения обмотки берем провод марки ПР сечением 35 мм2 и наматываем равномерно вокруг статора 14 витков.
В качестве витка намагничивающей обмотки может быть использован вал ротора. Для этого на концах вала ротора устанавливают специальные хомуты, плотно охватывающие вал; к ним присоединяют питающие провода. Ток, необходимый для сушки, определяют по вышеприведенным формулам, но число витков принимают равным единице.
Для сушки таким методом требуется низкое напряжение, которое может быть получено от сварочного трансформатора либо от обычного трансформатора напряжением 6000/230 или 6000/400 В при включении обмотки высшего напряжение в сеть 220 либо 380 В. Здесь также необходимо, чтобы один конец вала был изолирован; кроме того, во избежание короткого замыкания необходимо, чтобы источник питания не имел заземления.
Рис. 13. Кривые сушки генератора потерями в активной стали 1 — температура обмотки статора; 2 — коэффициент к; 3 — сопротивление изоляции
При сушке методом потерь в активной стали статоров крупных быстроходных машин с развитыми лобовыми частями статорной обмотки (например, турбогенераторов) может оказаться, что температура обмотки будет недостаточной. В этом случае целесообразно применить комбинированный метод сушки, дополнительно подогревая лобовые части обмоток горячим воздухом от воздуходувки. Можно также дополнительно нагревать обмотку статора постоянным током или же однофазным током, но при обмотке статора, включенной открытым треугольником.
Производить одновременную сушку статора потерями в активной стали, а ротора — постоянным током не следует, так как вследствие насыщения стали статора сильно увеличивается намагничивающий ток.
В заключение укажем, что метод сушки потерями в активной стали применяется не только для машин переменного тока, но с успехом используется и для якорей машин постоянного тока. Этим методом был высушен якорь электродвигателя 5150 кВт, 50 об/мин при помощи двух сварочных трансформаторов по 50 и 397 А каждый, соединенных параллельно. Этот метод является эффективным (особенно для крупных машин), так как позволяет произвести сушку машины в неподвижном состоянии еще до окончания монтажа всей установки в целом и тем значительно сократить сроки ввода оборудования в эксплуатацию. Кроме того, при сушке этим методом значительно сокращается расход энергии. Лишь для небольших машин сушка потерями в активной стали малопригодна, так как требует большого числа витков намагничивающей обмотки.
