Монтаж и испытания эл. машин - Основные способы сушки изоляции электрических машин

Глава десятая
ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ СУШКИ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

10.1. НАЗНАЧЕНИЕ СУШКИ ИЗОЛЯЦИИ

Сушку изоляции электрических машин, как правило, производят до их установки. Вместе с тем нередки случаи, когда уже установленные электрические машины длительное время не включают в действие в связи с задержкой пуска объекта или технологического комплекса, в результате чего изоляция машин увлажняется и не отвечает требованиям, приведенным в гл. 9. В таких случаях изоляцию электрических машин сушат перед их пуском.
Назначение сушки — удаление влаги из изоляции обмоток и других токопроводящих частей с целью повышения сопротивления до значений, позволяющих поставить машины под напряжение.
Удаление влаги из изоляции обмоток при сушке достигается за счет так называемой термической диффузии, вызывающей перемещение влаги в направлении потока тепла, т. е. от наиболее нагретой части к более холодной. Причиной такого перемещения влаги является перепад влажности в разных слоях изоляции: из слоев с большей влажностью влага перемещается в слои с меньшей влажностью. Перепад влажности создается перепадом температуры.
Интенсивность сушки изоляции обмоток зависит от температурного перепада. Чем больше температурный перепад, тем интенсивнее происходит сушка.
Температурный перепад создают нагревом внутренних частей обмоток (например, путем пропускания через них электрического тока), в результате чего достигается разность температуры внутренних и внешних слоев изоляции. Температурный перепад можно также создать периодическим охлаждением наружных слоев изоляции. Для этой цели через машину периодически продувают холодный воздух, а затем нагревают обмотки. Последний способ рекомендован при сушке сильно увлажненных обмоток.

10.2. СПОСОБЫ СУШКИ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Сушку изоляции выполняют: внешним нагревом, нагревом током от постороннего источника, индукционным методом, током короткого замыкания в генераторном режиме, на «ползучей скорости» (для двигателей постоянного тока) и вентиляционными потерями.
Если один из перечисленных способов не создает необходимой для сушки температуры или обогрев происходит неравномерно, применяют комбинированную сушку. При этом используют одновременно не один, а какие- либо два способа.
Перед сушкой машину осматривают и продувают чистым сжатым воздухом. При сушке обмотки и сталь нагревают постепенно, так как при быстром нагревании температура внутренних частей машины может достигнуть опасной величины, в то время как нагревание наружных частей будет еще незначительным. Нагревание должно быть таким, чтобы температура обмотки и стали достигла 50 °C (по термометру) не ранее чем через 10 ч после начала сушки, а предельно допустимой температуры — не ранее чем через 20 ч.

Контроль сопротивления изоляции при сушке.

При сушке сопротивление изоляции обмоток машин в первый период снижается, а затем возрастает и, наконец, останавливается на постоянном уровне. Чтобы обмотка и активная сталь нагревались постепенно, ток повышают ступенями или на короткое время отключают. Повышать ток допускается только после того, как температура обмоток установится. Сушку прекращают, когда сопротивление изоляции будет оставаться неизменным в течение 3—5 ч.
Во время сушки измеряют сопротивление изоляции каждой обмотки машины по отношению к заземленному корпусу и между обмотками. Каждый раз перед измерением устраняют остаточные заряды изоляции, для этого обмотку заземляют па несколько минут.
В начале сушки сопротивление изоляции замеряют через каждые 30 мин, а при достижении установившейся температуры — через каждый час.
Измерение сопротивления изоляции обмоток и других токоведущих частей производят мегаомметром.
В результате сушки машин сопротивление изоляции при температуре 75 °C должно быть не ниже:
В статорах машин переменного тока на рабочее напряжение: выше 1000 В   1 МОм на 1 кВ
до 1000 В .. 0,5 МОм на 1 кВ
В якорях машин постоянного тока на напряжение до 750 В включительно     1 МОм на 1 кВ
В роторах асинхронных электродвигателей, генераторов и синхронных компенсаторов (включая всю цепь возбуждения) 1 МОм на 1 кВ
В электродвигателях на напряжение
3000 В и выше:
статоры ...  1 МОм на 1 кВ
роторы 0,2 МОм
Кроме контроля за сопротивлением изоляции, во время сушки постоянно проверяют температуру обмоток и стали. Для этого используют ртутные термометры, заложенные в машину температурные индикаторы или встраиваемые температурные индикаторы.

Под заложенными температурными индикаторами понимают термометры сопротивления и термопары, заложенные во время изготовления машины в таких ее точках, которые недоступны после сборки машины. Встраиваемые температурные индикаторы (преимущественно термопары) устанавливают в машину только на время ее сушки, по окончании которых их удаляют.
Наивысшая допустимая температура во время сушки в наиболее нагретом месте обмоток должна быть не более указанной в табл. 10.1.

Сушка внешним нагревом.

Для внешнего нагрева машин применяют чугунные сопротивления или ящики сопротивлений, а также специально изготовленные нагреватели, которые располагают под машиной так, чтобы исключалась возможность местных перегревов от прямого излучения тепла или чрезмерно близкого размещения.
При сушке машин с замкнутой системой вентиляции указанные нагреватели размещают в вентиляционной камере и температуру горячего воздуха, поступающего в машину, регулируют выключением нагревателей (на некоторое время) или при помощи воздухоохладителя, омываемого водой.
Машины, не имеющие вентиляционных камер, целесообразно сушить горячим воздухом от тепловоздуходувок мощностью 20—30 кВт. Для уменьшения потерь тепла машину закрывают щитами или натянутым на каркас брезентом. В щитах должны быть предусмотрены отверстия, которые периодически открывают для удаления влаги.

Рис. 10.1. Схемы подключения при сушке:
а — током от постороннего источника; б и в — индукционным способом

Во время сушки следят за тем, чтобы температура горячего воздуха, поступающего в машину, не превышала 90 °C, а температура обмоток в наиболее нагретой части 70°C. Температуру замеряют термометрами, установленными на патрубке воздуходувки и в наиболее нагретой части обмотки, а в крупных электрических машинах — встроенными температурными индикаторами (термопарами).
Этот способ применяют для сильно отсыревших машин.

Сушка нагревом током от постороннего источника.

Для сушки машин этим способом применяют ряд схем. Ниже рассматриваются лишь наиболее распространенные схемы.
Синхронные машины сушат последовательным подключением всех трех фаз и ротора (если номинальный ток ротора близок к номинальному току статора) к источнику постоянного тока (рис. 10.1, а). Ток сушки должен быть 0,5—0,7 Iном ротора. Регулирование тока производят реостатом или изменением подводимого напряжения. В цепи постоянного тока не должно быть выключателя, так как при разрыве цепи увлажненная изоляция машины может быть пробита. Выключение тока производят реостатом.
Асинхронные двигатели сушат трехфазным током в режиме короткого замыкания. Для этого ротор затормаживают, а его обмотку закорачивают на кольцах специальной перемычкой (во избежание подгорания колец).
Ток сушки поддерживают не более 0,7 Iном, следовательно, подводимое напряжение должно быть не более 0,7 напряжения короткого замыкания ек.  При сушке этим способом необходимо иметь в виду, что ротор в заторможенном состоянии оказывается под действием магнитного поля при частоте сети 50 Гц, тогда как при работе он находится под действием магнитного поля частотой 1—1,5 Гц. Активная сталь ротора и все остальные его части нагреваются значительно быстрее, чем обмотки статора. Поэтому за температурой ротора во время сушки нужно вести особо строгое наблюдение. Температура бандажей не должна превышать 100 °C.
При сушке машин постоянного тока указанным способом якорь с добавочными полюсами и смешанной обмоткой питается от сети малого напряжения. Якорь во время сушки должен медленно поворачиваться. Необходимо следить за тем, чтобы щетки были строго на нейтрали. Невозбужденный и ненагруженный двигатель при незначительном сдвиге щеток подвергается опасности разноса. В качестве источников постоянного тока для сушки машин можно применять сварочные агрегаты постоянного тока ПД-305 или ПД-502.
Если обмотка машин очень увлажнена, прогрев их следует начинать током, не превышающим 20 % номинального тока машины, повышая его до 0,5 Iном в течение 5—6 ч от начала прогревания.

Сушка индукционным способом может быть рекомендована для всех электрических машин. При данном методе применяют одну из двух разновидностей сушки: потерями в активной стали статора или потерями в корпусе статора. Нагревание производят за счет создания переменного магнитного потока путем накладывания на статор намагничивающей обмотки, питаемой однофазным током.
В первом случае обмотку накладывают так, как показано на рис. 10.1,б; при этом благодаря значительной разнице в магнитных проводимостях корпуса и активной стали в корпус ответвляется незначительный магнитный поток. Во втором случае (сушка потерями в корпусе статора) намагничивающую обмотку накладывают так, как показано на рис. 10.1, в.

Сушка током короткого замыкания в генераторном режиме.

Этим способом можно сушить синхронные машины и машины постоянного тока при наличии двигателя для вращения машин.
При сушке синхронных машин все три фазы закорачивают через амперметры (рис. 10.2,а), главный выключатель заклинивают. Генератор работает при нормальной и пониженной частоте вращения, температуру машины регулируют током возбуждения. Ток сушки должен быть 0,5—0,8 Iном.

Рис. 10.2. Схемы подключения при сушке током короткого замыкания в генераторном режиме:
а — синхронных машин; б — машин постоянного тока

В машинах постоянного тока (машины параллельного и смешанного возбуждения) якорь с добавочными полюсами закорачивают, последовательную обмотку отключают, возбуждение отсутствует (рис. 10.2,б).
Перед пуском щетки сдвигают в направлении вращения на одну-две коллекторные пластины. После пуска щетки сдвигают против вращения до достижения необходимого тока. В случае необходимости параллельную обмотку через большое сопротивление подключают к независимому источнику тока. Если ток короткого замыкания машины без возбуждения превышает допустимый ток сушки, в цепь якоря включают небольшое добавочное сопротивление. Ток сушки должен составлять 0,5— 0,8 Iном.

Сушка двигателей постоянного тока на ползучей скорости применяется для многополюсных двигателей с петлевыми обмотками якорей. Для сушки этим методом изменяют направление потока у части полюсов (обычно около 30%); при этом вращающий момент переключенных полюсов будет тормозящим. Двигатель при подаче напряжения начнет вращаться при малой частоте вращения. Ток сушки регулируют подаваемым напряжением; он не должен превышать 50—60 % Iном. При сушке двигателя необходимо оберегать цепь возбуждения от обрыва (двигатель подвергается опасности разноса).  Этот метод позволяет одновременно сушить и генератор преобразовательного агрегата, что значительно сокращает сроки пуска. Двигатели с волновой обмоткой якоря этим методом не сушат, так как стержни каждой параллельной ветви обмотки якоря расположены под всеми полюсами и в каждой ветви образуется одинаковая результирующая ЭДС.

Сушка вентиляционными потерями.

Этот способ применяют только для быстроходных генераторов в зависимости от конструкции системы вентиляции этих машин. У машин с приточной системой вентиляции сушку производят путем устройства замкнутого цикла вентиляции, для чего закрывают приток и выход воздуха наружу и перепускают воздух из камеры горячего воздуха в камеру холодного воздуха. В машинах с замкнутой системой вентиляции прекращают или уменьшают подачу воды в воздухоохладитель, и машина сушится за счет тепла, выделяемого обмотками.
Сушку осуществляют при номинальной частоте вращения. При этом цепь обмотки возбуждения должна быть разомкнута. Для этой цели снимают щетки с одного контактного кольца ротора.
Для безопасности производства работ обмотку статора замыкают накоротко. Регулировку температуры воздуха осуществляют так же, как и при сушке методом короткого замыкания. Для удаления водяных паров, образующихся при сушке, через каждые 5—8 мин открывают люки в щитах генератора.
В связи с относительно высокой стоимостью затрат этот способ рекомендуется применять в комбинации с другими способами сушки (например, одновременно с сушкой нагреванием от посторонних источников или другими методами).