CC BY
25АНАЛИЗ СПОСОБОВ, ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ ОТ УВЛАЖНЕНИЯ И СУШКИ ИЗОЛЯЦИИ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Кучеренко Дмитрий Евгеньевич,
ассистент кафедры применения электрической энергии, Кубанский Государственный Аграрный Университет
АННОТАЦИЯ
В статье рассматриваются методы и средства сушки изоляции асинхронных двигателей. Так же представлены мероприятия, направленные на уменьшение отрицательного воздействия окружающей среды на изоляцию.
ABSTRACT
The article deals with the methods and means of drying the insulation of induction motors. Also presented measures aimed at reducing the negative impact of the environment on the insulation.
Ключевые слова: асинхронный двигатель, сушка, влажность, изоляция, обмотка. Keywords: the induction motor, drying, moisture, insulation, winding.
Асинхронный двигатель (АД) в сельскохозяйственном производстве эксплуатируются в различных условиях, часто сопровождаемых повышенной влажностью. Особенно неблагоприятным следует считать холодное время года. В животноводстве электродвигатели в этот период работают в условиях химически агрессивной среды, при резкой смене температуры. Поэтому отмечается интенсивный выход их из строя на навозоуборочных транспортерах, вытяжных вентиляторах, насосных установках, электродвигатели которых работают в повторно-кратковременном режиме с длительной технологической паузой.
Мероприятия, направленные на уменьшение отрицательного воздействия окружающей среды на изоляцию, можно разделить на две группы [1, 2].
Мероприятия первой группы являются защитными. Они позволяют замедлить проникновение влаги в обмотку и накопление ее в опасных количествах. К ним относятся:
- применение электродвигателей специализированных исполнений;
- модернизация электродвигателей при ремонте;
- размещение двигателей в сухих отапливаемых помещениях;
- электрообогрев электрических машин в нерабочем состоянии.
Первое мероприятие связано с производством электродвигателей
влагоморозостойкого, химостойкого, сельскохозяйственного исполнения. Для герметизации асинхронных двигателей специального исполнения предусмотрены уплотнения подшипниковых узлов. Сопротивление изоляции специальных асинхронных двигателей снижается во влажной среде в полтора раза медленней, чем двигателей общепромышленного назначения.
Однако улучшенные влагозащищенные свойства асинхронных двигателей специализированных исполнений утрачиваются в результате старения изоляции в процессе эксплуатации в сельском хозяйстве, а также после ремонта в электроцехах сельских предприятий. В сельском хозяйстве в условиях влажной и агрессивной среды работают в большом количестве АД общепромышленного использования.
Модернизация асинхронных двигателей при ремонте
заключается в повышении влагостойкости лобовых частей обмотки. Лобовые части обмотки покрывают эмалью, модифицированной одним из летучих ингибиторов. При этом уменьшается влагонепроницаемость эмалевой пленки, а в местах отсутствия эмали пары ингибиторов пассивируют медь, повышая ее стойкость. Ингибирование улучшает влагостойкость изоляции, но не исключает ее увлажнения в тяжелых условиях эксплуатации.
Высокой стойкостью к воздействию окружающей среды обладают капсулированные обмотки [3]. Сущность капсулирования заключается в герметизации лобовых частей эпоксидным или другим компаундом. Его заливают в установленную на статор форму, выдерживают до отвердения. Сопротивление изоляции капсулированных двигателей в процессе эксплуатации не уменьшается ниже 500 МОм.
Размещение электродвигателей в сухих отапливаемых помещениях возможно далеко не всегда и для этого требуются значительные капитальные вложения Известно, что проникновение влажного воздуха внутрь оболочки электрической машины и, как следствие этого, увлажнение изоляции возможно только после того, как температура обмотки станет равной температуре окружающего воздуха [4]. Следовательно, если в нерабочие периоды АД поддерживать температуру его обмоток несколько выше наружной температуры, то увлажнения изоляции можно избежать. На этом принципе основана работа ряда устройств предохранительного подогрева обмоток.
Академиком Прищепом Л.Г. предложен электрообогрев обмоток с помощью конденсаторов, включенных параллельно главным контактам коммутационного аппарата [5]. Необходимое превышение температуры обмоток обеспечивается соответствующим выбором емкости конденсаторов. Преимуществом этого способа является простота и возможность использования конденсаторов для компенсации реактивной мощности, недостатком - отсутствие контроля за температурой.
Известно более сложное тиристорное устройство [6], в котором превышение температуры обмоток двигателя поддерживается постоянным при колебаниях температуры окружающей среды. Для этого в оболочку асинхронного двигателя устанавливается термочувствительный элемент, позволяющий измерять ее температуру. С помощью
другого термочувствительного датчика измеряется температура окружающей среды. Таким образом определяется разность температур, пропорционально которой изменяется угол открытия тиристора и, соответственно, ток в обмотках электрической машины.
Достоинством этого устройства является экономия электроэнергии, так как после отключения двигателя от сети ток на его обмотки не подается до тех пор, пока корпус его не охладится до температуры на 5...8 °С, превышающей температуру окружающей среды.
Основным недостатком устройства следует считать необходимость встраивания терморезистора в оболочку АД и выполнения дополнительных монтажных работ по прокладке проводов, соединяющих терморезистор с устройством.
В Японии разработан экономичный нагреватель электродвигателей [7], не требующий установки термодатчиков. Источником тока подогрева служит понижающий трансформатор, к первичной обмотке которого подключен входной выключатель, а ко вторичной - выключатель с замедлением. При остановке двигателя размыкается пусковой выключатель и замыкается входной выключатель трансформатора. По истечении определенного промежутка времени, задаваемого устройством задержки, включается выключатель с замедлением и в обмотки электрической машины подается ток подогрева.
Общим недостатком всех рассмотренных устройств является отсутствие контроля за состоянием изоляции. Процесс увлажнения изоляции зависит главным образом от параметров окружающей среды, которые в свою очередь определяются метеорологическими условиями. При благоприятных метеоусловиях, например, в летний период, влажность окружающей среды незначительна и обмотки электрических машин не увлажняются даже при длительных простоях. Это подтверждается результатами долговременных исследований состояния изоляции эксплуатирующийся двигателей [8], из которых следует, что сопротивление изоляции носит явно выраженных сезонный характер. Нечувствительность известных устройств к состоянию изоляции приводит к тому, что в обмотки электрической машины или нагреватель подается ток даже в тех случаях, когда в этом нет необходимости, что неэкономично.
Вторая группа мероприятий по уменьшению отрицательного воздействия окружающей среды на изоляцию связана с периодическим удалением накопившейся в изоляции влаги, то есть с сушкой. Известны следующие способы сушки отсыревшей изоляции АД [9, 10, 11, 12]: сушка внешним нагревом обмоток; сушка индукционными потерями; сушка рабочими токами двигателя; электроосмотическая сушка; токовая сушка.
Сушка внешним нагревом может быть выполнена с помощью воздуходувок, сушильных шкафов или ламп накаливания, вставляемых в расточку статора. Недостатком этих способов является необходимость демонтажа и разборки двигателей, что затрудняет проведение сушки в эксплуатационных условиях на судах.
Для сушки индукционными потерями [13] на статор АД наматывается временная намагничивающая обмотка,
на которую подается напряжение судовой сети. Этот способ требует больших трудозатрат не только на демонтаж и разборку двигателя, но и на расчет и укладку намагничивающейся обмотки. На практике данный способ применяется ограниченно [5], главным образом для сушки крупных электрических машин (свыше 100 кВт).
Определенный интерес представляет способ сушки, использующий нагрев обмоток рабочими токами. Условия для удаления влаги создаются, если разгерметизироваться электрическую машину во время работы [14]. При этом исключаются простои электропривода, связанные с сушкой, и не требуется значительных, трудозатрат. Однако для эффективной временной разгерметизации электрических машин при условии сохранения их работоспособности необходимо внесение серьезных конструктивных изменений в оболочку двигателя, что возможно только в заводских условиях или на фирме.
Электроосмотическая сушка основана на известном явлении перемещения влаги в капиллярно-пористых материалах под воздействием градиента постоянного электрического поля [15]. В электродвигателях такое поле легко может быть получено путем подачи на корпус и обмотки электрической машины постоянного напряжения от выпрямителя или специального разработанного устройства [5, 16]. Преимуществом этого способа является отсутствие нагрева и малый расход электроэнергии [17], основным недостатком - невозможность полного восстановления свойств изоляции. При электроосмосе влага не удаляется из изоляции, а только подтягивается к отрицательно заряженным поверхностям корпуса и сердечника статора, за счет чего достигается некоторое повышение сопротивления изоляции. После снятия напряжения влага вновь распределяется по всему объему диэлектрика и сопротивление изоляции быстро уменьшается до исходного уровня. Поэтому электроосмотическая сушка [18] может быть применена только с последующим влагоудалением одним из вышеописанных тепловых способов сушки, например, рабочими токами АД.
Способ сушки током разработан Блюмбергом В.А. применительно к ремонтной практике электрических машин [19]. Нагревательным элементом при этом способе являются сами обмотки асинхронного двигателя, которые подключаются к постороннему источнику пониженного напряжения. Токовый способ оказался наиболее приемлемым для сушки отсыревшей изоляции, АД в эксплуатационных условиях на сельскохозяйственных предприятиях, что обусловлено следующими его преимуществами:
- возможностью проведения сушки на месте установки двигателей, без их демонтажа и разборки;
- меньшей по сравнению с другими способами длительностью процесса сушки.
Методика сушки с использованием описанных устройств предусматривает контроль состояния изоляции с помощью дополнительных технических средств измерения вручную. На все время сушки у электрической машины устанавливается дежурство [4]. Дежурный периодически производит контрольные замеры температуры обмоток и сопротивления изоляции. Такая технология, с учетом значительного времени сушки, требует больших
трудозатрат и не может быть признана оптимальной.
Избежать непроизводительных затрат можно автоматизацией контроля за состоянием изоляции в процессе сушки. С повышением степени автоматизации технических средств сокращаются трудозатраты на проведение процесса сушки, но с другой стороны увеличивается сложность и стоимость приборов, снижается их надежность. Поэтому, наиболее целесообразно построение устройств, имеющих только автоматический контроль сопротивления изоляции. Необходимый температурный режим сушки может быть обеспечен заданием соответствующего тока в обмотках, величина которого определяется теоретически или экспериментально.
Большинство устройств для сушки являются однофазными и рассчитаны на подключение АД с шестью выводными зажимами по схеме последовательного или параллельного соединения обмоток. Согласно ГОСТ 19523-81 асинхронные двигатели мощностью до 11 кВт выпускаются с тремя выводами. Возможные схемы их подключения к однофазным устройствам не обеспечивают равномерного прогрева всех трех обмоток. Для получения удовлетворительного качества сушки в этом случае необходимы периодические переключения выводов, что требует дополнительных трудозатрат.
При высокой температуре (около 100 °С и выше) в порах и капиллярах изоляции развиваются большие давления паро-воздушной смеси. В результате возможно образование дефектов в изоляции: трещин, пор, отслоений и др. Снижение температурного режима уменьшает опасность дефектообразования, но существенно увеличивает продолжительность сушки [20].
Длительность сушки является важнейшим параметром процесса. Время токовой сушки асинхронных двигателей зависит от гигроскопических свойств изоляции, от температуры обмотки, параметров окружающей среды и в среднем составляет 8...12 часов. Мощные электрические машины с сильно отсыревшей изоляцией сушатся значительно дольше [4]. Следовательно, полное восстановление свойств изоляции, даже наиболее интенсивным - токовым способом сушки, требует длительной остановки электрического оборудования на сельскохозяйственных предприятиях, что не всегда возможно по условиям технологического процесса.
Список литературы:
1. Федоров А.А., Михайлов В.В., Кутковецкий В.Я., Новиков А.Г. Повы-шение готовности к пуску асинхронных двигателей, работающих в местах с повышенной влажностью //Промышленная энергетика. 1979. №12. -С.27-29.
2. Пястолов А.А., Мешков А.А, Вахромеев А.Л. Монтаж, эксплуатация и ремонт электрооборудования. - М.: Колос, 1981. - 335 с.
Ермолин Н.П., Жерихин И.П. Надежность электрических машин. - Л.: Энергия, 1976.-248 с.
3.Пястолов А.А. Научные основы эксплуатации электросилового обору-дования. -М.: Колос, 1968. - 224 с.
4.Прищеп Л.Г., Медведев А.А. Исследование схем предохранительного подогрева обмоток электродвигателей на конденсаторах //Научные труды МИИСП. - 1976. - Т.13. -
Вып.5. - С.5-10.
5.Авторское свидетельство 680102 СССР. Способ защиты изоляции об-моток электродвигателя от конденсации влаги и устройство для его осуще-ствления /Марты-ненко И.И., Корчемный М.Т., Машевский В.П. - Опубл. в Б.И.№30,1979.-С.214.
6.Заявка №50 - 11561 Японии, МКИ3 Н02К 15/12 //Б.И. Изобретения в СССР и за рубежом. - 1975. - №13. - С.61.
7.Хоменко О.В., Хомутов О.И. Прогнозирование спроса на электродви-гатели с учетом условий эксплуатации //Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1986. №4. - С.45-46.
8.Барэмбо К.Н., Бернштейн Л.М. Сушка, пропитка и компаундирование обмоток электрических машин. - М.: Энергия, 1967. - 303 с.
9.Алякритский И.П., Мандрыкин С.А. Сушка электрических машин и трансформаторов. - М.: Энергия, 1974. - 84 с.
10.Мартыненко И.И., Лавриненко Ю.Н. Исследования режимов токовой сушки обмоток электродвигателей //Сб. Механизация и электрификация сельского хозяйства. - К.: Урожай, 1982, вып. 54. - С.28-31.
11.Кудрявцев В.М. Изоляция станет надежнее //Электрическая и тепло-возная тяга. 1987. №9. - С.24-25.
12.Корчемный НА., Гирченко М.Т., Машевский В.П. Способы и техниче-ские средства повышения эксплуатационной надежности сельскохозяйст-венных электроприводов //Сб. Механизация и электрификация сельского хозяйства. - К.: Урожай, 1981, вып.50. - С.8-15.
13.Корчемный Н.А., Машевский В.П., Синявский Н.В., Терновой В.А. Ав-томатическое устройство для токовой защиты электродвигателей от пере-увлажнения //Сб. Совершенствование механизации и электрификации технологических процессов в животноводстве. - Зерноград, 1986. - СЛ42-146.
14.Прищеп Л.П, Бульте Ф.П. Накопление конденсата в герметизирован-ном электродвигателе //Механизация и электрификация сельского хозяйст-ва. 1987. №6. - С.56-57.
15. Авторское свидетельство 1365266 СССР. Способ сушки и защиты от увлажнения изоляции электрических машин /Прищеп Л.Г., Бульте Ф.П. -Опубл. в Б.И. №1,1988.
15.Авторское свидетельство 1365265 СССР. Способ сушки в герметичном баке твердой изоляции электрических машин и аппаратов / Филиппишин В.Я. и др. - Опубл. в Б.И. №1,1988.
16.Авторское свидетельство 1377971 СССР. Устройство для управления процессом сушки изоляции обмоток электродвигателей /Пахомов А.И. -Опубл. в Б.И. №8,1988.
17.Жежеленко И.В., Липский A.M., Кривоносов В.Е. Использование асин-хронных электродвигателей в цепях фильтров гармоник //Известия вузов. Электромеханика. 1988. №1. - С.85-89.
18.Кавабэ Таданами, Окада Итару. Эффективный метод предотвращения ухудшения изоляционных характеристик двигателей высокого напряже-ния, находящихся в длительном простое //Дэнки гэмба гидзюцу. 1987. 26. №297.-С.69-70.
19.Пахомов А.И. Автоматическое устройство для контроля и сушки изо-ляции электродвигателей //Меха-
низация и электрификация сельского хо-зяйства. 1989. №3. - С.30-3Ь
20.Корчемный Н.А., Филоненко А.Ф., Юсупов Н.А. Устройства повыше-ния эксплуатационной надежности
сельскохозяйственных электроприво-дов 112 Всес. науч.-техн.конф. «Энергосберегающее электрооборудование для АПК», Москва, окт., 1990: Тезисы докл. - М., 1990. - С.44-45.
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ КЛИНИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДОВ ЭЛЕКТРОФИЗИОТЕРАПИИ
Кучеренко Дмитрий Евгеньевич
ассистент кафедры применения электрической энергии, Кубанский Государственный Аграрный Университет Гранкина Наталия Александровна кандидат технических наук, доцент кафедры применения электрической энергии, Кубанский Государственный Аграрный Университет
АННОТАЦИЯ
В статье рассматриваются методы воздействия электрофи-зиотерапеватического тока определённой частоты, амплитуды и формы импульсов. Так же представлены результаты данных исследований.
ABSTRACT
In article methods of influence of electrophysiotherapeutic current of a certain frequency, amplitude and a form of impulses are considered. Results of these researches are also presented.
Ключевые слова: электрический ток, электрофизиология, электрический импульс, электростимуляция. Keywords: electric current, electrophysiology, the electrical impulse, electrical stimulation.
Ряд болезней крупного рогатого скота (КРС) можно успешно лечить с использованием физиотерапевтических методов, в частности воздействием электрического тока определённой частоты и формы импульсов. Известны методы электростимуляции родовспоможения, послеродовой инволюции, отделения последа, лечения эндометритов и др.
Несмотря на то, что эффективность и целесообразность электрофизиотерапии в ветеринарном акушерстве общепризнана, её методологическое и техническое обеспечение развито весьма слабо [3 ,8]. Режимы электрофизиотерапевтического воздействия и устройства для их реализации позаимствованы из медицинской практики и в большинстве своём применяются без учёта физиологических особенностей животных и этических аспектов проблемы (например, такого, как боль).
Известно, что в механизме сократительной способности матки многие процессы замыкаются на функциях клеточных мембран и их потенциале. Причём амплитуда потенциала действия (ПД) не зависит от величины раздражающего сигнала, его продолжительности и формы вплоть до порога деполяризации мембраны. После каждого ПД следует интервал рефрактерности, исключающий возможность суммирования потенциалов клетки.
Электрический импульс, как и ток необходимый для снижения мембран-ного потенциала до порогового значения должен иметь определённую ампли-туду и продолжительность действия, а параметры его амплитуды - заключены в границах болевого порога с одной стороны и порогового значения мембранного потенциала с другой. Скорость нарастания амплитуды импульсов воздействия
должна превышать скорость развития процессов аккомодации на мембранах [5 ,9, 11].
Поиски оптимальных режимов электростимуляции имеют значительную хронологию и продолжаются в настоящее время. К сожалению, выводы и рекомендации, в подавляющем большинстве случаев базируются лишь на эмпирических данных (в ряде случаев взаимоисключающих) и с требуемым уровнем доверительной вероятности систематизированы быть не могут. Вместе с тем, результатами статистических и собственных исследований нервно-гуморальной реакции миометрия выявлены два типа импульсов определяющих ПД: высокочастотные - пиковые (ВЧ) и низкочастотные - колоколообразные (НЧ). Последние, варьируют с частотой изменения потенциала от 0,3 до 1,Ы0-3 Гц и мало зависят от электропроводности мембран. На них накла-дываются сформированные в пакеты высокочастотные импульсы длительностью 0,1...7 мс.
Статистическая огибающая амплитуд пакета высокочастотных им-пульсов по форме близка к утерограмме цикла маточного сокращения и её максимум, очевидно, определяет потенциал деполяризации мембран клеток миометрия. Низкочастотные импульсы могут не сопровождаться высокочастотными разрядами, но мышечное сокращение возможно лишь в случае их совместного действия [9, 10, 12].
Результаты исследований позволяют заключить, что: наиболее предпочтительная форма аналгезийного возбуждающего импульса должна совмещать в себе физиологические преимущества присущие как низко-, так и высокочастотным импульсам;
