RU2174280C1

RU2174280C1 - Electroosmotic drying method for electrical machine insulation

Info

Publication number: RU2174280C1
Application number: RU2000132540A
Authority: RU
Inventors: Н.К. Мороз; А.Е. Немировский; К.П. Симаков
Original assignee: Мороз Наталья Константиновна; Немировский Александр Емельянович; Симаков Константин Павлович
Filing date: 2000-12-26
Publication date: 2001-09-27

Abstract

FIELD: electrical engineering; drying electrical machine winding insulation in service and during outages. SUBSTANCE: method involves connection of dc and pulse voltage sources between winding conductors and ground to build up dc and square-pulse voltage, pulse polarity being same as that of dc voltage; novelty is that in addition inductance coil is connected in series with voltage sources. In the process inductance is varied to ensure square shape of resonant-voltage pulses and steep wavefront of current pulses directly in electrical-machine winding insulation. EFFECT: reduced drying time. 1 tbl

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроизоляционной технике, и может быть использовано для электроосмотической сушки изоляции обмоток электрических машин при их эксплуатации, а также для предупреждения увлажнения изоляции обмоток электрических машин во время технологической паузы. The invention relates to electrical engineering, in particular to electrical insulation technology, and can be used for electroosmotic drying of the insulation of the windings of electrical machines during their operation, as well as to prevent wetting of the insulation of the windings of electrical machines during a technological break.

Известен способ электроосмотической сушки изоляции обмоток электрических машин, при котором прикладывают постоянное напряжение между проводниками обмоток и корпусом машины, подключая положительный полюс источника постоянного напряжения к проводникам обмоток, а отрицательный - к корпусу, последовательно с источником постоянного напряжения включают источник пульсирующего напряжения и дополнительно прикладывают пульсирующее напряжение с той же полярностью, что и постоянное, устанавливая значение амплитуды пульсирующего напряжения 25-50% минимально допустимого значения и прямоугольную форму импульсов (SU 1619369, кл. H 02 K 15/12, 07.01.91). A known method of electroosmotic drying of the insulation of the windings of electric machines, in which a constant voltage is applied between the winding conductors and the machine body, connecting the positive pole of the DC voltage source to the winding conductors, and the negative pole to the body, include a pulsating voltage source in series with the constant voltage source and additionally apply a pulsating voltage voltage with the same polarity as constant, setting the value of the amplitude of the ripple voltage 25-50% of the minimum permissible value and the rectangular shape of the pulses (SU 1619369, class H 02 K 15/12, 01/07/91).

При этом сушку осуществляют циклами продолжительностью 25-30 мин, а в начале каждого цикла изменяют частоту приложенного пульсирующего напряжения, при каждой частоте измеряют ток между обмоткой и корпусом и производят сушку в указанном цикле при частоте, соответствующей максимуму тока. In this case, drying is carried out in cycles of 25-30 minutes, and at the beginning of each cycle, the frequency of the applied ripple voltage is changed, at each frequency the current between the winding and the casing is measured and drying is performed in the indicated cycle at a frequency corresponding to the maximum current.

В известном способе путем изменения частоты и выбора оптимальных параметров интенсифицируют процесс электроосмотической сушки. In the known method by changing the frequency and selecting the optimal parameters intensify the process of electroosmotic drying.

Однако подбор оптимальных параметров сушки с учетом исходного сопротивления влажной изоляции для достижения на обмотке импульсов тока с крутым фронтом требует временных затрат, что в конечном счете делает способ длительным и трудоемким. However, the selection of the optimal drying parameters taking into account the initial resistance of wet insulation to achieve current pulses with a steep front on the winding requires time-consuming, which ultimately makes the method long and laborious.

Известен способ электроосмотической сушки изоляции обмоток электрических машин путем наложения на постоянное электрическое поле пульсирующего напряжения той же полярности, представляющее собой последовательность пачек импульсов (RU 94012968, кл. H 02 K 15/12, 10.12.95). При этом для создания необходимого диапазона пульсирующего напряжения изменяют как период следования пачек импульсов, так и частоту заполнения импульсов в пачке. Получая таким образом необходимый спектр пульсирующего напряжения, который перекрывает спектр тока электроосмоса, что приводит к более интенсивному разрушению ионных оболочек молекул воды, что увеличивает подвижность последних при их направленном движении в сторону минуса. A known method of electroosmotic drying of the insulation of the windings of electrical machines by applying a pulsed voltage of the same polarity to a constant electric field, which is a sequence of bursts of pulses (RU 94012968, class H 02 K 15/12, 10.12.95). At the same time, to create the required range of pulsating voltage, both the period of the bursts of pulses and the frequency of filling pulses in the packet are changed. Thus obtaining the necessary spectrum of the pulsating voltage, which overlaps the spectrum of the electroosmosis current, which leads to more intense destruction of the ionic shells of water molecules, which increases the mobility of the latter when they are directed in the direction of the minus.

Однако и в данном способе достигнуть на обмотке импульсов тока с крутым фронтом невозможно, а следовательно, процесс сушки остается достаточно длительным процессом. However, in this method, it is impossible to achieve current pulses with a steep edge on the winding, and therefore, the drying process remains a rather lengthy process.

Ближайшим аналогом настоящего изобретения является способ электроосмотической сушки изоляции обмоток электрических машин путем подключения источников постоянного и пульсирующего напряжения между проводниками обмоток и корпусом машины и создания постоянного напряжения и пульсирующего напряжения с прямоугольной формой импульсов и той же полярностью, что и постоянное напряжение (SU 1566445, кл. H 02 K 15/12, 23.05.90). The closest analogue of the present invention is a method of electroosmotic drying of the insulation of the windings of electric machines by connecting a constant and ripple voltage source between the winding conductors and the machine body and creating a constant voltage and ripple voltage with a rectangular pulse shape and the same polarity as the constant voltage (SU 1566445, cl H 02 K 15/12, 05.23.90).

При этом положительный полюс источника постоянного напряжения и источника пульсирующего напряжения подключают к проводникам обмоток, а отрицательный - к корпусу, а значение амплитуды пульсирующего напряжения устанавливают равным 25-50% максимально допустимого значения напряжения сушки и форму импульсов устанавливают прямоугольной. In this case, the positive pole of the constant voltage source and the source of the ripple voltage is connected to the conductors of the windings, and the negative pole is connected to the housing, and the amplitude of the ripple voltage is set to 25-50% of the maximum allowable drying voltage and the pulse shape is set rectangular.

Известный способ обеспечивает значительную экономию электроэнергии за счет интенсификации сушки. Однако и в данном способе достигнуть на обмотке импульсов тока с крутым фронтом не удается. The known method provides significant energy savings due to the intensification of drying. However, in this method, it is not possible to achieve current pulses with a steep edge on the winding.

Новым техническим результатом от использования настоящего изобретения является получение лучших показателей сушки за счет достижения резонанса напряжений, позволяющего получать на обмотке импульсов тока с крутым фронтом максимально приближенном к прямоугольной форме. A new technical result from the use of the present invention is to obtain the best drying performance by achieving voltage resonance, which allows to obtain current pulses with a steep front as close as possible to a rectangular shape on the winding.

Этот результат достигается тем, что в способе электроосмотической сушки изоляции обмоток электрических машин путем подключения источников постоянного и пульсирующего напряжений между проводниками обмоток и корпусом машины и создания постоянного напряжения и пульсирующего напряжения с прямоугольной формой импульсов и той же полярностью, что и постоянное напряжение, дополнительно подключают индуктивность последовательно источникам напряжения, при этом изменяют значения индуктивности до придания прямоугольной формы импульсам пульсирующего напряжения непосредственно на изоляции обмоток электрической машины. This result is achieved by the fact that in the method of electroosmotic drying of the insulation of the windings of electric machines by connecting sources of constant and ripple voltage between the conductors of the windings and the machine body and creating a constant voltage and ripple voltage with a rectangular pulse shape and the same polarity as the constant voltage, additionally connect inductance in series with voltage sources, in which case the inductance values are changed until bullet pulses are rectangular in shape iruyuschego voltage directly to the insulation of the windings of the electric machine.

При этом положительный полюс источника постоянного напряжения и источника пульсирующего напряжения подключают к проводникам обмоток, а отрицательный - к корпусу. In this case, the positive pole of the DC voltage source and the source of the ripple voltage is connected to the conductors of the windings, and the negative pole is connected to the housing.

Известно, что электроосмос - перемещение большого количества влаги по микрокапиллярам под действием внешнего электрического поля. It is known that electroosmosis is the movement of a large amount of moisture through microcapillaries under the influence of an external electric field.

Учитывая, что изоляция электродвигателей характеризуется сложной структурой, которая обеспечивает возникновение объемных зарядов при электроосмосе, необходимо через некоторое время, когда наблюдается замедление процесса электроосмотической сушки, интенсифицировать процесс сушки. Given that the insulation of electric motors is characterized by a complex structure that ensures the occurrence of space charges during electroosmosis, it is necessary after some time, when there is a slowdown in the process of electroosmotic drying, to intensify the drying process.

Авторы предлагают интенсифицировать процесс сушки за счет создания резонанса в цепи нагрузки за счет подключения индуктивности и разрушения объемных электрических зарядов, возникающих на границах раздела изоляционной системы электродвигателя, что в свою очередь обеспечивает более быстрое перемещение влаги по капиллярам. The authors propose to intensify the drying process by creating a resonance in the load circuit by connecting the inductance and the destruction of volumetric electric charges arising at the interfaces of the electric motor insulation system, which in turn provides faster movement of moisture through the capillaries.

Изменение значений индуктивности позволяет изменять величину индуктивного сопротивления и добиваться его равенства с емкостным сопротивлением, которым является изоляция электродвигателя. В процессе электроосмотической сушки резонанс возникает на очень короткое время, исчисляемое микросекундами, ввиду того, что емкостное сопротивление в процессе сушки непрерывно изменяется. Моменту резонанса, т.е. появлению чисто активного сопротивления в цепи, соответствует прямоугольный характер импульсов напряжения на экране осциллографа, подключенного к нагрузке. Changing the inductance values allows you to change the magnitude of the inductive resistance and achieve its equality with the capacitive resistance, which is the insulation of the electric motor. In the process of electroosmotic drying, resonance occurs for a very short time, calculated in microseconds, due to the fact that the capacitive resistance in the drying process is continuously changing. The moment of resonance, i.e. the appearance of a purely active resistance in the circuit corresponds to the rectangular nature of the voltage pulses on the screen of the oscilloscope connected to the load.

Контролировать изменение сопротивления изоляции ЭД удобнее по изменению осциллограммы тока в цепи. Известно, что в электрической цепи, в которую включен ЭД с очень влажной изоляцией, осциллограмма тока показывает наличие гармоник с большой амплитудой. По мере обезвоживания, выбросы тока становятся все слабее и величина тока электроосмоса уменьшается. Это свидетельствует о росте сопротивления изоляции. It is more convenient to control the change in the insulation resistance of the ED by changing the waveform of the current in the circuit. It is known that in an electric circuit, which includes an ED with very wet insulation, the current waveform shows the presence of harmonics with a large amplitude. With dehydration, current surges become weaker and the current of electroosmosis decreases. This indicates an increase in insulation resistance.

Резонанс напряжений на электрической емкости изоляции электрической машины и катушке индуктивности достигают изменением значений индуктивности как в сторону увеличения индуктивности от начального значения, так и в сторону ее уменьшения от начального значения индуктивности до достижения импульсами пульсирующего напряжения прямоугольной формы на изоляции обмоток электрической машины непосредственно. Контроль за появлением импульсов прямоугольной формы осуществляют на осциллографе, включенном между обмотками и корпусом электродвигателя. The resonance of the voltages on the insulation capacitance of the electric machine and the inductor is achieved by changing the inductance values both in the direction of increasing the inductance from the initial value, and in the direction of decreasing it from the initial value of the inductance until the pulses reach a pulsating rectangular voltage on the insulation of the windings of the electric machine directly. The appearance of rectangular pulses is monitored on an oscilloscope connected between the windings and the motor housing.

Заявленный способ реализован на асинхронном ЭД мощностью 1,1 кВт и 2,2 кВт, а также на трансформаторах мощностью ТС-630 и ТС-800. The claimed method is implemented on asynchronous ED power of 1.1 kW and 2.2 kW, as well as on transformers with a capacity of TS-630 and TS-800.

Технологические параметры предложенного способа электроосмотической сушки изоляции обмоток электрических машин (примеры 1-4) представлены в таблице. The technological parameters of the proposed method of electroosmotic drying of the insulation of the windings of electrical machines (examples 1-4) are presented in the table.

Процесс электроосмотической сушки продолжают до достижения допустимого норматива значения сопротивления изоляции. Согласно нормам минимально допустимое R_из. для включения ЭД в сеть должно быть не менее 500 кОм.The process of electroosmotic drying is continued until an acceptable standard is reached for the insulation resistance value. According to the norms, the minimum admissible R _from. To include an ED in the network, there must be at least 500 kOhm.

Таким образом, в таблице 1 представлены технические параметры осуществления предложенного способа, исходное сопротивление изоляции электрических машин (ЭД, трансформатор) и достигнутый уровень сопротивления изоляции, позволяющий включать ЭД в сеть. Thus, table 1 presents the technical parameters for the implementation of the proposed method, the initial insulation resistance of electrical machines (ED, transformer) and the achieved level of insulation resistance, allowing you to connect the ED to the network.

Анализ таблицы показывает, что предлагаемый способ сушки за счет достижения резонанса напряжений, позволяющего получать на обмотке импульсы тока с крутым фронтом, максимально приближенным к прямоугольной форме, позволяет получить лучшие показатели сушки, а именно достигнуть нормативное значение сопротивления изоляции, необходимое для включения ЭД в сеть, за время вдвое меньше, чем по способу-прототипу (пример 1 - время сушки 35 мин; пример 5 (прототип) - время сушки 65 мин.). An analysis of the table shows that the proposed drying method by achieving a voltage resonance, which allows receiving current pulses with a steep front as close as possible to a rectangular shape on the winding, allows to obtain the best drying performance, namely, to achieve the standard value of the insulation resistance required to connect the electric field to the network , in time half as much as in the prototype method (example 1 - drying time 35 minutes; example 5 (prototype) - drying time 65 minutes).

Claims

The method of electroosmotic drying of the insulation of the windings of electrical machines by connecting sources of constant and ripple voltage between the conductors of the windings and the machine body and creating a constant voltage and ripple voltage with a rectangular pulse shape and the same polarity as the constant voltage, with the positive pole of the constant voltage source and source the ripple voltage is connected to the conductors of the windings, and the negative voltage is connected to the body of the machine, characterized in that the inductor is connected voltage in series with constant and pulsating voltage sources and change the inductance values until the pulsed voltage pulses are rectangular in shape directly on the insulation of the windings of the electric machine.