RU2558377C2

RU2558377C2 - Electrical machine winding drying method

Info

Publication number: RU2558377C2
Application number: RU2013134204/07A
Authority: RU
Inventors: Лев Николаевич Макаров; Александр Львович Макаров
Original assignee: Макаров Алексей Александрович; Ахромеев Юрий Владимирович
Priority date: 2013-07-23
Filing date: 2013-07-23
Publication date: 2015-08-10
Also published as: WO2015012726A2; RU2013134204A; WO2015012726A3

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: in method of drying of the electrical machine winding the windings are heated by a high frequency current source with the connected heater designed as an induction coil, and power supply and control of the high frequency current source are performed using the power unit with the induction coil control system. The induction coil is made spiral and for drying it is inserted inside the electric motor axially with the deviation ±1.5 mm, locating the spiral of the induction coil in an axial direction uniformly with reference to the electric motor stator so that magnetic power lines generated by the induction coil, were directed perpendicularly to interleaving of the magnetic circuit; then through the power unit with the control system the high frequency current source is switched on, the stator winding is warmed up to the required temperature and held up to the state of lacquer shrinkage. After completion of heating the current source is disconnected, and the induction coil is removed from the electric motor.

EFFECT: simplification of the winding drying device, decrease of weight, possibility of use in small repair shops, lowering of labour input of shrinkage process, saving of the electric power for drying.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, а именно к сушке обмоток, например, электрических машин.The invention relates to the field of electrical engineering, namely to drying the windings, for example, electrical machines.

Известен "Способ запечки изоляции обмоток" (авторское свидетельство СССР 608237, H02K 15/12), использующий теплоизолированную камеру с внутренними каналами направления потока воздуха, нагретого калорифером.The well-known "Method of baking winding insulation" (USSR author's certificate 608237, H02K 15/12), using a heat-insulated chamber with internal channels for directing the flow of air heated by a heater.

Известна "Установка для пропитки и сушки статорных обмоток электродвигателей" (авторское свидетельство СССР 149137, H02K 15/12). В этом случае для сушки статоров используется термоизолированный барабан, снабженный индукторами и опорными кольцами, циклически размещаемыми в их пространстве.The well-known "Installation for the impregnation and drying of the stator windings of electric motors" (USSR copyright certificate 149137, H02K 15/12). In this case, a thermally insulated drum equipped with inductors and support rings cyclically placed in their space is used for drying the stators.

Известные устройства не обеспечивают равномерности нагрева и малоэффективны.Known devices do not provide uniform heating and are ineffective.

Наиболее близким аналогом является печь для сушки обмоток электромашин (патент RU 2204879), содержащая теплоизоляционную оболочку с воздуховодами, индуктор, соединенный с генератором частоты, излучатель и систему управления циклом, отличающаяся тем, что она дополнена калорифером, который совместно с излучателем и индуктором размещен в пространстве оболочки, при этом излучатель охвачен индуктором и выполнен перфорированным в виде металлической камеры, снабженной термоизолированной крышкой, и схема управления циклом дополнена соединенными между собой терморегулятором и термодатчиком, включенными в цепь питания калорифера и генератора частоты.The closest analogue is an oven for drying the windings of electric machines (patent RU 2204879), containing a heat-insulating shell with air ducts, an inductor connected to a frequency generator, an emitter and a cycle control system, characterized in that it is supplemented by a heater, which, together with the emitter and inductor, is located in the space of the shell, while the emitter is covered by an inductor and made perforated in the form of a metal chamber equipped with a thermally insulated lid, and the loop control circuit is supplemented by connected between a temperature regulator and a temperature sensor included in the power circuit of the heater and the frequency generator.

Комбинированное тепловое воздействие на обмотку реализуется совместным размещением в пространстве термоизоляционной оболочки калорифера, индуктора с излучателем, подключенных к силовой цепи через терморегулятор с термодатчиком. Недостатком прототипа и всех известных устройств является то, что процесс сушки обмотки ведется посредством использования термоизолирующей оболочки и калорифера. Таким образом, сушильное устройство необычайно громоздко, сложно, тяжелое и может быть использовано только в специальных ремонтных мастерских.The combined thermal effect on the winding is realized by joint placement in space of the heat-insulating shell of the heater, inductor with emitter, connected to the power circuit through a temperature regulator with a temperature sensor. The disadvantage of the prototype and all known devices is that the drying process of the winding is carried out by using a thermally insulating sheath and air heater. Thus, the drying device is unusually bulky, complicated, heavy and can only be used in special repair shops.

Портативностью не обладает.It does not have portability.

Техническим результатом заявленного изобретения является упрощение конструкции сушильного устройства обмоток, облегчение его веса, компактность, возможность использования в малых ремонтных мастерских, отсутствие потребности использования термоизолирующей камеры. Установка позволяет значительно снизить трудоемкость процесса усушки, обеспечить экономию электроэнергии при сушке, улучшить магнитные свойства магнитопровода.The technical result of the claimed invention is to simplify the design of the drying device of the windings, lightening its weight, compactness, the possibility of use in small repair shops, the absence of the need to use a thermally insulating chamber. The installation can significantly reduce the complexity of the drying process, to save energy during drying, to improve the magnetic properties of the magnetic circuit.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ сушки обмотки электрической машины, характеризующийся нагревом обмотки посредством источника токов высокой частоты с подключенным к нему нагревателем, выполненным в виде индуктора, а питание и управление источника токов высокой частоты осуществляется с помощью силового блока с системой управления индуктором, отличающийся тем, что индуктор выполняют в виде спирали и в процессе сушки вводят внутрь электродвигателя соосно с отклонением ±1.5 мм так, чтобы спираль индуктора в осевом направлении была равномерно расположена относительно статора электродвигателя, причем таким образом, что магнитные силовые линии, создаваемые индуктором, направлены перпендикулярно шихтовке магнитопровода; после чего через силовой блок с системой управления включают источник токов высокой частоты и прогревают обмотку статора до требуемой температуры, удерживают до состояния усушки лака, а после окончания прогрева источник токов отключают, индуктор извлекают из расточки электродвигателя. Решение основано на том, что разные материалы - медь (обмоточный провод) и сталь (магнитопровод) по-разному ведут себя в высокочастотном электромагнитном поле.The specified technical result is achieved due to the fact that the drying method of the winding of an electric machine, characterized by heating the winding by means of a high-frequency current source with a heater connected to it, made in the form of an inductor, and the power and control of the high-frequency current source is carried out using a power unit with a control system inductor, characterized in that the inductor is made in the form of a spiral and during drying is introduced coaxially into the electric motor with a deviation of ± 1.5 mm so that the spiral inductor in the axial direction was uniformly located relative to the stator of the electric motor, in such a way that the magnetic lines of force created by the inductor are directed perpendicular to the charge of the magnetic circuit; then, through a power unit with a control system, a high-frequency current source is turned on and the stator winding is heated to the required temperature, held to a state of varnish shrinkage, and after heating is finished, the current source is turned off, the inductor is removed from the motor bore. The solution is based on the fact that different materials - copper (winding wire) and steel (magnetic core) behave differently in a high-frequency electromagnetic field.

Изолированные пластины магнитопровода препятствуют прохождению потока рассеяния, и весь поток замыкается через медь. Медь, обладая значительно меньшим активным сопротивлением, чем шихтованная электротехническая сталь, при воздействии высокочастотного электромагнитного поля нагревается более интенсивно.Insulated plates of the magnetic circuit prevent the passage of the scattering flux, and the entire flux closes through copper. Copper, having a significantly lower active resistance than chargeable electrical steel, heats up more intensively when exposed to a high-frequency electromagnetic field.

На фиг.1 и фиг.2 представлены установки по сушке обмотки статора электрической машины в готовом и рабочем состоянии соответственно.Figure 1 and figure 2 presents the installation for drying the stator winding of the electric machine in the finished and working condition, respectively.

Установка состоит из источника токов высокой частоты (ТВЧ) (5) с подключенным к нему нагревателем, выполненным в виде индуктора (3). Питание и управление источника токов высокой частоты (5) и индуктора (3) осуществляется с помощью силового блока (4) с системой управления индуктором.The installation consists of a high-frequency current source (HDTV) (5) with a heater connected to it, made in the form of an inductor (3). The power and control of the high-frequency current source (5) and inductor (3) is carried out using the power unit (4) with the inductor control system.

Принцип действия способа основан на том, что индуктор вводят внутрь электродвигателя (1) соосно с отклонением ±1.5 мм. Спираль индуктора (3) в осевом направлении должна быть равномерно расположена относительно статора электродвигателя.The principle of the method is based on the fact that the inductor is introduced into the electric motor (1) coaxially with a deviation of ± 1.5 mm. The spiral of the inductor (3) in the axial direction should be uniformly located relative to the stator of the electric motor.

Регулировка положения редуктора (3) по высоте осуществляется либо посредством его подвешивания на тросе или подвижном штоке (6), либо жестким закреплением индуктора на станине и регулировки его положения с помощью винтов. При необходимости регулировку положения индуктора (3) можно осуществить перемещением в пазах самой каретки и перемещением индуктора в пазах в месте крепления к клеммному кронштейну.The adjustment of the position of the gearbox (3) in height is carried out either by hanging it on a cable or a movable rod (6), or by rigidly fixing the inductor on the bed and adjusting its position with screws. If necessary, the position of the inductor (3) can be adjusted by moving in the grooves of the carriage itself and moving the inductor in the grooves in the place of attachment to the terminal bracket.

Когда спираль индуктора (3) вводится в расточку (между обмоткой статора) (2) электродвигателя (1), через силовой блок (4) с системой управления включают источник токов (5) высокой частоты, в результате чего осуществляется прогрев обмотки статора (2) до требуемой температуры, и удерживают до состояния цементации (усушки) лака. После окончания прогрева источник токов (5) отключают, индуктор (3) извлекают из электродвигателя.When the inductor spiral (3) is inserted into the bore (between the stator winding) (2) of the electric motor (1), a high-frequency current source (5) is connected through the power unit (4) with the control system, as a result of which the stator winding (2) is heated to the required temperature, and hold to a state of cementation (drying) of the varnish. After warming up, the current source (5) is turned off, the inductor (3) is removed from the electric motor.

Поскольку при работе на данной установке стальные детали индуктора (3) имеют температуру значительно меньшую, чем медные обмотки статора (2), они не подвергаются окислению, их свойства не ухудшаются, а в некоторых случаях улучшаются, если в процессе изготовления шихтованного магнитопровода при штамповке возникли заусенцы и наклепы, приводящие к замыканию шихтованных листов в зубцовой зоне. Под воздействием ТВЧ эти замыкания устраняются, потери в стали уменьшаются.Since when working on this installation, the steel parts of the inductor (3) have a temperature much lower than the copper windings of the stator (2), they do not undergo oxidation, their properties do not deteriorate, and in some cases improve if during the manufacturing of the lined magnetic circuit during stamping burrs and hardened, leading to the closure of the laminated sheets in the tooth zone. Under the influence of HDTV, these short circuits are eliminated, steel losses are reduced.

Достигается это посредством того, что та часть магнитного потока, которая идет по пазам статора, создает местный нагрев по периметру пазовой зоны, вызываемый токами, которые находятся в короткозамкнутом контуре, образованном заусенцами, создающими замыкание листов статора. Одновременно улучшаются магнитные свойства магнитопровода за счет выгорания заусенцев и устранения наклепа, возникающего при штамповке по кромке реза, за счет отпуска металла при местном нагреве по контуру паза.This is achieved by the fact that the part of the magnetic flux that goes along the grooves of the stator creates local heating around the perimeter of the groove zone, caused by currents that are in a short-circuited circuit formed by burrs, creating a short circuit of the stator sheets. At the same time, the magnetic properties of the magnetic circuit are improved due to burnt out burrs and elimination of hardening that occurs during stamping along the edge of the cut, due to tempering of the metal during local heating along the groove contour.

Простая и компактная конструкция сушильного устройства обмоток, в которой нет потребности использования термоизолирующей камеры, обеспечивает ее малый вес и возможность использования в малых ремонтных мастерских.The simple and compact design of the drying device of the windings, in which there is no need to use a thermally insulating chamber, ensures its low weight and the possibility of use in small repair shops.

Установка позволяет значительно снизить трудоемкость процесса сушки обмотки статора (усушки).The installation can significantly reduce the complexity of the drying process of the stator winding (drying).

Расход электроэнергии минимален, поскольку нагревается только медь (у аналога усушка длится часами).The power consumption is minimal, since only copper is heated (the analogue shrinks for hours).

Использование установки позволяет улучшить магнитные свойства магнитопровода, конструктивные элементы и сам магнитопровод не теряют механических свойств.Using the installation allows you to improve the magnetic properties of the magnetic circuit, structural elements and the magnetic circuit itself does not lose mechanical properties.

Claims

The method of drying the winding of an electric machine, characterized by heating the winding by means of a high frequency current source with a heater connected to it, made in the form of an inductor, and the power and control of the high frequency current source is carried out using a power unit with an inductor control system, characterized in that the inductor is in the form of a spiral and during the drying process, they are introduced coaxially into the electric motor with a deviation of ± 1.5 mm so that the inductor spiral in the axial direction is uniformly located relative to but the stator of the electric motor, in such a way that the magnetic lines of force created by the inductor are directed perpendicular to the charge of the magnetic circuit; after which, through a power block with a control system, a high-frequency current source is turned on, the stator winding is heated to the required temperature and held up to the state of varnish cementation, and after heating is finished, the current source is turned off, the inductor is removed from the electric motor.