Обмен опытом

См. также:

Уважаемые коллеги. Размещение авторского материала на страницах электронного справочника "Информио" является бесплатным. Для получения бесплатного свидетельства необходимо оформить заявку

Положение о размещении авторского материала

Размещение информации

Тезисы исследовательской работы «Восстановление диэлектрических свойств изоляции в условиях локомотивного депо»

13.06.2012 751 1 3725
Афанасьев Степан Андреевич, студент 4 курса специальности 190304 «Техническая эксплуатация подвижного состава железных дорог (электровозы)»

Лапицкий Василий Николаевич
Лапицкий Василий Николаевич, преподаватель

Тайгинский институт железнодорожного транспорта - филиал ФГБОУ ВО "Омский государственный университет путей сообщения"
Наименование образовательного учреждения: Тайгинский институт железнодорожного транспорта – филиал Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Омский государственный университет путей сообщения" факультет среднего профессионального образования «Тайгинский техникум железнодорожного транспорта» 

 

 

Во все времена, а в особенности в нынешнее время, требующее бесперебойной работы всех узлов и деталей,  надежность электрических машин во многом зависит от состояния их изоляции. В процессе эксплуатации электрической машины изоляция стареет, ухудшаются ее свойства, снижается электрическая прочность. Резкие перепады температуры и изменение влажности окружающего воздуха нередко сопровождаются конденсацией влаги на поверхности изоляции. Все это приводит к  ухудшению свойств изоляции.


Увеличение срока службы изоляции электрических машин электроподвижного состава – сложная комплексная задача, так как для её решения требуется создание новых электроизоляционных материалов, совершенствование технологии пропитки обмоток.


Анализ причин отказа изоляции якорей тяговых электродвигателей, пришедших на заводской ремонт, показал, что «прогары» изоляции – это сочетание электрического пробоя с тепловым и происходят они, в большинстве случаев, в тех местах, где вентиляционные каналы забиты грязью, а в трещинах и микротрещинах изоляционной основы обмоток находится графитовая пыль от щеток.


Для получения максимально качественных показателей параметров изоляции разработано большое количество методов ее пропитки, обеспечивающих эффективный ремонт и дающих, в дальнейшем, безопасность движения. Однако полное восстановление диэлектрических свойств изоляции достигается пропиткой ее в лаке, который проникает в образовавшиеся трещины и пустоты изоляции, восстанавливая монолитность, что способствует повышению электрической и механической прочности, влагостойкости и теплопроводности. Назначение пропитки – обеспечивать более длительное сохранение диэлектрических свойств изоляции, восстановленных сушкой. В зависимости от применяемых пропиточных материалов и технологии изоляцию восстанавливают методами местного покрытия, полной пропитки или компаундирования.


Объектом моего исследования будут являться способы восстановления диэлектрических свойств изоляции в условиях локомотивного депо, а также установки для выполнения данных технических операций.


Цель исследования – изучить принцип ультразвуковой пропитки обмоток тяговых электродвигателей с помощью установки УМПО ТЭД.


Гипотеза моей исследовательской работы такова: я считаю, что в настоящее время ультразвуковая пропитка изоляции является одним из лучших методов восстановления диэлектрических свойств изоляции в условиях локомотивного депо.


В данной работе рассмотрены установка ультразвуковой мойки пропитки обмоток тяговых электродвигателей (УМПО ТЭД), предназначенная для мойки и пропитки остовов тяговых электродвигателей без снятия катушек лаком ФЛ-98 с применением ультразвука, а также принцип действия установки, который основан на воздействии низкочастотных ультразвуковых колебаний (частотой 16,66-23,66 кГц) на поверхность обмоток остова ТЭД в жидкой среде.


Во время эксплуатации изоляция обмоток испытывает влияние температуры, вибрации, электрического поля и воздействия окружающей среды (пыль, влага), что приводит к постепенному старению и потере её электрических и механических свойств.


Наибольшую опасность представляют трещины, в которых может скапливаться вода и токопроводящая пыль. Для повышения надежности и долговечности машин необходимо периодически восстанавливать свойства изоляции методами очистки, сушки и пропитки лаками или компаундами.


Назначение сушки – удалить влагу, попавшую на поверхность и проникшую внутрь обмоток, и тем самым восстановить качество изоляции машины. Для этого можно использовать специальные калориферы. Изоляцию якорей тяговых электродвигателей в депо восстанавливают сушкой электрическим током. При этом у локомотива, который перемещают по деповским путям на малых позициях контроллера, слегка подмораживают колёсные пары. Во время ремонта ТЭД с их выкаткой и разборкой (на ТР-3 и заводских ремонтах) обмотки сушат в сушильных или вакуумных печах, или в специальных автоклавах, т.к.  режимы сушки различных узлов машин зависит от типа их изоляции и конструктивных особенностей, то в сушильную печь одновременно можно загружать только однотипные элементы. В автоклавы детали подают на специальных тележках по рельсовым путям, а сушку производят при температуре 100-110 °С  и в вакууме около 280 кПа. Крупные детали тяговых электродвигателей, такие как остовы с катушками, старые якоря, сушат приблизительно при одинаковых температурах 130-140 °С с выдержкой 10 часов.


По окончании установленного времени сушки обмоток проверяют сопротивление изоляции мегаомметром. Минимальное сопротивление изоляции обмотки якоря, полюсных катушек и компенсационной обмотки (установленных в остове) с учётом пропитки в лаке ФЛ-98, КО-916К и последующей сушки, которой замеряют при температуре 130-135 °С, должно быть не ниже 1 МОм. При меньшем сопротивлении изоляции сушку продолжают.


Однако полное восстановление электрических свойств изоляции до-стигается пропиткой их в лаке, который проникает в образовавшиеся трещины и пустоты изоляции, восстанавливая монолитность, что способствует повышению электрической и механической прочности, влагостойкости и теплопроводности. Назначение пропитки – обеспечивать более длительное сохранения диэлектрических свойств изоляции, восстановленных сушкой. В зависимости от применяемых пропиточных материалов и технологии изоляцию восстанавливают методами местного покрытия, полной пропитки или компаундирования.

Местное покрытие лаками применяют лишь  том случае, когда есть полная уверенность в достаточной электрической прочности изоляции по всей ее толщине, с последующей сушкой в печи при установленной температуре в течение 4-5 часов.


Пропитка должна быть сквозной, без скопления непросохшего лака, а пропитанные якоря и не должны иметь воздушных мешков. Пропитку якорей производят методом погружения в вертикальном положении и нагретом состоянии, а заканчивают когда прекращается выделение пузырьков газа на поверхности лака. При погружении уровень лака не должен доходить до петушков коллектора 10÷15 мм.


В депо и на заводах применяют двукратную пропитку – вакуумно-нагнетательную и пропитку методом окунания с последующим покрытием якоря эмалью, обладающей высокой влагостойкостью и хорошими электроизоляционными свойствами. Данный вид пропитки предусматривает следующую технологическую цепочку: сушка в печи – вакуумно-нагнетательная пропитка – сушка в печи – пропитка окунанием – сушка в печи – покрытие эмалью – сушка в печи. Но во время второй пропитки (окунанием) на поверхности якоря создается дополнительная изоляционная пленка, которая ухудшает условия охлаждения обмотки, лежащей в ее пазах. Чтобы устранить это, был разработан технологический процесс двукратной вакуумно-нагнетательной пропитки без промежуточной сушки после первой пропитки (т.е. после первой вакуумно-нагнетательной пропитки следует сразу пропитка под давлением). Однако и при такой технологии после выемки якоря из автоклава часть лака вытекает под действием гравитационных сил из пор трещин изоляции.


Этот недостаток устраняют, применяя одноразовую пропитку якоря с двойным вакуумированием. Уменьшение количества лака, вытекающего из якоря, достигается за счет повторного вакуумирования после второй пропитки под давлением, что ведет к более быстрому устранению из лака летучих веществ (ксилола, толуола). При этом повышаются вязкость и количество лака, остающегося в изоляции обмотки. Такая пропитка способствует увеличению срока службы изоляции обмотки якоря и повышению надежности работы электрических машин в эксплуатации. Технологическая цепочка при этой пропитке имеет следующую последовательность: сушка в печи – вакуумно-нагнетательная пропитка – пропитка под давлением с применением вакуумирования  – сушка в печи – покрытие эмалью – сушка в печи.


В технологических процессах пропитки изоляции обмоток электрических машин перспективным является применение ультразвука. Ультразвуковые волны большой частоты воздействуют на пропиточный лак и способствуют его проникновение в узкие каналы, полости, и микротрещины, многократно усиливая капиллярный эффект. На локомотиво ремонтных заводах применяют ультразвуковые установки с магнитострикционными излучателями. На базе этой установки создана и запущена в эксплуатацию более совершенная ультразвуковая технологическая установка, в которой использован стандартный автоклав для вакуумно-нагнетательной пропитки и комплект ультразвукового оборудования УМ 16 ПР, изготовленный на базе универсального модуля «УМ». Комплект состоит из 18 пьезокерамических ультразвуковых излучателей, закрепленных на рабочей емкости горизонтальными рядами, пульта дистанционного управления, стойки с блоком управления и блоком генераторов, размещенных в смежном взрывобезопасном помещении. Новая ультразвуковая установка имеет ряд преимуществ по сравнению с вакуумно-нагнетательной. Хорошее качество обеспечивается как при пропитке четырех якорей тяговых электродвигателей, одновременно установленных в пропиточном баке, так и одиночных якорей электрических машин всех типов.


Проверка якорей после ультразвуковой пропитки и сушки показала, что лак проникает в закрытые бандажами полости обмотки и равномерно покрывает катушки в лобовых частях и пазах якоря.


Полюсные и компенсационные катушки пропитывают также в компаундах или лаке в нагретом состоянии. Неснятые катушки полюсов тяговых двигателей пропитывают вместе с остовом, наполняя его лаком, уровень которого должен быть выше катушек. Время выдержки в баке должно составлять 30-50 мин. Закончив пропитку, лишнему лаку дают возможность стечь с поверхности, после чего узел загружают в сушильную печь и подвергают сушке при температуре 100-130°С в течение 16 часов.


Основой всех систем изоляции, определяющей на 80-90% их класс  нагревостойкости и надежность, являются слюдосодержащие ленты для корпусной изоляции и пропитывающий состав. Выбор серийно выпускаемых и применяемых отечественных электроизоляционных лент и компаундов, которые используются для технологий вакуумно-нагнетательной пропитки, очень ограничен. К ним относятся непропитанные слюдяные ленты марок ЛСКН-160ТТ, ЛСКН-135Тпл, ЛСКО-180 и пропиточный компаунд Пк-11, которые имеют ряд недостатков, в том числе – увеличенную толщину, «пыление» при эксплуатации, ограниченную нагревостойкость (155°С).


Для улучшения технических показателей систем изоляции разработаны и внедрены в производство новые слюдяные ленты и пропиточный компаунд. Компаунд КП-99 ИД, имеющий класс нагревостойкости  H (самый высокий), представляет собой ненасыщенный раствор олигоэфиризоциануратимида и эпоксидной смолы. Данный материал обладает высокой диэлектрической характеристикой  и цементирующей способностью, низкой вязкостью при температурах 35 и 30°С, что обеспечивает большую глубину проникновения. Компаунд хорошо совмещается с непропитанными слюдяными лентами ЛСНЭ и ЛСКН -160ТТ, полимидной пленкой ПМ. Он предназначен для вакуумно-нагнетательной пропитки и имеет две модификации: одно- и двух-компонентную систему. Односторонне непропитанная слюдяная лента марки ЛСНЭ представляет собой композицию из слюдяной бумаги и стеклоткани, склеенных эпоксидным модифицированным связующим.


Катушки главных и добавочных полюсов, также компенсационных обмоток некоторых типов видов двигателей (например, ТЛ-2К1)  выполняют на основе изоляции «Монолит-2», их корпусную изоляцию – стеклослюдинитовые ленты для полюсных катушек, компенсационную и якорную обмотки пропитывают также эпоксидным компаундом. Катушки добавочных полюсов подвергают пропитке вместе с сердечниками, получая при этом неразъемный моноблок. После пропитки лаком и покрытия эмалью окончательную сушку изоляции производят при естественном атмосферном давлении с циркуляцией и притоком свежего воздуха.


Не реже одного раза в неделю необходимо проверять пропитывающую способность компаундов и количество основы в пропиточном лаке, а контрольные испытания лаков и компаундов проводить на реже одного раза в месяц в соответствии с требованиями стандартов и инструкции.


В исследовании были рассмотрены требования к оборудованию и параллельные работы, производящиеся с остовами во время пропитки якорей. Остовы электрических машин при деповском ремонте окрашивают только снаружи, а при заводских ремонтах полностью. Внутренние поверхности остовов машин с целью защиты от коррозии окрашивают непосредственно после окончания их ремонта лаками или эмалями холодной сушки.


Для анализа работы оператора на УМПО ТЭД должен использоваться блок контроля технологических режимов, входящий в состав пульта управления УМП и предназначенный для записи технологических параметров на переносной блок флеш-памяти (карточка). С помощью карточки информация о технологических параметрах должна периодически переноситься на считывающее устройство, на рабочем месте анализа работы пропиточно-сушильного отделения.


В заключение отмечу, что в данной исследовательской работе были рассмотрены различные методы пропитки изоляции обмоток электрических машин, и она наглядно доказывает, что новые методы наиболее эффективны. Для этого достаточно провести сравнительные испытания обмоток якорей электровозов, пропитанных вакуумно-нагнетательным способом, а также оценить технико-экономические характеристики указанных выше  методик пропитки.

 

Библиографический список:

1. Дайлидко, А. А. Электрические машины тягового подвижного состава: учебник для техникумов и колледжей железнодорожного транспорта / А. А. Дайлидко. - М.: Желдориздат, 2002. - 404 с. (52)

2. Петропавлов, Юрий Петрович. Технология ремонта электроподвижного состава: учебник для студентов техникумов и колледжей железнодорожного транспорта / Ю. П. Петропавлов. - М. : Маршрут, 2006. - 432 с. : рис., табл. - (Среднее профессиональное образование). - Библиогр.: с. 427-428. - 5000 экз. - ISBN 5-89035-348-9(110) Рек. Упр. кадров, учеб. заведений и правового  обеспечения Федерального агентства  ж.-д. транспорт

3. Кикнадзе; ред. О. А. Кикнадзе; Министерство электротехнической промышленности СССР; Тбилисский электровозостроительный завод им. В.И. Ленина. - М.: Транспорт, 1981. - 519 с.(251)

4. Локомотив: ежемесячный производственно-технический и научно-популярный журнал. - М.: ОАО "Российские железные дороги", издается с января 1957 г. - (М.) . - Выходит ежемесячно. - ISSN 0869-8147




Назад к списку

Комментарии
Старую литературу используете Василий Николаевич! )
Аршавина Анна Николаевна
СамГУПС

Добавить комментарий
Прежде чем добавлять комментарий, ознакомьтесь с правилами публикации
Имя:*
E-mail:
Должность:
Организация:
Комментарий:*
Введите код, который видите на картинке:*