Електродвигуни змінного струму можуть бути висушені одним з таких методів:
а) методом нагріву обмоток струмом;
б) методом нагріву індукційними втратами;
в) методом зовнішнього нагріву.
Сушка нагріванням обмотки струмом
При сушінні двигун не розбирається. Ротор загальмовується. При фазному роторі кільця ротора закорочуються накоротко. До статора підводиться трифазний струм такої напруги, щоб в обмотці статора отримати струм, рівний (0,5 - 0,7) × I ном. Більший струм неприпустимий, оскільки через відсутність вентиляції (ротор тривалий час нерухомий) може відбутися перегрів обмотки. Корисно періодично розгальмовує ротор і давати йому можливість деякий час обертатися. Завдяки вентиляції машини при обертанні ротора відбувається інтенсивне видалення вологи з обмоток і процес сушіння прискорюється.
Для підтримки струму сушки рівним 0,5 × I ном напруга сушки U з = (0,08 - 0,12) × U ном, а для струму сушки 0,7 × I ном, U з = (0,1 - 0, 17) × U ном. Для двигунів з номінальною напругою 380 В напруга сушки має підтримуватися в межах 30 - 65 В. Для отримання такої напруги в звичайну трифазну мережу включають три зварювальних трансформатора (рисунок 1). Можна обійтися і двома зварювальними трансформаторами, включивши їх за схемою відкритого трикутника (рисунок 2). Якщо струм сушки виявиться вище 0,7 × I ном і знизити його шляхом регулювання зварювального трансформатора не вдається, то можна первинну обмотку, що має номінальну напругу 380 В, підключити на напругу 220 В. Для контролю за струмом сушки необхідно в кожну фазу включити по амперметрі, так як при відсутності приладів можна перевищити струм в якійсь із фаз понад допустимого і перегріти її.
Для двигуна потужністю до 28 кВт в якості джерела живлення при сушінні може бути використаний застосовуваний для місцевого освітлення або електроінструменту трифазний трансформатор типу ТС-2,5 з вторинною напругою 40 В. При наявності двох трансформаторів шляхом їх паралельного включення можна висушити електродвигуни потужністю до 55 кВт . Для двигунів з номінальною напругою 3 кВ напруга сушки має підтримуватися в межах 220 - 380 В. Таким чином, в даному випадку сушку можна виробляти, підключаючи двигуни безпосередньо до мережі 220 і 380 В.
Для двигунів з номінальною напругою 6 кВ напруга сушки має підтримуватися в межах 480 - 500 В.
Напруга 480 - 500 В можна отримати шляхом використання вторинних обмоток зварювальних трансформаторів в якості Вольтододаткові. Для цього первинні обмотки трьох зварювальних трансформаторів з U ном = 220 В з'єднують в зірку і підключаються до мережі 380 В. Вторинні обмотки одним висновком об'єднуються з первинної обмоткою, а другим виводом приєднуються до обмотки двигуна, що піддається сушінню (рисунок 3). На електростанціях іноді напруга 500 В можна отримати, застосувавши в схемі сушіння автотрансформатори від електрофільтрів (рисунок 4). При відсутності джерел живлення потрібного напруги сушку двигунів з фазним ротором можна виробляти, подавши напругу в обмотку ротора і закоротив обмотку статора (рисунок 5). Напруга, що підводиться при цьому до обмотці ротора, має дорівнювати U з = (0,1 - 0,15) × U ном.рот, а струм сушки I з = (0,5 - 0,7) × I ном. рот.
При наявності двох однакових по потужності і виконання машин, які підлягають одночасної сушінні, можна застосовувати одну з наступних схем.
1. Напруга сушки U з = (0,15 - 0,30) × U ном.рот підводиться до обмотки ротора першого двигуна. Обмотка ротора другого двигуна закорачивается. Статорні обмотки обох двигунів з'єднуються один з одним (рисунок 6). Струм сушки I з = (0,5 - 0,7) × I ном.рот.
2. Напруга сушки U з = (0,15 - 0,30) × U ном.стат підводиться до обмоток статорів, з'єднаних послідовно. Обмотки роторів обох двигунів закорочуються (малюнок 7). Струм сушки I з = (0,5 - 0,7) × I ном.стат.
3. Напруга сушки U з = (0,15 - 0,30) × U ном.стат підводиться до обмотки статора першого двигуна. Обмотка статора другого двигуна закорачивается. Роторні обмотки обох двигунів з'єднуються один з одним. Струм сушки I з = (0,5 - 0,7) × I ном.стат.
При відсутності джерел трифазного зниженого напруги сушка електродвигунів змінного струму може бути виконана однофазним струмом. Застосовується цей метод головним чином для електродвигунів 500 В і нижче. Для сушіння досить мати один зварювальний трансформатор. Якщо на щитку електродвигуна є всі шість висновків обмотки статора, то все три фази обмотки з'єднуються послідовно за схемою малюнка 8. Напруга сушки U з = (0,2 - 0,3) × U ном.стат. Струм сушки має дорівнювати 0,5 - 0,7 × I ном.стат.фазн, де I ном.стат.фазн - фазний струм статора.
Якщо на щитку є тільки три висновки, а з'єднання в зірку або трикутник виконано всередині двигуна, то при з'єднанні в трикутник застосовується схема малюнка 9, а при з'єднанні в зірку - схема малюнка 10. При сушінні за цими схемами по одній з фаз обмотки статора піде струм великої величини, ніж у двох інших. Отже, нагрівання першої фази обмотки буде більшим, ніж двох інших. Щоб уникнути перегріву будь-якої з фаз і для забезпечення рівномірної сушки всіх трьох фаз в разі з'єднання обмотки трикутником підводять дроти періодично перез'єднання. Так якщо спочатку харчування було підведено до висновків a і b, то через деякий час харчування слід переключити на висновки b і c, а потім на висновки c і a і так далі. Час, через яке проводиться перемикання, визначається досвідченим шляхом, за показаннями термометра, встановленого на тій фазі обмотки, яка обтікає великим струмом.
При з'єднанні обмотки в зірку періодично перез'єднання живлять дроти і переставляється перемичка в наступному порядку: харчування подано по a і b, перемичка між b і c; харчування подано на b і c, перемичка між a і c; харчування подано на c і a, перемичка між a і b. Далі перез'єднання повторюється. Необхідність перемикання живлячих проводів під час сушки сильно ускладнює сушку. Тому сушка однофазним струмом при відсутності всіх шести висновків на щитку електродвигуна може бути рекомендована тільки в тих випадках, коли немає можливості застосувати інші способи.
При наявності джерела постійного струму , Що допускає регулювання напруги і струму, сушку електродвигунів змінного струму будь-якої напруги можна виконати подачею в обмотку двигуна постійного струму. При цьому, якщо на щитку двигуна є всі шість висновків обмотки статора, фази обмотки з'єднуються послідовно, як зазначено на малюнку 8, а при наявності тільки трьох висновків застосовуються схеми малюнків 9 і 10, як було зазначено для однофазного змінного струму. Як і при сушінні однофазним струмом, при наявності на клемному щитку тільки трьох висновків при сушінні постійним струмом необхідно періодично переключати підводять дроти.
Якщо двигун має тільки три висновки, то струм сушки в підвідних проводах повинен бути в межах 0,43 - 0,6 × I ном при з'єднанні в трикутник і 0,5 - 0,7 × I ном при з'єднанні в зірку.
Сушка індукційними втратами
Як і при сушінні генераторів, для створення індукційних втрат в стали на статор електродвигуна намотується тимчасова намагнічує обмотка (дивіться малюнок 1 в статті " Методи сушіння синхронних генераторів і компенсаторів "). Ротор з машини виймається. Основна перевага цього способу полягає в тому, що для сушіння не потрібно джерело зниженого напруги (для двигунів 380 - 500 В) або підвищеної напруги (для двигунів 6 кВ), так як число витків намагничивающей обмотки можна підібрати на наявне напруга мережі - 220 або 380 В.
Однак необхідність розбирати двигун, виконувати розрахунок і намотування намагничивающей обмотки дещо ускладнює і ускладнює сушку. Тому практично методом втрат в стали електродвигуни сушать в тому випадку, якщо немає можливості застосувати інші методи. При цьому метод втрат в стали застосовується головним чином для сушки великих електродвигунів (понад 100 кВт).
Розрахунок намагнічує обмотки проводиться за методикою викладеною в статті " Методи сушіння синхронних генераторів і компенсаторів ".
Якщо двигун має виносні підшипники, то сушка його може бути виконана без розбирання. У цьому випадку один з підшипників ізолюється від фундаментної рами і вал ротора використовується в якості намагнічує витка.
Приклад. Розрахунок витоків для сушки електродвигуна типу Дамс-185-4, 680 кВт, 1480 об / хв, 6000 В.
Шляхом обміру встановлюємо геометричні розміри активної стали, наведені на малюнку 3, в статті " Методи сушіння синхронних генераторів і компенсаторів ":
l = 43 см; l кан = 1 см; n кан = 9 шт .;
D внутр = 45 см; D зовн = 80 см; h зуб = 7,5 см.
Визначаємо осьову довжину активної стали
l з = k × (l - n кан × h кан),
де k - коефіцієнт заповнення для лакованої сталі, що дорівнює 0,93,
l з = 0,93 × (43 - 9 × 1) = 0,93 × 34 = 30,7 см;
висоту спинки статора
поперечний переріз спинки статора
Q = l з × h сп = 30,7 × 10 = 307 см2.
Беручи індукцію B = 1 Тл і напруга сушки U з = 220 В, визначаємо число витків намагничивающей обмотки
Для індукції B = 0,5 Тл і того ж напруги (сталий режим) число витків
а F 0 для індукції B = 1 Тл і динамної стали вибираємо, як зазначено вище F 0 = 5 А.
Діаметр активної сталі, відповідної середині спинки статора:
D 0 = D зовн - h сп = 80 - 10 = 70 см.
Повна сила, що намагнічує
F = π × D 0 × F 0 = 3,14 × 70 × 5 = 1100 А.
струм намагнічування
Повна потужність, необхідна для сушки:
Перетин дроту намагничивающей обмотки вибираємо для струму
За довідником знаходимо, що перетин дроту марки ПР має дорівнювати 10 мм 2.
Намагнічувальної обмотку виконуємо з 65 витками. Для прискорення прогріву двигуна на обмотці робимо отпайку від 32-го витка.
Всі вказівки, наведені в статті " Методи сушіння синхронних генераторів і компенсаторів "Щодо виконання намагничивающей обмотки, по використанню вала ротора в якості намагнічує витка, зберігаються і для випадку сушіння електродвигунів.
Сушка зовнішнім нагрівом
Методом зовнішнього нагріву можна сушити всі електричні машини. Для сильно відвологлих машин постійного струму цей метод є єдино можливим, а для електродвигунів змінного струму найбільш доцільним.
Сушка зовнішнім нагрівом найбільш просто і ефективно може бути виконана за допомогою однієї або декількох повітродувок. Повітродувка складається з вентилятора і камери або патрубка з електронагрівачем. Повітря, засмоктуваний вентилятором, прямує в камеру з нагрівачем і, стикаючись з розпеченим електронагрівачем, інтенсивно підігрівається до високої температури.
Повітродувки випускаються різних розмірів і потужностей. Підігрівачі в них виготовляються з звивистих чавунних елементів або у вигляді спіралей з нихрома , Фехралю.
Для сушіння електричних машин потрібно мати одну або кілька повітродувок з електронагрівачами потужністю 10 - 30 кВт. Таку повітродувку неважко виготовити і вельми корисно мати в електроцеху будь-якого, в тому числі і невеликого, підприємства. Досить мати вентилятор типу Ц № 3 з двигуном 0,25 кВт, 1440 об / хв і 50 - 60 м дроту з ніхрому. Для нагрівача потужністю 10 кВт необхідно виготовити три спіралі з ніхрому перетин 1 мм2 довжиною по 16 м. Для нагрівача потужністю 30 кВт слід намотати три спіралі з ніхрому перетином 3 мм 2 довжиною по 18 м. Спирали при напрузі мережі 380 В з'єднуються в зірку, а при напрузі 220 в - в трикутник. Після виготовлення повітродувки остаточна довжина спіралей встановлюється дослідним шляхом. Для надійної тривалої роботи спіралі при обдувке їх повітрям від вентилятора повинні загострюватися тільки до вишневого кольору (перегарту неприпустимий). Якщо нагрів повітря недостатній, слід зменшити довжину спіралей. При недостатньо інтенсивному охолодженні або занадто малій довжині спіралей вони можуть перегріватися до неприпустимою температури і це призведе до швидкого перегорання їх (гранична робоча температура для ніхрому 1100 ° С і для фехралю 850 ° С). Спіралі за допомогою порцелянових роликів закріплюються на каркасі зі смугової сталі 4 × 30 мм, який вставляється в кожух з листової сталі товщиною 1 мм (рисунок 11). Щоб уникнути провисання спіралей і появи короткого замикання кожна спіраль повинна кріпитися до каркаса не менше ніж на 9 - 13 роликах.
Малюнок 11. Загальний вигляд повітродувки
1 - вентилятор; 2 - нагрівальний елемент; 3 - кожух
Схема з'єднання повітродувки показана на малюнку 12. Корпус повітродувки слід надійно заземлити.
При сушінні повітродувкою термометри встановлюються (рисунок 13) на виході гарячого повітря з повітродувки (який зазвичай подається в нижню частину тепляка), на лобових частинах обмоток, найближчих до повітродувки, і на активній сталі статора. Температура гарячого повітря, обмотки і активної сталі не повинна перевищувати 90 ° С. У разі неможливості влаштування тепляка для великих машин, а також при сушінні дрібних і середніх електромашин обмежуються укриттям електричної машини брезентом. Для зручного контролю за температурою сушки термометри виводять через брезент назовні.
Електричні машини відкритого виконання при сушінні повітродувкою можуть повністю не розбиратися. Жалюзійні грати в корпусі машини, якщо вони є, на час сушки доцільно зняти.
В електричних машинах закритого виконання необхідно зняти торцеві кришки з обох сторін, так як при закритих кришках висушити машину буде неможливо.
Для найбільш рівномірної сушки обмоток потік гарячого повітря направляється на найбільш масивні металеві частини машини, від нагрівання яких нагрівається обмотка.
Напрямок гарячого повітря безпосередньо на обмотку не рекомендується, так як це може привести до нерівномірного нагрівання обмотки. Якщо температура повітря при виході з повітродувки 80 ° С і нижче, то гаряче повітря доцільно подавати в корпус машини безпосередньо на активну сталь статора через отвори, призначені для виходу нагрітого повітря.
У деяких випадках для створення потрібної для сушіння температури повітродувку доводиться вкривати брезентом разом з електричною машиною. В цьому випадку необхідно вжити заходів до того, щоб брезент ніде безпосередньо не торкався повітродувки, так як при пошкодженні вентилятора корпус повітродувки може нагрітися до небезпечної температури і брезент при торканні може спалахнути.
Температуру сушіння регулюють шляхом збільшення або зменшення отвори в тепляку або в брезенті, призначеного для витяжки вологого повітря.
Якщо повітродувка відсутня, то електричні машини невеликої та середньої потужності (до 100 кВт) можуть бути висушені за допомогою електроламп (рисунок 14).
Машина для сушіння розбирається (виймається ротор). Усередині статора кладеться металевий лист, на який з двох сторін поміщаються патрони з двома лампами розжарювання. Статор утеплюється дощок коробом, оббитим всередині азбестом або брезентом. Для машин потужністю до 28 кВт досить встановити дві лампи по 300 Вт; для машин до 75 кВт - дві лампи по 500 Вт; для машин до 100 кВт - дві лампи по 1000 Вт. Ротор електродвигунів з фазним ротором і якір машин постійного струму необхідно укласти і закріпити на статорі. При спільної сушінні статора і ротора час сушки подовжується приблизно на 12 - 20 годин (з-за більш тривалого часу сушіння ротора).
При наявності на виробництві сушильних шаф для різних технологічних цілей, в тому числі камер з інфрачервоними лампами, їх можна використовувати для сушки електромашин. В цьому випадку електричну машину поміщають в сушильну шафу або камеру, включають нагрівальні елементи печі або інфрачервоні лампи і сушать, контролюючи температуру. При цьому відкриті електричні машини можна не розбирати, а в закритих машинах необхідно обов'язково знімати торцеві кришки. Температура в сушильних шафах повинна підтримуватися в межах 90 - 100 ° С. З порівняння розглянутих методів можна зробити наступні висновки.
Метод нагріву струмом застосуємо як для великих, так і для середніх і дрібних двигунів. Найчастіше він застосовується для великих і особливо високовольтних двигунів. Гідність його полягає в тому, що при цьому не потрібно розбирати двигун.
Метод нагріву індукційними втратами застосовується для великих електродвигунів в тих випадках, коли метод нагріву струмом з яких-небудь причин не застосуємо, вимагає розбирання двигуна і намотування намагничивающей обмотки.
Методом зовнішнього нагріву можуть бути висушені двигуни будь-якої потужності. Найчастіше він застосовується для середніх і дрібних машин. Він часто застосовується також в поєднанні з індукційним методом або методом нагріву струмом.
Джерело: Алякртскій І. П., Мандрикін С. А., "Сушка електричних машин і трансформаторів" - Москва: Енергія, 2-е видання, 1974 - 72с.