Содержание к диссертации
Введение
1. Постановка задач исследования 7
1.1. Анализ парка электродвигателей и условий их эксплуатации в сельском хозяйстве 7
1.2. Классификация отказов АД 11
1.3. Краткий обзор способов защиты АД 13
1.4. Роль пропитки изоляции АД в повышении их надежности 16
1.5. Требования к процессу пропитки изоляции 19
1.6. Обзор и анализ способов пропитки изоляции 24
1.7. Постановка задач исследования 36
2. Теоретическое обоснование процесса капельной пропитки 38
2.1. Методика исследования 38
2.2. Физико-химические процессы пропитки 39
2.3. Теоретические предпосылки использования капельной пропитки обмоток в ремонтном производстве АД 42
2.4. Описание объекта изучения 45
2.5. Общий анализ способов пропитки 47
2.6. Теоретическое обоснование эффективного способа пропитки 54
2.7. Обоснование параметров и режимов работы устройства капельной пропитки УКП 57
2.8. Выводы 61
3. Экспериментальная проверка эффективности капельной пропитки обмоток АД 63
3.1. Методика исследования 63
3.2. Описание экспериментальной установки 65
3.3. Расчет экспериментальных образцов секций обмоток 68
3.4. Определение технологических параметров при пропитке 71
3.4.1. Определение технологических параметров при пропитке погружением 71
3.4.2. Определение технологических параметров при капельной пропитке 72
3.4.3. Исследование режимов работы УКП 76
3.4.4. Влияние частоты вращения капельницы на продолжительность пропитки 78
3.5. Результаты испытаний образцов секций 80
3.5.1. Испытание влагостойкости изоляции 80
3.5.2. Испытание теплопроводности изоляции 87
3.5.3 Испытание изоляции на электрическую прочность 96
3.5.4. Испытание изоляции на механическую прочность 101
3.6. Сравнительный анализ качества изоляции 103
3.7. Выводы 106
4. Технико-экономическое обоснование эффективности капельной пропитки обмоток АД 107
Общие выводы 114
Список использованной литературы 116
Приложения 127
- Краткий обзор способов защиты АД
- Теоретические предпосылки использования капельной пропитки обмоток в ремонтном производстве АД
- Расчет экспериментальных образцов секций обмоток
- Технико-экономическое обоснование эффективности капельной пропитки обмоток АД
Введение к работе
Наметившейся подъем сельскохозяйственного производства повышает требования к эффективности электрифицированного оборудования. Его основу составляет асинхронные двигатели (АД). Выход из строя электродвигателя приводит не только к затратам на его восстановление, но и к нарушению производственных процессов и технологическому ущербу, который во много раз превышает стоимость самого АД. Известно большое количество работ, направленное на сокращение отказов работы электрооборудования.
Среди отказов АД до сих пор большая доля (20%) приходится на отказы из-за увлажнения изоляции. Поэтому ведется широкий поиск способов усиления влагостойкости изоляции. Для этих целей применяют: подогрев обмоток, капсулирование лобовых частей, вынос АД в отдельные помещения и т. п. Более широко поиск идет в совершенствовании способов пропитки изоляции. Здесь достигнуты положительные результаты при использовании ка-пельно-струйного способа пропитки и пропитки с вакуумированием. Такие установки отличаются большими габаритами, энергозатратами. Поэтому они находят применение на крупных машиностроительных заводах. Способ капельной пропитки имеет ряд преимуществ по влагостойкости, получаемой изоляции и является перспективным в электромашиностроении. Целесообразно его распространение и на электроремонтные предприятия. Однако, в настоящее время крупные электроремонтные предприятия, которые могли бы применять дорогостоящее оборудование из электротехнической промышленности прекратили свою деятельность.
Главной причиной, сдерживающей применение прогрессивное капельного метода в производстве служит отсутствие доступного по стоимости и габаритам пропиточного оборудования. Следовательно, возникла важная научно-техническая задача — разработать теорию и определить параметры установки капельной пропитки.
Работа выполнялась в соответствии с комплексной программой НИР СГАУ им. Н.И. Вавилова по теме №6 - «Повышение эффективности систем энергетического обеспечения систем АПК».
Цель работы заключается в повышении качества пропитки за счет применения устройства капельной пропитки (УКП) на сельскохозяйственных электроремонтных предприятиях, а также обоснование параметров и режимов работы устройства капельной пропитки обмоток.
Задачи исследования.
анализ существующих способов пропитки;
разработать методику и обосновать объект исследования;
разработать теорию капельной пропитки;
разработать методы расчета параметров работы УКП;
изготовить экспериментальную установку и провести лабораторные и производственные испытания;
определить технико-экономические показатели предлагаемых результатов.
Объект исследования - обмотки асинхронных двигателей сельскохозяйственных электроприводов.
Предмет исследования - влияние капельной пропитки АД на качество изоляции его обмоток сельскохозяйственных электроприводов.
Методика исследования. В работе использованы аналитические и экспериментальные методы исследования. Основой базы исследования приняты физико-химические процессы пропитки и технико-экономические модели ремонта АД. В экспериментальных исследованиях использовались современные средства измерительной техники.
Научная новизна работы.
выведены уравнения скорости проникновения лака в паз и продолжительности пропитки;
обоснованы параметры и режимы работы устройства капельной пропитки обмоток АД;
выделена область эффективного применения капельной пропитки обмоток АД;
разработана методика проектирования устройства капельной пропитки.
Практическая ценность работы. Разработана установка капельной пропитки обмоток АД для малых сельскохозяйственных электроремонтных
предприятий, обоснованы ее параметры и режимы работы.
Реализация научно-технических результатов. Результаты исследований могут быть использованы институтами и конструкторскими бюро при проектировании и производстве УКП. Производственный образец УКП был испытан и внедрен в ОАО «Институт «ПоволжСЭП» и на двух сельскохозяйственных предприятиях по ремонту электрических машин.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на межвузовской и вузовской конференции Саратовского ГАУ им. Н.И. Вавилова в 2002, 2003 и 2004 году.
Публикация результатов исследования. Основные результаты исследований опубликовались в 7 работах, общим объемом 1,1 печатных листа, из них две в центральной печати и одна в зарубежной печати.
На защиту выносятся:
Результаты теоретических исследований процесса капельной пропитки и обоснование параметров и режимов работы УКП;
Обоснование зоны эффективного использования капельной пропитки;
Конструктивно-технологическая схема УКП для малых сельскохозяйственных предприятий по ремонту АД;
Результаты лабораторных и производственных исследований по определению влияния капельной пропитки на показатели качества изоляции АД;
Результаты технико-экономической оценки УКП для сельскохозяйственных электроремонтных предприятий.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и приложений. Диссертационная работа изложена на 126 страницах машинописного текста, содержит 18 таблиц, 40 рисунков, 3 приложения. Список использованной литературы включает 128 наименований, из них 11 на иностранных языках.
В процессе выполнения работы автор поддерживал творческие связи с рядом исследователей. Большую организационную и техническую помощь при выполнении исследований и испытаний оказал коллектив кафедры «Эксплуатация энергооборудования и электрические машины» Саратовского ГАУ им. Н.И. Вавилова, которому автор выражает глубокую благодарность.
1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
Краткий обзор способов защиты АД
В процессе эксплуатации электроприводов возникают различные аварийные ситуации, основные из которых - технологические перегрузки, не-полнофазное (несимметричное) питание, затормаживание (заклинивание) ротора, увлажнение изоляции и нарушение условий охлаждения. Чтобы в этих случаях не допустить выхода из строя двигателя, его своевременно отключают от сети при помощи устройства защиты двигателя.
Основное требование, предъявляемое к защитным устройствам, заключается в том, чтобы при перегрузках двигателя они не допускали бы перегрева статорной обмотки сверх допустимого значения и тем самым предохраняли бы изоляцию обмотки от ускоренного износа. При этом отключение электродвигателя при перегрузках должно происходить при температуре обмотки, близкой к допустимой, чтобы по возможности более полно использовать перегрузочную способность электродвигателя.
В связи с переводом сельскохозяйственного производства на промышленную основу защитные устройства должны обеспечивать непрерывность производства, т.е. исключать ложные отключения при появлении кратковременных перегрузок, не представляющих опасности для электродвигателя. Кроме того, защитные устройства должны иметь достаточное быстродействие и минимальное время возврата после срабатывания, надёжно работать в реальных условиях сельскохозяйственного производства, быть универсальными и удобными в эксплуатации.
Известно много способов защиты. По назначению их можно разделить на три группы: 1. Специальные устройства, которые реагируют на отдельный специально контролируемый аварийный режим. Это устройство, отключающее двигатель при неполнофазном и несимметричном напряжении сети, при затормаживании ротора, при недопустимом снижении уровня сопротивления изоляции; 2. Универсальные устройства, которые реагируют на несколько аварийных режимов, контролируя один из параметров двигателя. 3. Комплексные устройства, которые реагируют на все аварийные режимы, контролируя несколько параметров двигателя. По параметру, контролируемому чувствительным органом устройства все защиты можно разделить на токовые, тепловые, температурные, фазовые, напряженческие и комплексные.
Основное устройство защиты сельскохозяйственных электроприводов - тепловые реле типа ТРН, ТРП, ТРЛ с биметаллическими элементами, встроенными в магнитные пускатели или автоматические выключатели. Ими снабжены более 60 % электроприводов в сельском хозяйстве [42, 94]. Их широкому применению способствуют простота конструкции и малая стоимость [69]. Однако, как показали исследования A.M. Мусина [69] и А.О. Грундули-са [35], они имеют ряд недостатков: большой разброс характеристик, малая стабильность настройки, низкая чувствительность к нагрузкам случайного характера.
Традиционным способом защиты от коротких замыканий являются предохранители ПРС, НПН-2, ПН-2 и др. Ими защищены 75% электродвигателей [42, 94]. Для нечастых оперативных коммутаций и защиты от коротких замыканий или перегрузок широко используют автоматы типа АП-50, А63, АЕ2000, A3100. Они имеют широкую шкалу номинальных токов, видов рас-цепителей и токов срабатывания [35, 42, 44, 87, 94].
Более совершенная защита двигателей - встроенная температурная защита типа УВТЗ. Она реагирует непосредственно на температуру обмоток электродвигателя и отключает его при опасном перегреве. Т.о. УВТЗ защищает электродвигатель от всех основных аварийных режимов (обрыв фазы, заторможение, незапускание и перегрузки). Такие устройства применяют на 10 % сельскохозяйственных электроприводов [36, 37, 38, 42, 87]. Несмотря на указанные преимущества УВТЗ, ей свойственен ряд недостатков, ограничивающих ее применение [35]. Защита по температуре статорной обмотки является косвенной, реагирующей не на причину, а на следствие аварийного режима. При явных аварийных режимах электродвигатель сразу не отключается, а остается в аварийном режиме до опасного перегрева статорной обмотки, что вызывает интенсивное старение изоляции. Ограничивает использова ниє УВТЗ и то обстоятельство, что в условиях хозяйств устанавливать температурные датчики в статорные обмотки электродвигателей нельзя. Это можно сделать только на заводах при изготовлении электродвигателя или мастерских при их перемотке. Кроме того, УВТЗ допускает работу электродвигателей не двух фазах, что особенно опасно в животноводстве [35, 36, 37, 38].
Накоплен положительный опыт применения фазочувствительной защиты типа ФУЗ [35, 42], которое защищает электродвигатель от неполнофаз-ного режима, заторможения и незапускания - основных аварийных режимов электродвигателей в сельском хозяйстве.
Основной недостаток простейшей схемы ФУЗ заключается в том, что это устройство не реагирует на небольшие длительные перегрузки и не имеет инерционности срабатывания, вследствие чего фазочувствительное устройство реагирует на пусковые токи электродвигателя. Но указанные недостатки устранены в ФУЗ-М [35, 36, 37, 38].
ФУЗ-М моментально срабатывает при обрыве фазы, а при симметричных перегрузках - с выдержкой времени, зависящей от размера перегрузки: 30...50 с при 50 % перегрузке и 8...12 с при заторможенном роторе электродвигателя [35].
Теоретические предпосылки использования капельной пропитки обмоток в ремонтном производстве АД
Описание закономерности пропитки изоляции с позиции смачивания и адгезии позволили создать совершенные методы пропитки на основе струйных аппаратов и вакуумирования [8,12, 103, 109]. Однако, такая техника реализуется лишь на крупных электромашиностроительных заводах. В ремонтном производстве обычно используют традиционные методы погружения, которые не дают хороших результатов.
Можно предположить, что устранить эти недостатки можно путем применения принципов струйной пропитки, но на базе простых и доступных для малых ремонтных цехов - с помощью устройств капельной пропитки (УКП).
Такой процесс реализуется за счет периодической подачи лака на лобовую часть обмотки из вращающейся капельницы, расположенной над АД [103,109,128].
Рабочий процесс состоит в следующем. С помощью крана капельницы (3) устанавливается требуемая подача лака. Затем включается микродвигатель (4). Емкость с капельницей начинает вращение с частотой 3-8 об/мин. Из капельницы, которая фиксируется над пазами АД, лак подается последовательно в каждую точку лобовой части обмотки. Далее лак опускается вниз и заполняет все пустоты, поры и капилляры изоляции. Процесс завершается после появления лака в поддоне.
В критерии подобия Fo, Bt входят коэффициенты диффузии и массопе-редачи, которые определяют экспериментальным путем. Как видно даже упрощенный подход приводит к сложным зависимостям.
Известно, что перемещение лака в основном осуществляется за счет диффузии и гравитационных сил (напора). Рассмотрим первую составляющую. Направление переноса по оси оу. Таким образом, скорость нарастания концентрации во времени зависит от второй производной изменения концентрации по высоте паза. Другими словами, при постоянной концентрации лака по высоте, скорость заполнения паза будет постоянной. Это условие выполняется при пропитке обмоток погружением их в ванну, когда ее высота много больше высоты статора.
Этот вывод подтверждается с позиций гидравлики. Пропитка погружением связана с вытеснением воздуха из промежутков и пор изоляции сквозь лак, что приводит к увеличению гидравлического сопротивления паза. Капельная пропитка облегчает выход воздуха и приводит к снижению гидравлического сопротивления.
Наконец, экспериментальные наблюдения за процессом пропитки на практике подтверждают полученный результат. Например, АД мощностью 1-3 кВт при пропитке погружением находится в ванне с лаком 10-15 минут [126]. Такие же двигатели на струйной установке пропитываются за 3-4 минуты.
Установка капельной пропитки (УКП), схема которой показана на рис.2.2., для дальнейшего изучения должна быть представлена расчетной схемой, параметрами и режимами работы.
Исходя из рабочего процесса УКП, режим характеризуется: tK - продолжительность пропитки, пл — частота вращения емкости с лаком, ил - скорость истечения лака из капельницы, Sj, — площадь сечения струи лака, а также Тл -температура лака. Основными параметрами УКП служат: объем емкости для лака VM диаметр капельницы dK, геометрические размеры и мощность электродвигателя для вращения емкости.
Среди рассмотренных ранее способов пропитки для малых электроремонтных цехов сельскохозяйственных предприятий целесообразно использовать способ погружения статора в емкость с лаком или способ капельной пропитки. Для обоснования предпочтительного варианта необходимо сравнить эти способы по главным критериям: 1 - расход лака; 2 - производительность пропитки; 3 - качество заполнения воздушных промежутков, пор и капилляров.
По первому критерию капельная пропитка имеет очевидные преимущества поскольку лак направляется непосредственно в пустоты, поры и капилляры, т.е. в пазы статора. При полном погружении статора в лак заполнение пазов происходит через ряд неплотностей в лобовой части и клиньях паза. В этом режиме весь статор покрыт лаком. После пропитки статор удаляют из емкости и ставят на решетку для того, чтобы избытки лака стекли. Наблюдения показывают, что, во-первых, стекает не только лак с поверхности, но и из внутренних полостей паза, т.е. снижается качество пропитки; во-вторых, с поверхности статора стекает не весь лак - значительная часть остается в неровностях поверхностей. Ориентировочные расчеты показывают, что перерасход лака по сравнению с необходимым для заполнения пазов достигает до 30%.
Изучаемые способы резко отличаются по динамике пропитки. На рис.2.5 показаны качественные зависимости скорости движения лака в пазу и ожидаемой производительности каждого способа.
За основу принят идеализированный способ, который характеризуется постоянной скоростью движения лака VJI = const (рис.2.5, а, 1). В этом случае пропитка имеет наибольшую производительность (рис.2.5, б, 1).
Пропитка погружением, как оказалось, характеризуется затуханием скорости проникновения лака в паз. Средняя скорость оказывается заметно ниже идеальной и производительность пропитки - минимальная. Струйная пропитка на роторных автоматах также сопровождается затуханием скорости пропитки (рис.2.5, а, 3), но средняя скорость оказывается выше, чем при пропитке погружением. Производительность (рис.2.5, б, 3) заметно повышается по сравнению с пропиткой погружением.
Расчет экспериментальных образцов секций обмоток
Самым распространенным электродвигателем в сельском хозяйстве является асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором [35, 37, 47, 80]. Среди них был выбран двигатель 4АА63В2УЗ со следующими параметрами: 2р = 2, Ри = 0,55 кВт, UH = 220 /380 В, пн = 3000 об/мин, IP4. Статор имеет следующие параметры: диаметр статора - DailDu = 100/54 мм; длина статора — // = 65 мм; число пазов — z = 24; воздушный зазор S = 0,3 мм; форма паза - рис. 3.3. параметры паза - 6// = 4,8/6,3 мм; h = 9 мм; е/т = 0,5/1,8 мм. Обмотка статора этого двигателя имеет следующие параметры: тип обмотки — 02 - однослойная вразвалку; число эффективных проводников в пазу -SH = 101; число элементарных проводников в одном эффективном - п = 1; число параллельных ветвей — а = 1; номинальный диаметр проволоки — d = 0,44; средний диаметр проволоки -d = 0,48; обмоточный коэффициент - K0Q= 0,958; средняя длина витка - / = 350 мм; активное сопротивление обмотки фазы статора при 20 С — о = 16,6 Ом; масса обмотки — G= 0,63 кг; обмоточный коэффициент 7 =0,958 коэффициент заполнения паза - К = 0,6. Исходя из размеров паза статора выбранного АД и формы паза рис. 3.3. были изготовлены модели пазов статора. Из медного провода ПЭВ d = 0,425 были изготовлены катушки с параметрами: число витков - 101; средняя длина витка - 350 мм. Катушки были уложены в модели пазов статора с пазовой изоляцией из электротехнической бумаги. В качестве клиньев был использован электротехнический картон. Для каждого вида пропитки было изготовлено по 11 образцов.
С целью проверки теоретических расчетов и сравнения двух способов пропитки была проведена пропитка экспериментальных образцов секций обмотки статора АД. Группу «П» экспериментальных образцов пропитывали погружением. Экспериментальные образцы группы «К» пропитывали капельным способом.
Пропитка погружением наиболее традиционный способ пропитки. Технология данной пропитки наиболее простая - узлы, несущие обмотку, погружают в ванну с пропиточным составом и выдерживают до тех пор, пока из обмотки выделяются пузырьки воздуха.
При пропитке погружением проникновение лака в обмотку происходит за счет капиллярных сил и давления, оказываемого весом лака. Способ пропитки холодным погружением стал возможен при применении водоэмульсионных лаков, вода в которых смешивается с влагой обмотки. При дальнейшей сушке вода и влага удаляются из обмотки. При холодном погружении требуется более долгое время выдержки обмотки в лаке, но общая продолжительность процесса пропитки и сушки фактически снижается за счет отмены предварительной сушки.
Оптимальное число пропиток в большей степени зависит от конструкции обмоток. В частности, чем больше коэффициент заполнения паза, тем при меньшем числе пропиток достигается оптимальное заполнение пустот пропиточным составом.
Заполнение пор и пустот в изоляции обмоток происходит в основном при первой пропитке, а последующие пропитки фактически являются покровными. Следует учитывать, что для неувлажненных обмоток сопротивление изоляции в холодном и нагретом состояниях по мере увеличения числа пропиток снижается, так как лак имеет более низкое сопротивление изоляции, чем вытесненный им воздух, однако электроизоляционные характеристики изоляции обмоток, и в первую очередь влагостойкость растут.
Достоинством способа пропитки погружением является универсальность технологического оборудования, на котором могут одновременно производиться пропитка и термообработка обмоток электрических машин разных типоразмеров. Среди недостатков можно выделить: длительность процесса пропитки и связанная с ней необходимость в больших производственных площадях, повышенном расходе электроэнергии, а также применении ручных работ по замывке и зачистке поверхности электрических машин от остатков пропиточного состава и т. п.
Пропитка производилась в лаке МЛ-92. Экспериментальные секции обмотки погружались в ванну с пропиточным составом МЛ-92 при температуре 9 = 25 С. Выдерживались до тех пор, пока не заканчивалось выделение пузырьков воздуха. Среднее время погружения катушек составило 21 минута. Затем производилась сушка секций в сушильном шкафу при температуре 120 ± 5 С. Среднее время сушки одной катушки составило 30 минут.
Другим способом пропитки обмоток электрических машин является капельная пропитка. Капельная пропитка - это дозированная подача пропиточного состава на лобовую часть обмотки статора, обеспечивающее максимальное заполнение межвиткового пространства за счет действия гравитационных и капиллярных сил.
Попадающий на лобовую часть обмотки пропиточный состав проникает между проводниками в пазовую, а затем в расположенную с противоположной стороны, по отношению к месту его подачи, лобовую часть. Пропи точный состав проникает в обмотку под действием гравитационных и капиллярных сил.
Состав подается на верхнюю лобовую часть через сопло. Сопло вращается, и пропиточный состав равномерно пропитывает верхнюю лобовую часть, а затем через пазы проникает в нижнюю лобовую часть.
В процессе пропитки и после ее окончания обмотка нагревается. Попадая на нафетую лобовую часть, пропиточный состав разжижается, отчего увеличивается его пропитывающая способность. При пропитке статора в вертикальном положении проникновение состава в обмотку во многом зависит от гравитационных сил.
По мере нафевания обмотки происходит желатинизация пропиточного состава. Этот процесс начинается в нижней лобовой части, которая меньше, чем верхняя, охлаждается поступающим составом. Затем он распространяется на пазовую и верхнюю лобовую часть обмотки. После этого происходит отверждение состава.
При капельном методе пропитки перед подачей пропиточного состава в обмотку производится его дозирование. Дозирование производится по времени его истечения. При дозировании по времени истечения скорость его истечения регулируется путем подбора диаметра сопла.
Технико-экономическое обоснование эффективности капельной пропитки обмоток АД
Основными показателями экономической эффективности использования результатов НИР, новой техники, в общем случае, служат улучшение качества продукции, снижение затрат, получаемый годовой эффект. Годовой эффект представляет собой суммарную экономию всех производственных ресурсов, которую получат хозяйства в результате внедрения новой разработки.
Применение УКП дает несколько экономических эффектов: снижение капитальных вложений, снижение затрат на электроэнергию, снижение себестоимости работ, снижение затрат на расход пропиточного состава, снижение продолжительности пропитки.
Принимаем, что УКП применяется в электроремонтном цехе современного с. х. предприятия. По данным [Садыкова] оптимальные ЭРЦ имеют следующие характеристики: - зона обслуживания - R = 18-30 км - ГПП - Q = 400 - 700 у.е.р / год - Себестоимость ремонта 1 у.е.р = 1200 руб/ у.е.р - оборудование участка пропитки. Расчет названных составляющих производился путем сравнения двух вариантов. С целью повышения эффективности ЭРЦ и качества пропитки производим замену пропитки погружением на УКП. Для заданной ГПП необходимо иметь УКП 1-го габарита 1 шт., УКП 2-го габарита 2 шт.
В дальнейших расчетах используются следующие данные для программы ремонта 3 ЭД/день: - продолжительность пропитки погружением, - продолжительность капельной пропитки, - расход лака для пропитки погружением, - расход лака для капельной пропитки, - сушка в обоих вариантах.
Результаты расчетов показали, что экономический эффект от применения устройства капельной пропитки достигается за счет снижения капиталовложений, снижения затрат на электроэнергию, что свидетельствует о том, что замена пропитки погружением на установку капельной пропитки экономически выгодна. Годовая экономия эксплуатационных затрат составляет 88 585 рублей.
1. Среди отказов АД до сих пор большая доля приходится на отказы из-за низкого качества изоляции. Поэтому ведется широкий поиск способов усиления теплостойкости и влагостойкости изоляции. Одним из способов повышения качества изоляции АД служит применение капельной пропитки. Такие установки отличаются большими габаритами, энергозатратами. Поэтому они находят применение на крупных машиностроительных заводах. Главной причиной, сдерживающей применение прогрессивное капельного метода в производстве, служит отсутствие доступного по стоимости и габаритам пропиточного оборудования. Следовательно, возникла важная научно-техническая задача - разработать теорию и определить параметры УКП.
2. В основу теории капельной пропитки приняты положения тепломассо-переноса и адгезии. Адгезионное соединение лака и изоляции имеет сложную динамику, особенностью которой служит резкое увеличение площади контакта лака и изоляции в первые 1-2 минуты. В дальнейшем этот процесс замедляется. Поэтому увеличение продолжительности пропитки не улучшает ее качество.
3. На основании теории массопереноса показано, что скорость пропитки пропорциональна второй производной изменения концентрации лака по высоте паза. Капельная пропитка позволяет получить наибольшее значение указанной производной и увеличить скорость пропитки. Для сравнительного анализа способов пропитки введено понятие идеального способа, который характеризуется постоянной и наибольшей скоростью \зл\. Величина этой скорости равно скорости проникновения лака в паз в первый момент подачи его в паз.
4. В процессе пропитки скорость проникновения лака в паз уменьшается по показательному закону. При этом пропитка погружением имеет расчетную среднюю скорость в 2,3 раза меньше идеальной. Капельная пропитка имеет среднюю расчетную скорость в 1,6 раз меньше идеальной. Такие же закономерности наблюдаются и для производительности пропитки.
5. Установлено, что по критерию производительности пропитки капельный способ имеет область эффективного применения. Она правдива для лаков с малой вязкостью и высокой температурой.
6. Разработана экспериментальная установка для изучения пропитки обмоток АД. Она позволяет производить пропитку погружением и капельным способом обмоток АД, ремонтируемых на малых сельскохозяйственных ремонтных предприятиях и точно контролировать режим и качество пропитки.
7. Экспериментальные исследования показателей качества пропитки позволили установить, что капельная пропитка улучшает результаты пропитки погружением: влагостойкость выше в 1,7 раза, электрическая прочность в 1,8 раза, цементирующая способность в 1,2 раза. При этом эти показатели более стабильные, так как коэффициенты вариации при капельной пропитке в 1,2-1,8 раз ниже. По критерию расхода лака капельная пропитка экономнее пропитки погружением почти в 4 раза.
8. Результаты расчетов показали, что экономический эффект от применения устройства капельной пропитки достигается за счет снижения капиталовложений, снижения затрат на электроэнергию, что свидетельствует о том, что замена пропитки погружением на установку капельной пропитки экономически выгодна. Для годовой производственно программы в 700 у.е.р./год экономия эксплуатационных затрат составляет 88 585 рублей.
