8.3. Восстановление изоляции путем пропитки

Пропитка изоляции необходима для повышения влагостойкости и получения глянцевой защитной поверхности, от которой хорошо отделяются различные загрязнения. При пропитке изоляции достигается монолитность в соединениях между корпусом и обмоткой, а также несколько улучшается теплопроводность токоведущих частей.

Пропитку изоляции якорей электрических машин производят на ТР-3, СР и КР, если пробег от предыдущей пропитки больше 360 тыс. км. Пропитку осуществляют в лаках:

– ФЛ-98 (синтетический, термореактивный, для изоляции класса Е, В). Он хорошо заполняет пустоты, полностью высыхает в толстом слое, маслостоек;

– ПЭ-933 (полиэфирно-эпоксидный, для изоляции класса F).

Пропитка может осуществляться следующими способами: окунанием, вакуумно-нагнетательным и с применением ультразвука.

Пропитка окунанием. Якорь в ванну помещают вертикально, при этом уровень лака не должен доходить до петушков коллектора на 15÷20 мм, температура лака 20÷50 С. Пропитка в лаке длится до тех пор пока не прекратится выход пузырьков из лака, но не менее 15 мин. После этого осуществляется выдержка над баком в течение 20 мин, затем – в наклонном положении в кантователе в течение 45 мин. После этого якорь очищают от наплывов, протирают и подвергают сушке. При пропитке в лаке ФЛ-98: температура 130÷140 С в течение 8 ч; при пропитке в лаке ПЭ-933: температура 120÷130 С в течение 3 ч.

Недостатком пропитки является плохое заполнение пустот из-за наличия в изоляции воздуха и низкого избыточного давления.

Данный метод применяется после вакуумно-нагнетательной пропитки, с постоянными бандажами на якоре электрической машины.

Вакуумно-нагнетательная пропитка. Эта пропитка обеспечивает более эффективное уплотнение секций обмотки якоря, так как перед пропиткой производится отсос воздуха и пропитка осуществляется под избыточным давлением. Порядок пропитки:

– якорь помещают в автоклав (рис. 8.7), где выдерживают в вакууме 0,08 МПа в течение 15÷30 мин. В этом случае воздух, содержащийся в изоляции, расширяется и удаляется из автоклава насосом;

– подается лак в автоклав и создается давление 0,15÷0,18 МПа в течение 1,5 ч;

– производится сушка в автоклаве при t = 70÷80 С в вакууме 650÷750 мм рт. ст. в течение 2 ч, затем при атмосферном давлении при t = 150 С в течение 3 ч;

– якорь вынимают из автоклава и сушат в печи при t = 100 С в течение 24 ч; после сушки подтягивают коллекторные болты, проверяют сопротивление изоляции и электрическую прочность.

П

Рис. 8.7. Схема автоклава

ропиточные лаки быстро окисляются кислородом и становятся непригодными к дальнейшему использованию. Чтобы избежать этого, давление на лак передают не сжатым воздухом, а сжатым азотом или углекислым газом.

После пропитки электрическая прочность изоляции увеличивается на 1,5÷4,0 кВ.

В последнее время появились новые пропиточные материалы и способы пропитки.

Пропитка компаундами. Их преимущество: отсутствие большого содержания растворителей, что позволяет улучшить технологический процесс, так как компаунды не токсичны, пожаробезопасны и не загрязняют окружающую среду. В то же время якорь является ремонтопригодным, так как при нагревании до t = 180÷220 С снижается его цементирующая способность, что позволяет легко произвести демонтаж обмотки без ущерба для сердечника. Несмотря на то, что лак дешевле компаундов, расход лака в процессе пропитки в 2–3 раза выше расхода компаунда. Все это в конечном итоге снижает затраты на ремонт электрических машин.

Уссурийский локомотиворемонтный завод (УсЛРЗ) в 2002 г. выполнил пропитку 150 якорей ТЭД ЭД118 компаундом КП-98ИД. Претензий на состояние электродвигателей не поступало.

Ультразвуковая пропитка. На УсЛРЗ внедрена ультразвуковая пропитка якорей ТЭД. Она выполняется на базе стандартного автоклава и комплекса ультразвукового оборудования типа УМ16ПР. В него входят комплект из 16 пьезокерамических излучателей, блок генератора низких частот и пульт управления. Преимуществом ультразвуковой пропитки является способность лака под воздействием ультразвука проникать в поры за счет усиления капиллярного эффекта и возможность производить одноразовую пропитку с постоянными бандажами. Внедрение установки позволило сократить время пропитки и трудоемкость на 30÷40 %. Ультразвуковая пропитка позволяет увеличить адгезийную прочность лака на 50÷60 %, что существенно повышает срок службы изоляции электрической машины.

В 1985–1990 гг. на некоторых предприятиях МПС СССР была внедрена резонансная ультразвуковая технология пропитки (РУЗП), которая по своим технико-экономическим показателям значительно превосходила вакуумно-нагнетательную пропитку. Новая технология РУЗП существенно удешевляет технологический процесс, позволяет пропитку проводить в один цикл и при этом повышает качество изоляции. В основе РУЗП – принципиально новой технологии пропитки обмоток якорей – используются два явления.

Жидкость в равновесном состоянии или в покое обладает структурой и соответствующей этому состоянию определённой вязкостью. При создании возмущения в жидкости разрушается структура, что ведет к значительному (в сотни раз) уменьшению вязкости жидкости и, следовательно, к увеличению скорости пропитки, глубины проникновения.

В технологии РУ3П инструментом, разрушающим структуру лака, является ультразвук с частотой, равной собственной частоте пропиточного состава, определение которой представляет отдельную задачу.

Вторым фактором, влияющим на скорость и глубину пропитки пористых материалов является облитерация капилляров, которая заключается в уменьшении скорости течения жидкостей, движущихся по капиллярам, до их полной остановки. Облитерацию капилляров можно также снять с помощью ультразвука. В данном случае явление не носит острорезонансный характер как в случае со структурой жидкости.

Таким образом, использование резонансного ультразвукового поля при пропитке обмоток якорей приводит к многократному снижению вязкости пропиточного состава и снимает его облитерацию, что обеспечивает быстрое и глубокое заполнение пор и щелей обмоток якорей. Технология РУЗП обмоток электрических машин отработана, прошла лабораторные и эксплуатационные испытания, доказано, что по технико-экономическим показателям она превышает ВНП, и была принята к тиражированию в МПС СССР.

После пропитки якоря электрических машин покрывают эмалью. Для этого их нагревают до t = 70÷80 С и наносят два слоя эмали пульверизатором в электростатическом поле. Затем якорь сушат при t = 150÷160 С в течение 7 ч. Сушка продолжается до прекращения отлипа. Сопротивление изоляции перед покрытием эмалью должно быть не менее 2 МОм.

Для покрытия используют эмали:

– ЭП-91 (эпоксидно-полиэфирная, зеленого цвета, применяется если якорь пропитан лаками ФЛ-98 и ПЭ-933). В настоящее время выпускается новая теплостойкая кремнийорганическая эмаль печной сушки КО-918, красновато-коричневого цвета, которая предназначена для изоляции класса Н;

– ГФ-92 (серая, предназначена для поверхностной покраски остова; красная – для покраски ленточных бандажей миканитового конуса якоря).

Одним из мероприятий по повышению надежности изоляции обмоток является их герметизация кремнийорганическими эластомерами. Этим материалам присуща высокая стойкость к нагреву и действию электрического поля. Распространение получили силиконовые эластомеры, выпускаемые в закрытой таре (тубах). Вулканизация их происходит за счет взаимодействия с влагой воздуха после выдавливания из тубы. Промышленностью разработаны и выпускаются герметики Эластосил 11-01 и 11-06. Исследования показали, что сопротивление изоляции и напряжение якоря, при котором происходит пробой, не снижались после интенсивного увлажнения в течение 70÷120 ч. По данным ВНИИЖТа внедрение герметизации обмоток позволит снизить повреждаемость ТЭД во влажные периоды года в 2÷3 раза. С внедрением герметизации исключается пропитка изоляции при среднем ремонте.