Вестник МГТУ. 2020, Т. 23. №4.

Вестник МГТУ. 2020. Т. 23, № 4. С. 354-363. DOI: 10.21443/1560-9278-2020-23-4-354-363 Введение Под воздействием многих негативных факторов ухудшаются эксплуатационные характеристики работы электродвигателей (ЭД). В агропромышленном комплексе к таким факторам относят повышенную влажность, некачественное электроснабжение и запыленность помещений, где установлены электродвигатели. Так, в сельскохозяйственном производстве ежегодный выход ЭД из строя достигает 20 % (Хомутов и др., 2009). В результате большая часть ЭД подвергается ремонту и дальнейшей перемотке. При этом важно, чтобы отремонтированный ЭД соответствовал требованиям надежности и эффективности в работе подобно новому. Вместе с тем, как показывает практика, эксплуатационный срок службы ЭД, подвергшегося перемотке, значительно ниже срока службы нового двигателя. Связано это в основном с качеством ремонта и применяемых материалов. При ремонте большое влияние на качество отремонтированного ЭД оказывает ремонт статора, а именно способ демонтажа сгоревшей обмотки. Деформации обмотки происходят при изменении температуры, электродинамических усилиях, вибрациях ЭД, что приводит к развитию внутренних напряжений в изоляции (особенно в межвитковой). Следствием является усталостный эффект с последующим повреждением изоляции. Надежность изоляции определяется свойствами электроизоляционных материалов, к которым относится и пропитывающий состав обмотки статора ЭД. Пропитывающий состав обмотки статора замедляет процессы теплового старения и увлажнения изоляции, заполняет дефекты лакового покрытия проводов, цементирует обмотку, что сопровождается повышением срока "жизни" системы изоляции ЭД. В настоящее время для пропитки обмоток ЭД используются различные лаки (МЛ-92, БТ-987, ГФ-95) и компаунды (КП-303, Элпласт-180, Элком КП-11 и др.). Вместе с тем ЭД периодически приходится ремонтировать и при этом демонтировать "сгоревшую" обмотку. В своей работе Немировский А. Е. с соавторами утверждают, что известные на сегодняшний день методы не экологичны и связаны с большими энергозатратами, к тому же приводят к механическим повреждениям пластин пакета статора, ухудшению магнитных свойств стали, росту тока холостого хода, повышенному потреблению электроэнергии, снижению КПД, локальным перегревам стали, уменьшению ресурса эксплуатации ЭД, вредному влиянию на эксплуатационный персонал и на окружающую среду и т. д. (Немировский и др., 20196). Таким образом, разработка инновационной технологии демонтажа неисправных обмоток ЭД является крайне актуальной. Данная статья продолжает цикл публикаций, посвященных проблемам ремонтов электродвигателей с помощью ультразвукового излучения (Немировский и др., 2017а; 2019а; 2019б; Кашин и др., 2018; Кашин, 2016; Nemirovskiy et al., 2019). В работе основное внимание уделяется анализу влияния воздействующих факторов используемых видов изоляции электродвигателей. Материалы и методы В ходе исследований проведен статистически спланированный эксперимент для определения оптимальных параметров процесса демонтажа обмоток статора ЭД, пропитанных лаком МЛ-92 и компаундом КП-303. Технология метода защищена патентом на изобретение и формулируется следующим образом: "Способ деполимеризации системы изоляции электродвигателей ультразвуковым излучением" (Способ..., 2019 ). Процесс происходит по следующей схеме: статор, подвергаемый ремонту, помещается в ультразвуковую ванну с рабочим раствором - водным раствором едкого натра. Ультразвуковая ванна представляет собой резервуар со встроенными в его днище пьезокерамическими излучателями. Действие ультразвука в водном растворе сопровождается возникновением парогазовых пузырьков, которые нелинейно пульсируют и схлопываются у обрабатываемой поверхности с образованием ударных волн и кумулятивных струй высокого давления. Благодаря действию кавитации происходит активное перемешивание рабочего раствора, что позволяет ускорить процесс обработки (Немировский и др., 2015). Капиллярный эффект при воздействии ультразвукового излучения усиливается. Рабочий раствор проникает в самые труднодоступные места в толще изоляции пазов статора и пазовой коробочки. Совокупность кавитационного и капиллярного эффектов значительно сокращает время обработки статора ремонтируемого электродвигателя. Сравнение технических параметров лака МЛ-92 и компаунда КП-303 производится в ходе экспериментов по исследованию метода демонтажа и заключается в выявлении и сравнении полученных оптимальных параметров процесса извлечения "сгоревших" обмоток ЭД (табл. 1). В работе (Кашин и др., 2018) авторы при анализе электрофизических характеристик пришли к выводу, что изменение технических характеристик пропиточных электроизоляционных составов способно менять оптимальные параметры процесса удаления "сгоревшей" обмотки статора из пазов ремонтируемого ЭД. Сравнив твердость покрытия лака МЛ-92 и компаунда КП-303, мы видим, что оптимальные параметры будут различаться в сторону увеличения при переходе к компаунду КП-303. 355