Вестник МГТУ, 2021, Т. 24, №4.

Кашин А. И. и др. Анализ деполимеризации изоляционных составов обмоток электродвигателей. Введение Электрические машины, в частности электродвигатели (ЭД), относятся к крупным потребителям электроэнергии. Расширение промышленного производства ведет за собой увеличение нагрузки на электрическую сеть. В России ЭД потребляют большую часть (порядка 77-82 %) вырабатываемой электроэнергии. В промышленности и сельскохозяйственном производстве ЭД эксплуатируются в весьма жестких условиях. Повышенная влажность, запыленность, агрессивная среда, низкое качество питающего напряжения ежегодно приводят к выходу из строя до 18-20 % ЭД ( Хомутов и др., 2009). Это влечет за собой крупный материальный и производственный ущерб предприятиям агропромышленного комплекса, металлургической сферы и машиностроительного сектора промышленности. Большинство отказов ЭД провоцирует нарушение технологической составляющей производства и появление брака выходной продукции. Выход из строя электродвигателей на предприятиях АПК приводит к низкой производительности. Также возникает проблема пожаробезопасности для большинства предприятий из-за коротких замыканий в толщах обмоток статора или ротора, это несет дополнительный ущерб. Замена неисправных электродвигателей на новые приводит к еще более весомым затратам. Большая часть "сгоревших" ЭД подлежит ремонту и перемотке обмоток. Своими характеристиками отремонтированный ЭД должен соответствовать всем необходимым требованиям и показателям надежности и эффективности в работе. Качество ремонта и применяемые при этом материалы (обмотка, пропитка, методы удаления) значительно влияют на характер и срок дальнейшей эксплуатации отремонтированного электродвигателя ( Гашимов и др., 2004). Способ демонтажа "сгоревшей" обмотки при ремонтных работах оказывает весомое влияние на качество предстоящей работы и срок службы ЭД. Материалы и методы В данное время повсеместно используются следующие способы демонтажа обмоток ЭД (Соколов, 1988; Павлович и др., 2009) (аналогов предлагаемого нами метода на основе ультразвука не существует). 1. Механический метод ремонта (токарные или специальные станки). Недостатком данного метода являются задиры, заусеницы, царапины. Данные механические повреждения негативно влияют на изоляцию всыпной обмотки. В итоге страдает качество ремонтного цикла и дальнейший ресурс электродвигателя. 2. Высокочастотный метод ремонта (высокочастотные термические комплексы). При нагревании сердечника выемка обмоток будет происходить совместно с пазовыми коробочками. Работа по очистке паза не потребуется. Данный метод эффективен по времени цикла, но неэффективен по энергопотреблению и возможному перегреву сердечника. 3. Термический обжиг на костре (Защита..., 1997): ЭД (статор и корпус) обжигается открытым неравномерным огнем. Возможна физическая деформация статоры и корпуса неисправного электродвигателя. Происходит ухудшение магнитных свойств стали. 4. Тепловой метод ремонта (термические печи). Неисправные обмотки статора ЭД помещают в термическую печь на 8 часов при температуре более 300 °С. Отсутствие равномерного теплового поля говорит о возможном возгорании изоляции обмоток, которые увеличивают температуру нагрева в локальных зонах термической печи. Возможен перегрев листов стали статора, увеличение удельных потерь в стали, уменьшение КПД. После нескольких обжигов возможно нарушение тугой посадки между пакетом и корпусом, что приводит в дальнейшем к увеличению тока холостого хода ЭД. 5. Химический метод ремонта. Использование химических агрессивных веществ делает данный метод неэкологичным и отрицательно влияет на эксплуатационный персонал с риском получения химических ожогов. 6 . Метод выщелачивания. Негативно влияет на рабочий персонал из-за применения щелочи. Кроме упомянутых недостатков вышеперечисленные методы извлечения обмоток статора электродвигателей приводят ко многим отрицательным последствиям: уменьшается коэффициент полезного действия ЭД и послеремонтный срок службы электродвигателей, увеличиваются ток холостого хода и энергопотребление. Именно поэтому разработка инновационной технологии извлечения неисправной обмотки статора электродвигателя является чрезвычайно актуальной (Худоногов и др., 2009; Finley et al., 2000; Осадченко и др., 2006). Наряду с этим появление внутреннего напряжения в изоляции порождает усталостный эффект, что вызывает повреждения изоляции. Данная статья продолжает цикл исследований по инновационному методу ремонта электродвигателей с помощью ультразвукового излучения; основное внимание уделено анализу деполимеризации изоляционных составов обмоток электродвигателей на основе ультразвукового излучения. На кафедре электрооборудования Вологодского государственного университета для извлечения обмоток неисправного ЭД разработаны метод и аппаратный комплекс на основе ультразвуковых явлений, 362