Эксплуатационная надежность изоляции во многом зависит от качества пропитки обмоток в процессе их изготовления или ремонта. Пропитка обмоток электроизоляционными лаками замедляет процесс старения изоляции и увлажнения изоляционных материалов, так как, заполняя пустоты и поры в обмотках, она значительно уменьшает площадь их соприкосновения с окружающей средой. Пропиточные лаки цементируют витки обмотки, улучшают ее механические характеристики, повышают электрическую прочность изоляции и снижают температуру перегрева обмоток, так как лак, заполняющий поры и капилляры изоляции, имеет гораздо лучшую электрическую прочность и теплопроводность, чем воздух. Пропитка и покрытие обмоток электроизоляционными лаками и эмалями повышают стойкость обмоток к воздействию агрессивных сред: масла, паров топлива, пыли и т. п.
Процесс пропитки и эмалирования обмоток обычно включает следующие этапы: сушку до пропитки (предварительную); пропитку; сушку после пропитки; эмалирование; сушку после эмалирования.
Сушка перед пропиткой необходима для удаления влаги, содержащейся в порах изоляции обмоток и препятствующей прохождению пропиточного лака в глубь изоляции. Кроме того, сушка полимеризует клеящие лаки в изоляционных материалах и предохраняет их от расслоения. Длительность сушки зависит от ее способа, температуры, а также от химического состава и физических свойств изоляционных материалов, вида изоляции и степени увлажнения.
Рис. 1. Приспособление для вытаскивания роторных стержней
При вакуумной сушке температуру можно уменьшить и время сократить по сравнению с сушкой в сушильных печах при атмосферном давлении, так как при вакуумировании происходит более интенсивное удаление влаги из обмоток.
Ориентировочно режим предварительной сушки для различных обмоток можно выбирать по табл. 7. Отсчет времени сушки начинается при достижении изделием температуры, указанной в таблице. Более точно время сушки можно определить по кривой зависимости сопротивления изоляции от времени сушки. Из рисунка видно, что в начале сушки сопротивление изоляции обмотки резко понижается за счет «распаривания» изоляции, затем постепенно повышается до некоторого установившегося значения, зависящего от свойств изоляционных материалов.
Сушка считается законченной, когда сопротивление изоляции, повышаясь, достигнет установившегося значения. При этом сопротивление должно быть не ниже допустимого для данного класса изоляции. После сушки обмотки пропитывают, чаще всего погружая в лак. Количество пропиток зависит от условий эксплуатации, типа обмотки и ее изоляции, пропиточного лака и способа пропитки.
С обмоток, требующих перепропитки (кроме обмоток из проводов с эмалевой изоляцией), должен быть удален старый защитный эмалевый покров, так как он препятствует проникновению пропиточного лака внутрь изоляции обмоток. Поверхность изоляции перед пропиткой тщательно очищают от масла и пыли ветошью, смоченной в бензине и слегка отжатой. После протирки обмотки обдувают сухим сжатым воздухом.
Старую эмаль чаще всего размягчают в растворителе и удаляют специальными пластмассовыми скребками и сжатым воздухом. В качестве растворителей применяют хлорорганические и ароматические жидкости типа метиленхлорида и толуола. Время выдержки обмоток в растворителе зависит от его вида, состояния и типа эмалевого покрова.
Быстрее всего подвергаются воздействию растворителей крем-нийорганические эмали и масляно-битумные лаки. При выдержке в растворителе обмотки периодически поднимают и визуально проверяют состояние эмалевого покрова. Для кремнийорганической эмали КО-935 время выдержки в метиленхлориде до первого осмотра не должно превышать 5—7 мин. Последующие осмотры возможны через 2—3 мин, в зависимости от воздействия растворителя. Для эмалей ГФ-92ГС и ГФ-92ХС первоначальное время выдержки в метиленхлориде может быть увеличено до 15—20 мин с последующей проверкой через каждые 10—20 мин. Время выдержки обмоток в толуоле соответственно больше в 5—10 раз.
Рис. 2. Зависимость сопротивления изоляции обмоток электрических машин от времени сушки
После размягчения и начала шелушения эмалевого покрытия обмотки вынимают из растворителя и перед вытяжным зонтом удаляют шелушащуюся эмаль сжатым воздухом и скребками. Во избежание повреждения изоляции не следует удалять небольшие участки эмали, хорошо удерживающиеся на изоляции.
Обмотки, подготовленные к пропитке и высушенные, при температуре 60—70°С погружают в лак и выдерживают до полного прекращения выделения пузырьков воздуха, но не менее 20 мин при первой пропитке и 10 мин при последующих. Якоря и роторы малых электрических машин пропитывают так, чтобы уровень лака на 5—10 мм не доходил до коллектора или контактных колец.
Статоры пропитывают под углом 45° к вертикали так, чтобы уровень лака полностью покрывал все железо статора. Выводные концы обмотки статора в лак по возможности не погружают.
Обмотки крупных якорей (гребных электродвигателей и главных генераторов электростанций) пропитывают путем погружения в ванну по секторам за два полных оборота якоря. При повороте якоря необходимо следить за тем, чтобы пропитываемый сектор включал в себя не менее 10% поверхности пропитанного сектора.
Обмотки статоров крупных электрических машин допускается пропитывать путем обливания. Для этого статор устанавливают в противень на деревянные подставки так, чтобы пазы были в вертикальном положении. Постепенно обливая обмотку лаком, следят за тем, чтобы лак затекал в пазы статора. Затем переворачивают статор и повторяют обливание.
По окончании пропитки дают стечь излишкам лака. Части, не подлежащие пропитке, протирают тканью, смоченной в бензине и слегка отжатой. Этот процесс повторяют после каждой пропитки, а после сушки с пропитанных обмоток острым ножом осторожно удаляют натеки лака.
Узлы старой намотки обычно пропитывают однократным, а новой — двух- или трехкратным погружением в лак. Рекомендуемое время сушки обмоток после пропитки указано в табл. 9. Определять время сушки крупных машин рекомендуется по кривой сушки. Сушку заканчивают через 2—3 ч после достижения обмоткой установившейся величины сопротивления изоляции.
После пропитки обмотки покрывают влагостойкой электроизоляционной эмалью. Обмотки электрических машин с изоляцией классов F и Н покрывают эмалью КО-935, а обмотки с изоляцией классов А и В — эмалью ГФ-92ГС. Эмаль наносят на теплую (60—70 °С) поверхность обмоток при помощи краскораспылителя.
Общая толщина покрытия, включая подслой пропиточного лака, должна быть не более 0,1—0,15 мм. Более толстый слой малоэластичен, имеет плохую связь с обмоткой из-за оставшегося в глубине пленки растворителя, особенно при однократном нанесении покрытия.
Магнитную систему машин постоянного тока эмалируют в два приема: вначале внутреннюю поверхность станин, поверхность катушек и сердечников, а после установки полюсов и выполнения внутренних соединений покрывают эмалью вторично.
Исправление мелких дефектов покрытий эмалью КО-935, а также покрытие обмоток электрических машин с изоляцией классов F и И, ремонтируемых на судне, допускается производить эмалыо КО-911. Время сушки этой эмали 24 ч при температуре 18-25 °С или 12 ч при температуре 120—130 °С. Исправление дефектов покрытий эмалью ГФ-92ГС и покрытие обмоток машин, ремонтируемых на судне, допускается производить эмалыо I Ф-92ХС.
Низкие значения температур при ступенчатой сушке необходимы для удаления растворителей, так как температура запекания лаков и эмалей резко отличается от температуры, при которой происходит удаление растворителей. Более высокая температура нагрева изделий при удалении растворителей нежелательна, так как при этом может произойти частичное удаление лака из пор и капилляров изоляции обмоток или частичное запекание лаковой пленки при неполном удалении растворителя, что обычно приводит к пористости пленки и ухудшению ее защитных свойств.
В эмаль КО-935 перед употреблением вводят сиккатив № 63 или 64 в количестве 1,75%, а в эмаль КО-911 —отвердитель (полиэтиленполиамин) в количестве 2% к основе эмали. В качестве растворителей и разбавителей для лаков и эмалей в основном используют ксилол и толуол.
При снятии старых эмалевых покровов, пропитке, сушке и покрытии обмоток необходимо строго выполнять правила техники безопасности, так как растворители и разбавители (кроме мети-ленхлорида) огнеопасны, а их пары при определенной концентрации могут образовывать взрывоопасные смеси. Все разбавители и растворители токсичны, поэтому работать сними нужно при действующей вытяжной вентиляции в специальных камерах и в респираторах.