Žice in izolacija v elektromotorjih

Oznaka izolacije žic za navijanje - preprečevanje prekinitev kratkega stika. Pri nizkonapetostnih indukcijskih motorjih je napetost med obratom običajno nekaj voltov. Pri vklapljanju in izklapljanju pa prihaja do kratkih napetostnih impulzov, zato mora imeti izolacija veliko rezervo dielektrične trdnosti. Dušenje na eni točki lahko povzroči električne poškodbe in poškodbe celotne tuljave. Prebojna napetost izolacije navitja. žice morajo biti nekaj sto voltov.

Žice za navijanje so običajno izdelane iz vlaken, emajla in izolacije emajla.

Vlaknasti materiali na osnovi celuloze imajo znatno poroznost in visoko higroskopičnost. Za povečanje električne trdnosti in odpornosti proti vlagi je vlaknasta izolacija impregnirana s posebnim lakom. Vendar pa impregnacija ne preprečuje vlage, le zmanjša stopnjo vpojnosti vlage. Zaradi teh pomanjkljivosti se žice z izolacijo iz vlaken in emajla trenutno skoraj ne uporabljajo za navijanje električnih strojev.

Žice, ki se uporabljajo za izdelavo navitij elektromotorjev

Glavne vrste žic z emajlirano izolacijo, ki se uporabljajo za izdelavo navitij različnih elektromotorjev in električni aparati, — polivinilacetalne PEV žice in PETV žice s povečano toplotno odpornostjo na poliestrskih lakih... Prednost teh žic je v majhni debelini njihove izolacije, kar omogoča večjo polnitev kanalov elektromotorja. PETV žice se uporabljajo predvsem za navitja asinhronih motorjev z močjo do 100 kW.

Deli pod napetostjo morajo biti izolirani tudi od drugih kovinskih delov elektromotorja. Najprej potrebujete zanesljivo izolacijo žic, položenih v kanale statorja in rotorja. V ta namen uporabite lakirane tkanine in steklena vlakna, ki so tkanine na osnovi bombaža, svile, najlona in steklenih vlaken, prepojenih z lakom. Impregnacija poveča mehansko trdnost in izboljša izolacijske lastnosti lakiranih tkanin.

Med delovanjem je izolacija izpostavljena različnim dejavnikom, ki vplivajo na njene lastnosti. Upoštevati je treba osnovno ogrevanje, vlaženje, mehanske sile in reaktivne snovi v okolju... Poglejmo si vpliv vsakega od teh dejavnikov.

Kako ogrevanje vpliva na izolacijske lastnosti elektromotorjev

Pretok toka skozi žico spremlja sproščanje toplote, ki segreje električni stroj. Drugi viri toplote so izgube v jeklu statorja in rotorja, ki nastanejo zaradi delovanja izmeničnega magnetnega polja, ter mehanske izgube zaradi trenja v ležajih.

Na splošno se približno 10 - 15 % vse električne energije, ki jo porabi omrežje, nekako pretvori v toploto, kar povzroči dvig temperature navitij motorja nad temperaturo okolja. S povečanjem obremenitve gredi motorja se poveča tok v navitjih. Znano je, da je količina toplote, proizvedene v žicah, sorazmerna s kvadratom toka, zato preobremenitev motorja vodi do povečanja temperature navitij. Kako to vpliva na izolacijo?

Pregrevanje spremeni strukturo izolacije in drastično poslabša njene lastnosti... Ta proces imenujemo staranje... Izolacija postane krhka in njena prebojna trdnost močno upade. Na površini se pojavijo mikrorazpoke, v katere prodre vlaga in umazanija. V prihodnosti pride do poškodb in izgorevanja dela navitij. Ko se temperatura navitij poveča, se življenjska doba izolacije drastično zmanjša.

Razvrstitev elektroizolacijskih materialov glede na toplotno odpornost

Električni izolacijski materiali, ki se uporabljajo v električnih strojih in aparatih, so glede na toplotno odpornost razdeljeni v sedem razredov. Od tega se jih pet uporablja v asinhronih elektromotorjih s kletko do 100 kW.

Neimpregnirani celulozni, svileni in bombažni vlaknati materiali spadajo v razred Y (dopustna temperatura 90 ° C), impregnirani celulozni, svileni in bombažni vlakneni materiali z žično izolacijo na osnovi oljnih in poliamidnih lakov - do razreda A (dovoljena temperatura 105 ° C). ), sintetične organske folije z izolacijo žice na osnovi polivinil acetata, epoksi, poliestrskih smol - do razreda E (dovoljena temperatura 120 ° C), materiali na osnovi sljude, azbesta in steklenih vlaken, ki se uporabljajo z organskimi vezivi in ​​impregnacijskimi spojinami, emajli s povečano toploto odpornost - do razreda B (dopustna temperatura 130 ° C), materiali na osnovi sljude, azbesta in steklenih vlaken, ki se uporabljajo v kombinaciji z anorganskimi vezivi in ​​impregnacijskimi spojinami, kot tudi drugi materiali, ki ustrezajo temu razredu - do razreda F (dovoljena temperatura 155 ° C). °C).

Elektromotorji so zasnovani tako, da pri nazivni moči temperatura navitij ne preseže dovoljene vrednosti... Ponavadi je majhna rezerva ogrevanja. Zato nazivni tok ustreza segrevanju nekoliko pod mejo. Pri izračunih se predpostavlja, da je temperatura okolja 40 °C... Če elektromotor deluje v pogojih, kjer je znano, da je temperatura vedno pod 40 °C, je lahko preobremenjen. Vrednost preobremenitve je mogoče izračunati ob upoštevanju temperature okolja in toplotnih lastnosti motorja. To je mogoče le, če je obremenitev motorja strogo nadzorovana in ste lahko prepričani, da ne preseže izračunane vrednosti.

Kako vlaga vpliva na izolacijske lastnosti elektromotorjev

Drugi dejavnik, ki pomembno vpliva na življenjsko dobo izolacije, je vpliv vlage. Pri visoki zračni vlagi se na površini izolacijskega materiala oblikuje moker film. V tem primeru se površinski upor izolacije močno zmanjša. Lokalno onesnaženje prispeva k nastanku vodnega filma. Skozi razpoke in pore vlaga prodre v izolacijo in jo zmanjša električni upor.

Vodniki, izolirani z vlakni, na splošno niso odporni na vlago. Njihova odpornost na vlago se poveča z impregnacijo z laki. Izolacija emajla in emajla je bolj odporna na vlago.

pri tem je treba upoštevati, da je hitrost vlaženja bistveno odvisna od temperature okolice... Pri enaki relativni vlažnosti, vendar pri višji temperaturi, se izolacija nekajkrat hitreje vlaži.

Kako mehanske sile vplivajo na izolacijske lastnosti elektromotorjev

Mehanske sile v navitjih nastanejo zaradi različnih toplotnih raztezkov posameznih delov stroja, tresljajev ohišja in pri zagonu motorja. Običajno magnetno vezje segrevajo manj kot bakrene tuljave, njihovi koeficienti razteznosti so različni. Zaradi tega se baker pri obratovalnem toku podaljša za desetinko milimetra bolj kot jeklo. Pri tem nastanejo mehanske sile znotraj utora stroja in premikanje žic, kar povzroči obrabo izolacije in nastanek dodatnih rež, v katere prodreta vlaga in prah.

Ustvarijo se zagonski tokovi, ki so 6-7-krat višji od nominalnih elektrodinamični naporisorazmeren s kvadratom toka. Te sile delujejo na tuljavo, kar povzroči deformacijo in premik njenih posameznih delov.Vibracije ohišja povzročajo tudi mehanske sile, ki zmanjšujejo trdnost izolacije.

Preizkusi motorjev so pokazali, da se lahko s povečanimi vibracijskimi pospeški napaka izolacije navitja poveča za 2,5-3 krat. Vibracije lahko povzročijo tudi pospešeno obrabo ležajev. Nihanje motorja lahko nastane zaradi neusklajenosti gredi, neenakomerne obremenitve, neenakomerne zračne reže med statorjem in rotorjem in napetostnega neravnovesja.

Vpliv prahu in kemično aktivnih medijev na izolacijske lastnosti elektromotorjev

K poslabšanju izolacije prispeva tudi prah v zraku. Trdni prašni delci uničijo površino in jo z usedanjem onesnažijo, kar zmanjša tudi električno trdnost. Zrak industrijskih prostorov vsebuje nečistoče kemično aktivnih snovi (ogljikov dioksid, vodikov sulfid, amoniak itd.). V kemično agresivnih okoljih izolacija hitro izgubi svoje izolacijske lastnosti in propada. Oba dejavnika, ki se dopolnjujeta, znatno pospešita proces uničenja izolacije. Za povečanje kemične odpornosti navitij se v elektromotorjih uporabljajo posebni impregnacijski laki.

Kompleksni učinek vseh dejavnikov na navitja elektromotorjev

Navitja motorja so pogosto izpostavljena sočasnim vplivom segrevanja, vlaženja, kemičnih komponent in mehanskih obremenitev. Ti dejavniki se lahko razlikujejo glede na naravo obremenitve motorja, okoljske pogoje in trajanje delovanja. Pri strojih s spremenljivo obremenitvijo je lahko ogrevanje prevladujoč učinek.V električnih napeljavah, ki delujejo v živinorejskih objektih, je za motor najbolj nevaren učinek visoke vlažnosti v kombinaciji s hlapi amoniaka.

Lahko si predstavljamo možnost zasnove takšnega motorja, ki bo vzdržal vse te neugodne dejavnike. Vendar pa bi bil takšen motor očitno predrag, saj bi zahteval ojačitev izolacije, bistveno izboljšanje njene kakovosti in ustvarjanje velike rezerve varnosti.

Delujejo drugače. Za zagotovitev zanesljivega delovanja motorja se uporablja sistem ukrepov za zagotavljanje standardne življenjske dobe. V prvi vrsti zaradi uporabe boljših materialov izboljšajo tehnične lastnosti motorja in njegovo sposobnost, da prenese delovanje dejavnikov, ki uničujejo izolacijo. izboljšati oprema za zaščito motorja… Končno nudijo podporo za pravočasno odpravljanje napak, ki lahko povzročijo zrušitve v prihodnosti.