Žice i izolacija u elektromotorima

Označavanje izolacije žica namota - sprječavanje prekida kratkog spoja. Kod niskonaponskih asinkronih motora napon od zavoja do zavoja je obično nekoliko volti. Međutim, kod uključivanja i isključivanja dolazi do kratkih naponskih impulsa, pa izolacija mora imati veliku rezervu dielektrične čvrstoće. Prigušenje u jednoj točki može uzrokovati električnu štetu i oštećenje cijele zavojnice. Napon proboja izolacije namota. žice bi trebale biti nekoliko stotina volti.

Žice za namatanje obično su izrađene od vlakana, emajla i izolacije od emajla.

Vlaknasti materijali na bazi celuloze imaju značajnu poroznost i visoku higroskopnost. Kako bi se povećala električna čvrstoća i otpornost na vlagu, vlaknasta izolacija je impregnirana posebnim lakom. Međutim, impregnacija ne sprječava vlagu, već samo smanjuje stopu upijanja vlage. Zbog ovih nedostataka, žice s izolacijom od vlakana i emajla trenutno se gotovo ne koriste za namatanje električnih strojeva.

Žice koje se koriste za proizvodnju namota elektromotora

Glavne vrste žica s emajliranom izolacijom koriste se za izradu namota raznih elektromotora i električni uređaji, — polivinil acetal PEV žice i PETV žice s povećanom otpornošću na toplinu na poliesterskim lakovima... Prednost ovih žica je u maloj debljini njihove izolacije, što omogućuje povećanje punjenja kanala elektromotora. PETV žice se uglavnom koriste za namotaje asinkronih motora snage do 100 kW.

Dijelovi pod naponom također moraju biti izolirani od ostalih metalnih dijelova elektromotora. Prije svega, potrebna vam je pouzdana izolacija žica položenih u kanale statora i rotora. U tu svrhu koristite lakirane tkanine i stakloplastike, a to su tkanine na bazi pamuka, svile, najlona i staklenih vlakana impregniranih lakom. Impregnacija povećava mehaničku čvrstoću i poboljšava izolacijska svojstva lakiranih tkanina.

Tijekom rada izolacija je izložena različitim čimbenicima koji utječu na njezine karakteristike. Moraju se uzeti u obzir osnovno grijanje, ovlaživanje, mehaničke sile i reaktivne tvari u okolišu... Pogledajmo utjecaj svakog od ovih čimbenika.

Kako zagrijavanje utječe na izolacijska svojstva elektromotora

Protjecanje struje kroz žicu popraćeno je oslobađanjem topline koja zagrijava električni stroj. Ostali izvori topline su gubici u čeliku statora i rotora uzrokovani djelovanjem izmjeničnog magnetskog polja, kao i mehanički gubici zbog trenja u ležajevima.

Općenito, oko 10 - 15% sve električne energije koju troši mreža na neki se način pretvara u toplinu, stvarajući porast temperature namota motora iznad temperature okoline. S povećanjem opterećenja na osovini motora, struja u namotima raste. Poznato je da je količina topline koja se stvara u žicama proporcionalna kvadratu struje, stoga preopterećenje motora dovodi do povećanja temperature namota. Kako to utječe na izolaciju?

Pregrijavanjem se mijenja struktura izolacije i drastično se pogoršavaju njezina svojstva... Taj se proces naziva starenjem... Izolacija postaje krta i naglo joj pada dielektrična čvrstoća. Na površini se pojavljuju mikropukotine u koje prodire vlaga i prljavština. U budućnosti dolazi do oštećenja i spaljivanja dijela namota. Kako se temperatura namota povećava, životni vijek izolacije se drastično smanjuje.

Podjela elektroizolacijskih materijala prema otpornosti na toplinu

Električni izolacijski materijali koji se koriste u električnim strojevima i aparatima prema otpornosti na toplinu dijele se u sedam klasa. Od toga se pet koristi u asinkronim elektromotorima s kavezom do 100 kW.

Neimpregnirani celulozni, svileni i pamučni vlaknasti materijali pripadaju klasi Y (dopuštena temperatura 90 °C), impregnirani celulozni, svileni i pamučni vlaknasti materijali s izolacijom žice na bazi uljanih i poliamidnih lakova — do klase A (dopuštena temperatura 105 °C). ), sintetičke organske folije s izolacijom žice na bazi polivinil acetata, epoksida, poliesterskih smola - do klase E (dopuštena temperatura 120 ° C), materijala na bazi tinjca, azbesta i stakloplastike koji se koriste s organskim vezivima i impregnirajućim spojevima, emajlima s povećanom toplinom otpornost - do klase B (dopuštena temperatura 130 ° C), materijali na bazi tinjca, azbesta i stakloplastike koji se koriste u kombinaciji s anorganskim vezivima i impregnirajućim spojevima, kao i drugi materijali koji odgovaraju ovoj klasi - do klase F (dopuštena temperatura 155 °C).

Elektromotori su projektirani tako da pri nazivnoj snazi ​​temperatura namota ne prelazi dopuštenu vrijednost... Obično postoji mala rezerva grijanja. Stoga nazivna struja odgovara zagrijavanju malo ispod granice. U izračunima se pretpostavlja da je temperatura okoline 40 °C... Ako električni motor radi u uvjetima u kojima je poznato da je temperatura uvijek ispod 40 °C, može biti preopterećen. Vrijednost preopterećenja može se izračunati uzimajući u obzir temperaturu okoline i toplinska svojstva motora. To se može učiniti samo ako je opterećenje motora strogo kontrolirano i ako ste sigurni da ne prelazi izračunatu vrijednost.

Kako vlaga utječe na izolacijska svojstva elektromotora

Drugi čimbenik koji značajno utječe na vijek trajanja izolacije je utjecaj vlage. Pri visokoj vlažnosti zraka na površini izolacijskog materijala stvara se vlažni film. U tom slučaju površinski otpor izolacije naglo pada. Lokalno onečišćenje pridonosi stvaranju vodenog filma. Kroz pukotine i pore, vlaga prodire u izolaciju, smanjujući je električni otpor.

Vodiči izolirani vlaknima općenito nisu otporni na vlagu. Njihova otpornost na vlagu povećava se impregnacijom lakovima. Emajl i izolacija cakline otporniji su na vlagu.

treba napomenuti da brzina vlaženja značajno ovisi o temperaturi okoline... Pri istoj relativnoj vlažnosti, ali pri višoj temperaturi, izolacija se nekoliko puta brže vlaži.

Kako mehaničke sile utječu na izolacijska svojstva elektromotora

Mehaničke sile u namotima proizlaze iz različitih toplinskih rastezanja pojedinih dijelova stroja, vibracija kućišta i pri pokretanju motora. Obično magnetski krug zagrijava manje od bakrenih spirala, njihovi koeficijenti širenja su različiti. Zbog toga se bakar pri radnoj struji izdužuje za desetinku milimetra više od čelika. To stvara mehaničke sile unutar utora stroja i pomicanje žica, što uzrokuje trošenje izolacije i stvaranje dodatnih pukotina u koje prodire vlaga i prašina.

Stvaraju se struje pokretanja, 6 - 7 puta veće od nazivne elektrodinamički naporiproporcionalan kvadratu struje. Te sile djeluju na zavojnicu, uzrokujući deformaciju i pomicanje njegovih pojedinih dijelova.Vibracije kućišta također uzrokuju mehaničke sile koje smanjuju čvrstoću izolacije.

Ispitivanja motora na stolu pokazala su da se s povećanim ubrzanjima vibracija kvar izolacije namota može povećati 2,5 - 3 puta. Vibracije također mogu uzrokovati ubrzano trošenje ležajeva. Oscilacije motora mogu se pojaviti zbog neusklađenosti vratila, neravnomjernog opterećenja, neravnomjernog zračnog raspora između statora i rotora i neravnoteže napona.

Utjecaj prašine i kemijski aktivnih medija na izolacijska svojstva elektromotora

Prašina u zraku također pridonosi propadanju izolacije. Čvrste čestice prašine uništavaju površinu i, taloženjem, onečišćuju je, što također smanjuje električnu čvrstoću. Zrak industrijskih prostora sadrži nečistoće kemijski aktivnih tvari (ugljični dioksid, sumporovodik, amonijak itd.). U kemijski agresivnom okruženju izolacija brzo gubi izolacijska svojstva i propada. Oba čimbenika, međusobno se nadopunjujući, značajno ubrzavaju proces razaranja izolacije. Kako bi se povećala kemijska otpornost namota, u elektromotorima se koriste posebni lakovi za impregniranje.

Složeni učinak svih čimbenika na namote elektromotora

Namoti motora često su podvrgnuti istovremenim učincima zagrijavanja, ovlaživanja, kemijskih komponenti i mehaničkog opterećenja. Ovisno o prirodi opterećenja motora, uvjetima okoline i trajanju rada, ovi čimbenici mogu varirati. U strojevima s promjenjivim opterećenjem grijanje može biti dominantan učinak.U električnim instalacijama koje rade u objektima za stoku, najopasniji za motor je učinak visoke vlažnosti u kombinaciji s parama amonijaka.

Može se zamisliti mogućnost projektiranja takvog motora da izdrži sve te nepovoljne čimbenike. Međutim, takav bi motor očito bio preskup, jer bi zahtijevao pojačanje izolacije, značajno poboljšanje njegove kvalitete i stvaranje velike granice sigurnosti.

Ponašaju se drugačije. Kako bi se osigurao pouzdan rad motora, koristi se sustav mjera za osiguranje standardnog vijeka trajanja. Prije svega, zbog upotrebe kvalitetnijih materijala poboljšavaju tehničke karakteristike motora i njegovu sposobnost da izdrži djelovanje čimbenika koji uništavaju izolaciju. Poboljšati oprema za zaštitu motora… Konačno, oni pružaju podršku za pravovremeno rješavanje problema koji mogu dovesti do padova u budućnosti.