Drôty a izolácie v elektromotoroch

Označenie izolácie drôtov vinutia - prevencia skratových prerušení. V nízkonapäťových indukčných motoroch je otáčkové napätie zvyčajne niekoľko voltov. Pri zapínaní a vypínaní však vznikajú krátke napäťové impulzy, takže izolácia musí mať veľkú rezervu dielektrickej pevnosti. Tlmenie v jednom bode môže spôsobiť elektrické poškodenie a poškodenie celej cievky. Prierazné napätie izolácie vinutia. drôty by mali byť niekoľko stoviek voltov.

Drôty vinutia sú zvyčajne vyrobené z vlákien, smaltu a smaltovanej izolácie.

Vláknité materiály na báze celulózy majú výraznú pórovitosť a vysokú hygroskopickosť. Pre zvýšenie elektrickej pevnosti a odolnosti proti vlhkosti je vláknitá izolácia impregnovaná špeciálnym lakom. Impregnácia však nezabráni vlhkosti, iba zníži rýchlosť absorpcie vlhkosti. Kvôli týmto nevýhodám sa v súčasnosti drôty s vláknovou a smaltovanou izoláciou takmer nepoužívajú na navíjanie elektrických strojov.

Drôty používané na výrobu vinutí elektromotorov

Hlavné typy drôtov so smaltovanou izoláciou používané na výrobu vinutí rôznych elektromotorov a elektrické spotrebiče, — Polyvinylacetalové PEV drôty a PETV drôty so zvýšenou tepelnou odolnosťou na polyesterových lakoch... Výhoda týchto drôtov spočíva v malej hrúbke ich izolácie, čo umožňuje zväčšiť vyplnenie kanálov elektromotora. PETV drôty sa používajú hlavne na vinutia asynchrónnych motorov s výkonom do 100 kW.

Živé časti musia byť tiež izolované od ostatných kovových častí elektromotora. Najprv potrebujete spoľahlivú izoláciu vodičov uložených v kanáloch statora a rotora. Na tento účel použite lakované tkaniny a sklolaminát, čo sú tkaniny na báze bavlny, hodvábu, nylonu a sklenených vlákien impregnovaných lakom. Impregnácia zvyšuje mechanickú pevnosť a zlepšuje izolačné vlastnosti lakovaných látok.

Počas prevádzky je izolácia vystavená rôznym faktorom, ktoré ovplyvňujú jej vlastnosti. Treba zvážiť základné vykurovanie, zvlhčovanie, mechanické sily a reaktívne látky v prostredí... Pozrime sa na vplyv každého z týchto faktorov.

Ako vykurovanie ovplyvňuje izolačné vlastnosti elektromotorov

Tok prúdu cez drôt je sprevádzaný uvoľňovaním tepla, ktoré ohrieva elektrický stroj. Ďalšími zdrojmi tepla sú straty v oceli statora a rotora spôsobené pôsobením striedavého magnetického poľa, ako aj mechanické straty trením v ložiskách.

Vo všeobecnosti sa asi 10 - 15 % všetkej elektrickej energie spotrebovanej sieťou nejakým spôsobom premení na teplo, čím sa zvýši teplota vinutia motora nad okolitú teplotu. So zvyšujúcim sa zaťažením hriadeľa motora sa zvyšuje prúd vo vinutí. Je známe, že množstvo tepla generovaného v drôtoch je úmerné štvorcu prúdu, preto preťaženie motora vedie k zvýšeniu teploty vinutia. Ako to ovplyvňuje izoláciu?

Prehrievaním sa mení štruktúra izolácie a drasticky sa zhoršujú jej vlastnosti... Tento proces sa nazýva starnutie... Izolácia krehne a jej dielektrická pevnosť prudko klesá. Na povrchu vznikajú mikrotrhlinky, do ktorých preniká vlhkosť a nečistoty. V budúcnosti dochádza k poškodeniu a spáleniu časti vinutia. Keď sa teplota vinutia zvyšuje, životnosť izolácie sa drasticky znižuje.

Klasifikácia elektroizolačných materiálov podľa tepelnej odolnosti

Elektrické izolačné materiály používané v elektrických strojoch a prístrojoch sa podľa ich tepelnej odolnosti delia do siedmich tried. Z toho päť sa používa v asynchrónnych elektromotoroch s klietkou do 100 kW.

Neimpregnované celulózové, hodvábne a bavlnené vláknité materiály patria do triedy Y (prípustná teplota 90 °C), impregnované celulózové, hodvábne a bavlnené vláknité materiály s drôtenou izoláciou na báze olejových a polyamidových lakov — do triedy A (prípustná teplota 105 °C ), syntetické organické fólie s drôtenou izoláciou na báze polyvinylacetátu, epoxidu, polyesterových živíc - do triedy E (povolená teplota 120°C), materiály na báze sľudy, azbestu a sklolaminátu používané s organickými spojivami a impregnačnými zmesami, smalty so zvýšenou teplotou odolnosť — do triedy B (prípustná teplota 130 °C), materiály na báze sľudy, azbestu a sklených vlákien používané v kombinácii s anorganickými spojivami a impregnačnými zmesami, ako aj iné materiály zodpovedajúce tejto triede — do triedy F (prípustná teplota 155 °C).

Elektromotory sú konštruované tak, aby pri menovitom výkone teplota vinutí neprekročila prípustnú hodnotu... Väčšinou je tam malá rezerva ohrevu. Preto menovitý prúd zodpovedá zahrievaniu mierne pod limitom. Vo výpočtoch sa predpokladá teplota okolia 40 °C... Ak je elektromotor prevádzkovaný v podmienkach, pri ktorých je známe, že teplota je vždy nižšia ako 40 °C, môže dôjsť k jeho preťaženiu. Hodnota preťaženia sa môže vypočítať s prihliadnutím na okolitú teplotu a tepelné vlastnosti motora. Toto je možné vykonať iba vtedy, ak je zaťaženie motora prísne kontrolované a môžete si byť istí, že nepresiahne vypočítanú hodnotu.

Ako vlhkosť ovplyvňuje izolačné vlastnosti elektromotorov

Ďalším faktorom, ktorý výrazne ovplyvňuje životnosť izolácie, je vplyv vlhkosti. Pri vysokej vlhkosti vzduchu sa na povrchu izolačného materiálu vytvorí mokrý film. V tomto prípade povrchový odpor izolácie prudko klesá. Lokálne znečistenie prispieva k tvorbe vodného filmu. Cez trhliny a póry vlhkosť preniká do izolácie a znižuje ju elektrický odpor.

Vodiče izolované vláknami vo všeobecnosti nie sú odolné voči vlhkosti. Ich odolnosť proti vlhkosti sa zvyšuje impregnáciou lakmi. Smaltovaná a smaltovaná izolácia je odolnejšia voči vlhkosti.

treba si uvedomiť, že rýchlosť vlhnutia výrazne závisí od okolitej teploty... Pri rovnakej relatívnej vlhkosti, ale pri vyššej teplote vlhne izolácia niekoľkonásobne rýchlejšie.

Ako mechanické sily ovplyvňujú izolačné vlastnosti elektromotorov

Mechanické sily vo vinutí vznikajú rôznymi tepelnými rozťažnosťami jednotlivých častí stroja, vibráciami plášťa a pri naštartovaní motora. Zvyčajne magnetický obvod sa ohrieva menej ako medené cievky, ich koeficienty rozťažnosti sú odlišné. V dôsledku toho sa meď pri prevádzkovom prúde predlžuje o desatinu milimetra viac ako oceľ. To vytvára mechanické sily vo vnútri drážky stroja a pohyb drôtov, čo spôsobuje opotrebovanie izolácie a vytváranie ďalších medzier, do ktorých preniká vlhkosť a prach.

Vytvárajú sa štartovacie prúdy 6-7 krát vyššie ako nominálne elektrodynamické úsilieúmerné štvorcu prúdu. Tieto sily pôsobia na cievku a spôsobujú deformáciu a posun jej jednotlivých častí.Vibrácie plášťa tiež spôsobujú mechanické sily, ktoré znižujú pevnosť izolácie.

Skúšky motorov na skúšobnej stolici ukázali, že so zvýšeným zrýchlením vibrácií sa porucha izolácie vinutia môže zvýšiť 2,5 až 3-krát. Vibrácie môžu tiež spôsobiť zrýchlené opotrebovanie ložísk. K osciláciám motora môže dôjsť v dôsledku nesúosovosti hriadeľa, nerovnomerného zaťaženia, nerovnomernej vzduchovej medzery medzi statorom a rotorom a nerovnováhy napätia.

Vplyv prachu a chemicky aktívnych médií na izolačné vlastnosti elektromotorov

K zhoršeniu izolácie prispieva aj polietavý prach. Pevné častice prachu ničia povrch a usadzujú ho, kontaminujú ho, čo tiež znižuje elektrickú pevnosť. Vzduch priemyselných priestorov obsahuje nečistoty chemicky aktívnych látok (oxid uhličitý, sírovodík, amoniak atď.). V chemicky agresívnom prostredí izolácia rýchlo stráca svoje izolačné vlastnosti a kazí sa. Oba faktory, ktoré sa navzájom dopĺňajú, výrazne urýchľujú proces deštrukcie izolácie. Na zvýšenie chemickej odolnosti vinutí sa v elektromotoroch používajú špeciálne impregnačné laky.

Komplexný vplyv všetkých faktorov na vinutia elektromotorov

Vinutia motora sú často vystavené súčasným účinkom zahrievania, zvlhčovania, chemických komponentov a mechanického zaťaženia. V závislosti od charakteru zaťaženia motora, podmienok prostredia a trvania prevádzky sa tieto faktory môžu líšiť. V strojoch s premenlivým zaťažením môže byť dominantným efektom zahrievanie.V elektrických inštaláciách prevádzkovaných v budovách hospodárskych zvierat je pre motor najnebezpečnejší účinok vysokej vlhkosti v kombinácii s parami čpavku.

Možno si predstaviť možnosť skonštruovať taký motor, aby odolal všetkým týmto nepriaznivým faktorom. Takýto motor by však bol zjavne príliš drahý, pretože by vyžadoval zosilnenie izolácie, výrazné zlepšenie jej kvality a vytvorenie veľkej miery bezpečnosti.

Konajú inak. Na zabezpečenie spoľahlivej prevádzky motora sa používa systém opatrení na zabezpečenie štandardnej životnosti. V prvom rade vďaka použitiu lepších materiálov zlepšujú technické vlastnosti motora a jeho schopnosť odolávať pôsobeniu faktorov, ktoré ničia izoláciu. Zlepšiť sa zariadenia na ochranu motora… Nakoniec poskytujú podporu pre včasné odstraňovanie porúch, ktoré môžu v budúcnosti viesť k zlyhaniu.