Čo určuje životnosť elektromotorov

Hnacie motory pracujú v motorickom a brzdovom režime, pričom premieňajú elektrickú energiu na mechanickú energiu alebo naopak mechanickú energiu na elektrickú energiu. Premena energie z jedného druhu na druhý je sprevádzaná nevyhnutnými stratami, ktoré sa nakoniec premenia na teplo.

Časť tepla sa rozptýli do okolia a zvyšok spôsobí zvýšenie teploty samotného motora nad teplotu okolia (viac podrobností nájdete tu — Kúrenie a chladenie elektromotorov).

Materiály používané na výrobu elektromotorov (oceľ, meď, hliník, izolačné materiály) majú rôzne fyzikálne vlastnosti, ktoré sa menia s teplotou.

Izolačné materiály sú najcitlivejšie na teplo a majú najnižšiu tepelnú odolnosť v porovnaní s inými materiálmi použitými v motore.Preto spoľahlivosť motora, jeho technické a ekonomické vlastnosti a menovitý výkon sú určené ohrevom materiálov použitých na izoláciu vinutia.

Životnosť izolácie elektromotora závisí od kvality izolačného materiálu a teploty, pri ktorej pracuje. Praxou sa zistilo, že napríklad izolácia z bavlnených vlákien ponorená do minerálneho oleja pri teplote okolo 90 °C môže spoľahlivo fungovať 15 – 20 rokov. V tomto období dochádza k postupnému znehodnocovaniu izolácie, to znamená, že sa zhoršuje jej mechanická pevnosť, elasticita a ďalšie vlastnosti potrebné pre bežnú prevádzku.

Zvýšenie prevádzkovej teploty len o 8-10 °C skracuje dobu opotrebovania tohto typu izolácie na 8-10 rokov (približne 2-krát) a pri prevádzkovej teplote 150 °C začína opotrebovanie po 1,5 mesiaci. Prevádzka pri teplotách okolo 200 °C spôsobí, že táto izolácia bude po niekoľkých hodinách nepoužiteľná.

Strata, ktorá spôsobí zahrievanie izolácie motora, závisí od zaťaženia. Ľahké zaťaženie zvyšuje dobu opotrebovania izolácie, ale vedie k nedostatočnému použitiu materiálov a zvyšuje náklady na motor. Naopak, prevádzka motora pri vysokej záťaži drasticky zníži jeho spoľahlivosť a životnosť a môže byť aj ekonomicky nepraktická.Preto sa prevádzková teplota izolácie a zaťaženie motora, teda jeho menovitý výkon, volia z technických a ekonomických dôvodov tak, aby doba opotrebovania izolácie a životnosť motora pri normálnej prevádzke podmienky sú cca 15-20 rokov.

Použitie izolačných materiálov z anorganických látok (azbest, sľuda, sklo atď.), ktoré majú vyššiu tepelnú odolnosť, môže znížiť hmotnosť a veľkosť motorov a zvýšiť výkon. Tepelnú odolnosť izolačných materiálov však určujú predovšetkým vlastnosti lakov, ktorými je izolácia impregnovaná. Impregnačné kompozície, dokonca aj zo zlúčenín kremíka a kremíka (silikónov), majú relatívne nízku tepelnú odolnosť.

Správny motor na pohon hnaného stroja musí zodpovedať mechanickým vlastnostiam, prevádzkovému režimu stroja a požadovanému výkonu. Pri výbere výkonu motora vychádzajú predovšetkým z jeho ohrevu, respektíve zohrievania jeho izolácie.

Výkon motora sa určí správne, ak sa počas prevádzky teplota ohrevu jeho izolácie priblíži maximálnej prípustnej.Precenenie výkonu motora vedie k zníženiu pracovnej teploty izolácie, nedostatočnému použitiu drahých materiálov, k zníženiu výkonu motora, ak sa teplota jeho izolácie blíži k maximálnej prípustnej hodnote. zvýšenie kapitálových nákladov a zhoršenie energetických charakteristík.

Výkon motora nebude dostatočný na požadovaný výkon, ak prevádzková teplota jeho izolácie prekročí maximálnu povolenú hodnotu, čo môže viesť k neoprávneným investičným nákladom na výmenu motora v dôsledku predčasného opotrebovania izolácie.

V súčasnosti sú striedavé motory veľmi žiadané medzi najmodernejšími výrobnými závodmi. V praxi asynchrónne motory (IM) vykazujú svoju odolnosť a jednoduchosť pri relatívne nízkych nákladoch. Počas prevádzky však môže dôjsť k poškodeniu prvkov motora, čo následne vedie k jeho predčasnému zlyhaniu.

Hlavnými zdrojmi rozvoja zlyhania asynchrónneho motora sú:

• preťaženie alebo prehriatie statora elektromotora 31%;
• zatváranie otáčaním-15%;
• porucha ložiska — 12 %;
• poškodenie vinutia statora alebo izolácie — 11 %;
• nerovnomerná vzduchová medzera medzi statorom a rotorom — 9 %;
• dvojfázová prevádzka elektromotora — 8 %;
• zlomenie alebo uvoľnenie upevnenia tyčí v klietke veveričky - 5%;
• uvoľnenie upevnenia vinutia statora — 4 %;
• nevyváženosť rotora elektromotora — 3 %;
• nesúososť hriadeľa — 2 %.