Vodiče a izolace v elektromotorech

Označení izolace vodičů vinutí - prevence zkratových přerušení. U nízkonapěťových indukčních motorů je otáčkové napětí obvykle několik voltů. Při zapínání a vypínání však dochází ke krátkým napěťovým impulzům, takže izolace musí mít velkou rezervu dielektrické pevnosti. Tlumení v jednom bodě může způsobit elektrické poškození a poškození celé cívky. Průrazné napětí izolace vinutí. dráty by měly mít několik stovek voltů.

Dráty vinutí jsou obvykle vyrobeny z vláken, smaltu a smaltované izolace.

Vláknité materiály na bázi celulózy mají výraznou poréznost a vysokou hygroskopičnost. Pro zvýšení elektrické pevnosti a odolnosti proti vlhkosti je vláknitá izolace impregnována speciálním lakem. Impregnace však nezabrání vlhkosti, pouze sníží rychlost absorpce vlhkosti. Kvůli těmto nevýhodám se v současné době dráty s vláknitou a smaltovanou izolací téměř nepoužívají pro navíjení elektrických strojů.

Dráty používané pro výrobu vinutí elektromotorů

Hlavní typy drátů se smaltovanou izolací používané pro výrobu vinutí různých elektromotorů a elektrické spotřebiče, — Polyvinylacetalové PEV dráty a PETV dráty se zvýšenou tepelnou odolností na polyesterových lacích... Výhoda těchto drátů spočívá v malé tloušťce jejich izolace, což umožňuje zvýšit výplň kanálů elektromotoru. PETV dráty se používají především pro vinutí asynchronních motorů o výkonu do 100 kW.

Živé části musí být také izolovány od ostatních kovových částí elektromotoru. Nejprve potřebujete spolehlivou izolaci vodičů uložených v kanálech statoru a rotoru. K tomuto účelu používejte lakované látky a sklolaminát, což jsou látky na bázi bavlny, hedvábí, nylonu a skleněných vláken impregnovaných lakem. Impregnace zvyšuje mechanickou pevnost a zlepšuje izolační vlastnosti lakovaných tkanin.

Během provozu je izolace vystavena různým faktorům, které ovlivňují její vlastnosti. Je třeba zvážit základní ohřev, zvlhčování, mechanické síly a reaktivní látky v prostředí... Podívejme se na vliv každého z těchto faktorů.

Jak zahřívání ovlivňuje izolační vlastnosti elektromotorů

Proudění proudu drátem je doprovázeno uvolňováním tepla, které zahřívá elektrický stroj. Dalšími zdroji tepla jsou ztráty v oceli statoru a rotoru způsobené působením střídavého magnetického pole a dále mechanické ztráty třením v ložiskách.

Obecně je asi 10 - 15 % veškeré elektrické energie spotřebované sítí nějakým způsobem přeměněno na teplo, což vede ke zvýšení teploty vinutí motoru nad okolní teplotu. S rostoucím zatížením hřídele motoru se zvyšuje proud ve vinutí. Je známo, že množství tepla generovaného ve vodičích je úměrné druhé mocnině proudu, proto přetížení motoru vede ke zvýšení teploty vinutí. Jak to ovlivňuje izolaci?

Přehříváním se mění struktura izolace a drasticky se zhoršují její vlastnosti... Tento proces se nazývá stárnutí... Izolace křehne a její dielektrická pevnost prudce klesá. Na povrchu se objevují mikrotrhlinky, do kterých proniká vlhkost a nečistoty. V budoucnu dochází k poškození a spálení části vinutí. Jak se teplota vinutí zvyšuje, životnost izolace se drasticky snižuje.

Klasifikace elektroizolačních materiálů podle tepelné odolnosti

Elektroizolační materiály používané v elektrických strojích a přístrojích se podle jejich tepelné odolnosti dělí do sedmi tříd. Z toho pět se používá v asynchronních elektromotorech s klecí do 100 kW.

Neimpregnované celulózové, hedvábné a bavlněné vláknité materiály patří do třídy Y (přípustná teplota 90 °C), impregnované celulózové, hedvábné a bavlněné vláknité materiály s drátěnou izolací na bázi olejových a polyamidových laků — do třídy A (přípustná teplota 105 °C ), syntetické organické fólie s drátěnou izolací na bázi polyvinylacetátu, epoxidu, polyesterové pryskyřice - do třídy E (povolená teplota 120°C), materiály na bázi slídy, azbestu a sklolaminátu používané s organickými pojivy a impregnačními hmotami, emaily se zvýšenou teplotou odolnost — do třídy B (přípustná teplota 130 °C), materiály na bázi slídy, azbestu a sklolaminátu používané v kombinaci s anorganickými pojivy a impregnačními hmotami, jakož i další materiály odpovídající této třídě — do třídy F (přípustná teplota 155 °C).

Elektromotory jsou konstruovány tak, aby při jmenovitém výkonu teplota vinutí nepřekročila přípustnou hodnotu... Obvykle je zde malá rezerva ohřevu. Jmenovitý proud tedy odpovídá zahřívání mírně pod limit. Ve výpočtech se předpokládá okolní teplota 40 °C... Pokud je elektromotor provozován za podmínek, kdy je známo, že teplota je vždy nižší než 40 °C, může dojít k jeho přetížení. Hodnotu přetížení lze vypočítat s ohledem na okolní teplotu a tepelné vlastnosti motoru. To lze provést pouze tehdy, pokud je zatížení motoru přísně kontrolováno a můžete si být jisti, že nepřekročí vypočítanou hodnotu.

Jak vlhkost ovlivňuje izolační vlastnosti elektromotorů

Dalším faktorem, který výrazně ovlivňuje životnost izolace, je vliv vlhkosti. Při vysoké vlhkosti vzduchu se na povrchu izolačního materiálu tvoří mokrý film. V tomto případě povrchový odpor izolace prudce klesá. Lokální znečištění přispívá k tvorbě vodního filmu. Přes trhliny a póry proniká vlhkost do izolace a snižuje ji elektrický odpor.

Vodiče izolované vlákny obecně nejsou odolné proti vlhkosti. Jejich odolnost proti vlhkosti se zvyšuje impregnací laky. Smalt a smaltovaná izolace je odolnější vůči vlhkosti.

nutno podotknout, že rychlost vlhčení výrazně závisí na okolní teplotě... Při stejné relativní vlhkosti, ale při vyšší teplotě, vlhne izolace několikanásobně rychleji.

Jak mechanické síly ovlivňují izolační vlastnosti elektromotorů

Mechanické síly ve vinutí vznikají různými tepelnými roztažnostmi jednotlivých částí stroje, vibracemi pláště a při spouštění motoru. Obvykle magnetický obvod ohřívá méně než měděné cívky, jejich koeficienty roztažnosti jsou různé. V důsledku toho se měď při provozním proudu prodlužuje o desetinu milimetru více než ocel. To vytváří mechanické síly uvnitř drážky stroje a pohyb drátů, což způsobuje opotřebení izolace a tvorbu dalších mezer, do kterých proniká vlhkost a prach.

Rozběhové proudy, 6-7krát vyšší než jmenovité, vytvářejí elektrodynamické úsilíúměrné druhé mocnině proudu. Tyto síly působí na cívku a způsobují deformaci a posun jejích jednotlivých částí.Vibrace pláště také způsobují mechanické síly, které snižují pevnost izolace.

Zkoušky motorů na zkušebním stavu ukázaly, že se zvýšeným zrychlením vibrací se může defekt izolace vinutí zvýšit 2,5 až 3krát. Vibrace mohou také způsobit zrychlené opotřebení ložisek. K oscilacím motoru může dojít v důsledku nesouososti hřídele, nerovnoměrného zatížení, nerovnoměrné vzduchové mezery mezi statorem a rotorem a nevyváženosti napětí.

Vliv prachu a chemicky aktivních médií na izolační vlastnosti elektromotorů

Ke zhoršení izolace přispívá i polétavý prach. Pevné částice prachu ničí povrch a usazováním jej kontaminují, což také snižuje elektrickou pevnost. Vzduch průmyslových prostor obsahuje nečistoty chemicky aktivních látek (oxid uhličitý, sirovodík, čpavek atd.). V chemicky agresivním prostředí izolace rychle ztrácí své izolační vlastnosti a kazí se. Oba faktory, které se vzájemně doplňují, výrazně urychlují proces destrukce izolace. Pro zvýšení chemické odolnosti vinutí se u elektromotorů používají speciální impregnační laky.

Komplexní vliv všech faktorů na vinutí elektromotorů

Vinutí motoru je často vystaveno současným účinkům zahřívání, zvlhčování, chemických složek a mechanického zatížení. V závislosti na povaze zatížení motoru, podmínkách prostředí a době provozu se tyto faktory mohou lišit. U strojů s proměnnou zátěží může být dominantním účinkem zahřívání.V elektrických instalacích provozovaných v budovách hospodářských zvířat je pro motor nejnebezpečnější vliv vysoké vlhkosti v kombinaci s parami čpavku.

Lze si představit možnost zkonstruovat takový motor, aby odolal všem těmto nepříznivým faktorům. Takový motor by však byl zjevně příliš drahý, protože by vyžadoval zesílení izolace, výrazné zlepšení její kvality a vytvoření velké rezervy bezpečnosti.

Jednají jinak. Pro zajištění spolehlivého chodu motoru je použit systém opatření k zajištění standardní životnosti. Především díky použití lepších materiálů zlepšují technické vlastnosti motoru a jeho schopnost odolávat působení faktorů, které ničí izolaci. Zlepšit zařízení na ochranu motoru… Konečně poskytují podporu pro včasné odstraňování závad, které mohou v budoucnu vést k haváriím.