Проводници и изолация в електродвигатели

Назначаване на изолация на проводници за навиване — предотвратяване на прекъсвания на късо съединение. В асинхронни двигатели с ниско напрежение напрежение от завой до завой обикновено е няколко волта. При включване и изключване обаче се появяват краткотрайни импулси на напрежение, така че изолацията трябва да има голям запас от диелектрична якост. Затихването в един момент може да причини електрическа повреда и повреда на цялата намотка. Пробивно напрежение на изолацията на намотката. проводници трябва да бъде няколкостотин волта.

Навиващи проводници обикновено направени с влакна, емайл и емайлова изолация.

Влакнести материали на базата на целулоза имат значителна порьозност и висока хигроскопичност. За да се увеличи електрическата якост и устойчивостта на влага, изолацията от влакна се импрегнира със специален лак. Импрегнирането обаче не предотвратява влагата, а само намалява скоростта на абсорбция на влага. Поради тези недостатъци, проводниците с изолация от влакна и емайл в момента почти не се използват за навиване на електрически машини.

Проводници, използвани за производството на намотки на електродвигатели

Основните видове проводници с емайлова изолацияизползвани за производството на намотки на различни електродвигатели и електрически уреди, — поливинилацетал PEV проводници и PETV проводници с повишена топлоустойчивост върху полиестерни лакове… Предимството на тези проводници се крие в малката дебелина на изолацията им, което прави възможно увеличаването на запълването на каналите на електродвигателя. За намотките на асинхронни двигатели с мощност до 100 kW се използват основно PETV проводници.

Частите под напрежение също трябва да бъдат изолирани от други метални части на електродвигателя. На първо място, имате нужда от надежден изолация на проводнициположени в каналите на статора и ротора. За тази цел използвайте лакирани тъкани и фибростъкло, които са материи на база памук, коприна, найлон и стъклени влакна, импрегнирани с лак. Импрегниране увеличава механичната якост и подобрява изолационни свойства на лакирани тъкани.

По време на работа изолацията е изложена на различни фактори, които влияят върху нейните характеристики. Трябва да се имат предвид основните нагряване, овлажняване, механични сили и реактивни вещества в околната среда… Нека разгледаме влиянието на всеки от тези фактори.

Как отоплението влияе върху изолационните свойства на електродвигателите

Потокът на ток през проводника е придружен от отделяне на топлина, която загрява електрическата машина. Други източници на топлина са загубите в статора и роторната стомана, причинени от действието на променливо магнитно поле, както и механични загуби, дължащи се на триене в лагерите.

Като цяло около 10 — 15% от цялата електрическа енергия, консумирана от мрежата, по някакъв начин се превръща в топлина, създавайки превишаване на температурата на намотките на двигателя над околната среда. С увеличаването на натоварването на вала на двигателя, токът в намотките се увеличава. Известно е, че количеството топлина, генерирано в проводниците, е пропорционално на квадрата на тока, поради което претоварването на двигателя води до повишаване на температурата на намотките. Как това се отразява на изолацията?

Прегряването променя структурата на изолацията и драстично влошава нейните свойства… Този процес се нарича стареене… Изолацията става крехка и нейната диелектрична якост рязко пада. На повърхността се появяват микропукнатини, в които прониква влага и мръсотия. В бъдеще възниква повреда и изгаряне на част от намотките. С повишаване на температурата на намотките животът на изолацията се намалява драстично.

Класификация на електрически изолационни материали по устойчивост на топлина

Електрическите изолационни материали, използвани в електрическите машини и апарати, според тяхната топлоустойчивост, са разделени на седем класа. От тях пет се използват в асинхронни електрически двигатели с клетка с мощност до 100 kW.

Неимпрегнираните влакнести материали от целулоза, коприна и памук принадлежат към класа Y (допустима температура 90 ° C), импрегнирани влакнести материали от целулоза, коприна и памук с изолация от тел на базата на маслени и полиамидни лакове — до клас А (допустима температура 105 ° C), синтетични органични филми с изолация от тел на базата на поливинилацетат, епоксидни, полиестерни смоли — до клас E (допустима температура 120 ° C), материали на база слюда, азбест и фибростъкло, използвани с органични свързващи вещества и импрегниращи съединения, емайли с повишена топлоустойчивост — до клас B (допустима температура 130 ° C), материали на база слюда, азбест и фибростъкло, използвани в комбинация с неорганични свързващи вещества и импрегниращи съединения, както и други материали, съответстващи на този клас — до клас F (допустима температура 155 ° C).

Електрическите двигатели са проектирани с оглед на при номинална мощност температурата на намотките не надвишава допустимата стойност… Обикновено има малък запас на отопление. Следователно номиналният ток съответства на загряване малко под границата. При изчисленията се приема, че температурата на околната среда е 40 ° C… Ако електродвигателят работи при условия, при които винаги е известно, че температурата е под 40 ° C, той може да бъде претоварен. Стойността на претоварване може да бъде изчислена, като се вземат предвид температурата на околната среда и топлинните свойства на двигателя. Това може да стане само ако натоварването на двигателя е строго контролирано и можете да сте сигурни, че не надвишава изчислената стойност.

Как влагата влияе върху изолационните свойства на електродвигателите

Друг фактор, който влияе значително върху живота на изолацията, е ефектът от влагата. При висока влажност на въздуха върху повърхността на изолационния материал се образува влажен филм. В този случай повърхностното съпротивление на изолацията рязко спада. Местното замърсяване допринася за образуването на воден филм. Чрез пукнатини и пори влагата прониква в изолацията, намалявайки я електрическо съпротивление.

Проводниците с изолация от влакна обикновено не са устойчиви на влага. Тяхната устойчивост на влага се увеличава чрез импрегниране с лакове. Изолацията на емайла и емайла е по -устойчива на влага.

трябва да бъде отбелязано че скоростта на овлажняване зависи значително от температурата на околната среда… При същата относителна влажност, но при по -висока температура, изолацията се овлажнява няколко пъти по -бързо.

Как механичните сили влияят върху изолационните свойства на електродвигателите

Механичните сили в намотките възникват при различни термични разширения на отделни части на машината, вибрации на корпуса и при стартиране на двигателя. Обикновено магнитна верига загрява по -малко от медните намотки, коефициентите им на разширение са различни. В резултат на това медта при работен ток се удължава повече с десети от милиметъра от стоманата. Това създава механични сили вътре в жлеба на машината и движение на проводниците, което причинява износване на изолацията и образуване на допълнителни празнини, в които прониква влага и прах.

Стартови токове, 6 — 7 пъти по -високи от номиналните, създават електродинамични усилияпропорционално на квадрата на тока. Тези сили действат върху намотката, причинявайки деформация и изместване на отделните й части. Вибрацията на корпуса също причинява механични сили, които намаляват здравината на изолацията.

Стендовите тестове на двигатели показаха, че с повишени вибрационни ускорения дефектът на изолацията на намотката може да се увеличи 2,5 — 3 пъти. Вибрациите също могат да причинят ускорено износване на лагерите. Колебанията на двигателя могат да възникнат поради разминаване на вала, неравномерно натоварване, неравномерна въздушна междина между статора и ротора и дисбаланс на напрежението.

Влияние на праха и химически активните среди върху изолационните свойства на електродвигателите

Въздушният прах също допринася за влошаване на изолацията. Твърдите прахови частици разрушават повърхността и, утаявайки се, я замърсяват, което също намалява електрическата якост. Въздухът на промишлени помещения съдържа примеси от химически активни вещества (въглероден диоксид, сероводород, амоняк и др.). В химически агресивни среди изолацията бързо губи изолационните си свойства и се влошава. И двата фактора, взаимно се допълват, значително ускоряват процеса на разрушаване на изолацията. За да се увеличи химическата устойчивост на намотките използват се електродвигатели специални импрегниращи лакове.

Комплексният ефект на всички фактори върху намотките на електродвигатели

Намотките на двигателя често са подложени на едновременно въздействие на нагряване, овлажняване, химически компоненти и механично натоварване. В зависимост от естеството на натоварването на двигателя, условията на околната среда и продължителността на работа, тези фактори могат да варират. При машини, работещи с променлив товар, отоплението може да бъде доминиращ ефект. В електрическите инсталации, работещи в сгради за добитък, най -опасно за двигателя е действието на висока влажност в комбинация с амонячни пари.

Човек може да си представи възможността да се проектира такъв двигател, който да издържи на всички тези неблагоприятни фактори. Обаче такъв двигател очевидно би бил твърде скъп, тъй като би изисквал подсилване на изолацията, значително подобрение в качеството му и създаване на голяма граница на безопасност.

Те действат по различен начин. За да се осигури надеждна работа на двигателя, се използва система от мерки за осигуряване на стандартния експлоатационен живот. На първо място, поради използването на по -качествени материали, те подобряват техническите характеристики на двигателя и способността му да издържа на действието на фактори, разрушаващи изолацията. Подобрете оборудване за защита на двигателя… И накрая, те осигуряват поддръжка за навременно отстраняване на неизправности, които могат да доведат до аварии в бъдеще.