Ledninger og isolering i elmotorer

Betegnelse af isolering af viklingstråde - forebyggelse af kortslutningsafbrydelser. I lavspændingsinduktionsmotorer er turn-to-turn-spændingen normalt et par volt. Der opstår dog korte spændingsimpulser ved til- og frakobling, så isoleringen skal have en stor reserve af dielektrisk styrke. Dæmpning på et tidspunkt kan forårsage elektrisk skade og beskadigelse af hele spolen. Viklingsisoleringsgennembrudsspænding. ledninger skal være flere hundrede volt.

Vikletråde er normalt lavet af fiber-, emalje- og emaljeisolering.

Fibrøse materialer baseret på cellulose har betydelig porøsitet og høj hygroskopicitet. For at øge den elektriske styrke og modstandsdygtighed over for fugt, er fiberisoleringen imprægneret med en speciel lak. Imprægnering forhindrer dog ikke fugt, den reducerer kun fugtoptagelseshastigheden. På grund af disse ulemper bruges ledninger med fiber- og emaljeisolering i øjeblikket næsten ikke til vikling af elektriske maskiner.

Ledninger, der bruges til fremstilling af viklinger af elektriske motorer

De vigtigste typer ledninger med emaljeisolering, der anvendes til fremstilling af viklinger af forskellige elektriske motorer og elektriske apparater, — polyvinylacetal PEV-ledninger og PETV-ledninger med øget varmebestandighed på polyesterlakker... Fordelen ved disse ledninger ligger i den lille tykkelse af deres isolering, hvilket gør det muligt at øge fyldningen af ​​elmotorens kanaler. PETV-ledninger bruges hovedsageligt til viklinger af asynkronmotorer med en effekt på op til 100 kW.

Strømførende dele skal også være isoleret fra andre metaldele på elmotoren. Først og fremmest har du brug for pålidelig isolering af ledninger lagt i stator- og rotorkanalerne. Brug til dette formål lakerede stoffer og glasfiber, som er stoffer baseret på bomuld, silke, nylon og glasfibre imprægneret med lak. Imprægnering øger den mekaniske styrke og forbedrer isoleringsegenskaberne af lakerede stoffer.

Under drift udsættes isoleringen for forskellige faktorer, der påvirker dens egenskaber. Grundlæggende opvarmning, befugtning, mekaniske kræfter og reaktive stoffer i miljøet skal overvejes... Lad os se på indflydelsen af ​​hver af disse faktorer.

Hvordan opvarmning påvirker elektriske motorers isoleringsegenskaber

Strømmen gennem ledningen ledsages af frigivelse af varme, som opvarmer den elektriske maskine. Andre varmekilder er tab i statoren og rotorstålet forårsaget af påvirkningen af ​​et vekslende magnetfelt, samt mekaniske tab som følge af friktion i lejerne.

Generelt omdannes omkring 10 - 15% af al elektrisk energi, der forbruges af netværket, på en eller anden måde til varme, hvilket skaber en temperaturstigning af motorviklingerne over omgivelserne. Når belastningen på motorakslen stiger, øges strømmen i viklingerne. Det er kendt, at mængden af ​​varme, der genereres i ledningerne, er proportional med kvadratet af strømmen, derfor fører overbelastning af motoren til en stigning i viklingernes temperatur. Hvordan påvirker dette isolation?

Overophedning ændrer strukturen af ​​isoleringen og forringer dens egenskaber drastisk... Denne proces kaldes ældning... Isoleringen bliver skør, og dens dielektriske styrke falder kraftigt. Mikrorevner opstår på overfladen, hvori fugt og snavs trænger ind. I fremtiden opstår der skade og afbrænding af en del af viklingerne. Når temperaturen på viklingerne stiger, reduceres isoleringens levetid drastisk.

Klassificering af elektriske isoleringsmaterialer efter varmemodstand

Elektriske isoleringsmaterialer, der anvendes i elektriske maskiner og apparater, er i henhold til deres varmemodstand opdelt i syv klasser. Heraf bruges fem i asynkrone elmotorer med et bur på op til 100 kW.

Ikke-imprægnerede cellulose-, silke- og bomuldsfibermaterialer tilhører klasse Y (tilladt temperatur 90 °C), imprægneret cellulose, silke- og bomuldsfibermaterialer med trådisolering baseret på olie- og polyamidlak - op til klasse A (tilladt temperatur 105 °C ), syntetiske organiske film med trådisolering baseret på polyvinylacetat, epoxy, polyesterharpikser - op til klasse E (tilladelig temperatur 120 ° C), materialer baseret på glimmer, asbest og glasfiber anvendt med organiske bindemidler og imprægneringsforbindelser, emaljer med øget varme modstand — op til klasse B (tilladelig temperatur 130 ° C), materialer baseret på glimmer, asbest og glasfiber anvendt i kombination med uorganiske bindemidler og imprægneringsforbindelser, samt andre materialer svarende til denne klasse — op til klasse F (tilladt temperatur 155) °C).

Elektriske motorer er designet således, at viklingernes temperatur ved nominel effekt ikke overstiger den tilladte værdi... Normalt er der en lille reserve af opvarmning. Derfor svarer mærkestrømmen til opvarmning lidt under grænsen. I beregningerne er omgivelsestemperaturen antaget at være 40 °C... Hvis elmotoren drives under forhold, hvor temperaturen altid vides at være under 40 °C, kan den blive overbelastet. Overbelastningsværdien kan beregnes under hensyntagen til den omgivende temperatur og motorens termiske egenskaber. Dette kan kun lade sig gøre, hvis motorbelastningen er strengt kontrolleret, og du kan være sikker på, at den ikke overstiger den beregnede værdi.

Hvordan fugt påvirker elektriske motorers isoleringsegenskaber

En anden faktor, der væsentligt påvirker isoleringens levetid, er fugtpåvirkningen. Ved høj luftfugtighed dannes en våd film på overfladen af ​​isoleringsmaterialet. I dette tilfælde falder isoleringens overflademodstand kraftigt. Lokal forurening bidrager til dannelsen af ​​en vandfilm. Gennem revner og porer trænger fugt ind i isoleringen og reducerer den elektrisk modstand.

Fiberisolerede ledere er generelt ikke fugtbestandige. Deres fugtbestandighed øges ved imprægnering med lakker. Emalje- og emaljeisolering er mere modstandsdygtig over for fugt.

det skal bemærkes, at befugtningshastigheden afhænger væsentligt af den omgivende temperatur... Ved samme relative luftfugtighed, men ved en højere temperatur, fugter isoleringen flere gange hurtigere.

Hvordan mekaniske kræfter påvirker elektriske motorers isoleringsegenskaber

Mekaniske kræfter i viklingerne opstår fra forskellige termiske udvidelser af individuelle dele af maskinen, vibrationer af huset og når motoren startes. Som regel magnetisk kredsløb opvarmes mindre end kobberspiraler, deres udvidelseskoefficienter er forskellige. Som følge heraf forlænges kobber ved driftsstrøm med en tiendedel millimeter mere end stål. Dette skaber mekaniske kræfter inde i maskinens rille og bevægelse af ledningerne, hvilket forårsager slid på isoleringen og dannelsen af ​​yderligere mellemrum, hvori fugt og støv trænger ind.

Startstrømme, 6 — 7 gange højere end nominel, skaber elektrodynamiske indsatserproportional med strømmens kvadrat. Disse kræfter virker på spolen og forårsager deformation og forskydning af dens individuelle dele.Husets vibrationer forårsager også mekaniske kræfter, der reducerer isoleringens styrke.

Bænktest af motorer har vist, at med øgede vibrationsaccelerationer kan viklingsisolationsfejlen stige 2,5 - 3 gange. Vibrationer kan også forårsage accelereret slid på lejerne. Motoroscillationer kan forekomme på grund af akselforskydning, ujævn belastning, ujævn stator-til-rotor luftgab og spændingsubalance.

Påvirkning af støv og kemisk aktive medier på elektriske motorers isoleringsegenskaber

Luftbåret støv bidrager også til forringelse af isoleringen. Faste støvpartikler ødelægger overfladen og sætter sig ned, forurener den, hvilket også reducerer den elektriske styrke. Luften i industrilokaler indeholder urenheder af kemisk aktive stoffer (kuldioxid, svovlbrinte, ammoniak osv.). I kemisk aggressive miljøer mister isoleringen hurtigt sine isolerende egenskaber og forringes. Begge faktorer, der supplerer hinanden, fremskynder processen med ødelæggelse af isolering betydeligt. For at øge viklingernes kemiske modstandsdygtighed anvendes specielle imprægneringslakker i elektriske motorer.

Den komplekse virkning af alle faktorer på viklingerne af elektriske motorer

Motorviklinger udsættes ofte for samtidige påvirkninger af opvarmning, befugtning, kemiske komponenter og mekanisk belastning. Afhængigt af arten af ​​motorbelastningen, miljøforhold og driftsvarighed kan disse faktorer variere. I maskiner med variabel belastning kan opvarmning være en dominerende effekt.I elektriske installationer, der opererer i husdyrbygninger, er den farligste for motoren virkningen af ​​høj luftfugtighed i kombination med ammoniakdampe.

Man kan forestille sig muligheden for at designe en sådan motor til at modstå alle disse negative faktorer. Men en sådan motor ville naturligvis være for dyr, da den ville kræve forstærkning af isoleringen, en væsentlig forbedring af dens kvalitet og skabelsen af ​​en stor sikkerhedsmargin.

De handler anderledes. For at sikre pålidelig drift af motoren bruges et system af foranstaltninger til at sikre standardlevetiden. Først og fremmest, på grund af brugen af ​​bedre materialer, forbedrer de motorens tekniske egenskaber og dens evne til at modstå virkningen af ​​faktorer, der ødelægger isoleringen. Forbedre motorbeskyttelsesudstyr… Endelig giver de support til rettidig fejlfinding af fejl, der kan føre til nedbrud i fremtiden.