Ledningar och isolering i elmotorer

Beteckning på isolering av lindningstrådar - förhindrande av kortslutningsavbrott. I lågspänningsinduktionsmotorer är vrid-till-sväng-spänningen vanligtvis några volt. Korta spänningspulser uppstår dock när man slår på och av, så isoleringen måste ha en stor reserv av dielektrisk styrka. Dämpning vid en punkt kan orsaka elektriska skador och skador på hela spolen. Genombrottsspänning för lindningsisolering. ledningar bör vara flera hundra volt.

Lindningstrådar är vanligtvis gjorda av fiber, emalj och emaljisolering.

Fibrösa material baserade på cellulosa har betydande porositet och hög hygroskopicitet. För att öka den elektriska styrkan och motståndet mot fukt impregneras fiberisoleringen med en speciell lack. Impregnering förhindrar dock inte fukt, den minskar bara graden av fuktupptagning. På grund av dessa nackdelar används ledningar med fiber- och emaljisolering för närvarande nästan inte för lindning av elektriska maskiner.

Ledningar som används för tillverkning av lindningar av elmotorer

De huvudsakliga typerna av ledningar med emaljisolering som används för tillverkning av lindningar av olika elmotorer och elektriska apparater, — polyvinylacetal PEV-trådar och PETV-trådar med ökad värmebeständighet på polyesterlack... Fördelen med dessa trådar ligger i den lilla tjockleken på deras isolering, vilket gör det möjligt att öka fyllningen av elmotorns kanaler. PETV-ledningar används huvudsakligen för lindningarna av asynkronmotorer med en effekt på upp till 100 kW.

Strömförande delar måste också isoleras från andra metalldelar i elmotorn. Först och främst behöver du pålitlig isolering av ledningar som läggs i stator- och rotorkanalerna. Använd för detta ändamål lackerade tyger och glasfiber, som är tyger baserade på bomull, siden, nylon och glasfibrer impregnerade med lack. Impregnering ökar den mekaniska styrkan och förbättrar isoleringsegenskaperna hos lackerade tyger.

Under drift utsätts isoleringen för olika faktorer som påverkar dess egenskaper. Grundläggande uppvärmning, befuktning, mekaniska krafter och reaktiva ämnen i miljön måste beaktas... Låt oss titta på inverkan av var och en av dessa faktorer.

Hur uppvärmning påverkar elektriska motorers isoleringsegenskaper

Strömflödet genom tråden åtföljs av frigöring av värme, vilket värmer upp den elektriska maskinen. Andra värmekällor är förluster i statorn och rotorstålet orsakade av inverkan av ett växelmagnetiskt fält, samt mekaniska förluster på grund av friktion i lagren.

I allmänhet omvandlas cirka 10 - 15 % av all elektrisk energi som förbrukas av nätverket på något sätt till värme, vilket skapar en temperaturökning av motorlindningarna över omgivningen. När belastningen på motoraxeln ökar ökar strömmen i lindningarna. Det är känt att mängden värme som genereras i ledningarna är proportionell mot kvadraten på strömmen, därför leder överbelastning av motorn till en ökning av lindningarnas temperatur. Hur påverkar detta isoleringen?

Överhettning förändrar isoleringens struktur och drastiskt försämrar dess egenskaper... Denna process kallas åldrande... Isoleringen blir skör och dess dielektriska hållfasthet sjunker kraftigt. Mikrosprickor uppstår på ytan, i vilka fukt och smuts tränger in. I framtiden uppstår skador och bränning av en del av lindningarna. När temperaturen på lindningarna ökar minskar isoleringens livslängd drastiskt.

Klassificering av elektriska isoleringsmaterial enligt värmebeständighet

Elektriska isoleringsmaterial som används i elektriska maskiner och apparater, enligt deras värmebeständighet, är indelade i sju klasser. Av dessa används fem i asynkrona elmotorer med en bur på upp till 100 kW.

Oimpregnerad cellulosa, silke och bomullsfibermaterial tillhör klass Y (tillåten temperatur 90 °C), impregnerad cellulosa, silke och bomullsfibermaterial med trådisolering baserad på olje- och polyamidlacker - upp till klass A (tillåten temperatur 105 °C ), syntetiska organiska filmer med trådisolering baserad på polyvinylacetat, epoxi, polyesterhartser - upp till klass E (tillåten temperatur 120 ° C), material baserade på glimmer, asbest och glasfiber som används med organiska bindemedel och impregneringsföreningar, emaljer med ökad värme beständighet — upp till klass B (tillåten temperatur 130°C), material baserade på glimmer, asbest och glasfiber som används i kombination med oorganiska bindemedel och impregneringsföreningar, samt andra material som motsvarar denna klass — upp till klass F (tillåten temperatur 155) °C).

Elmotorer är konstruerade så att vid märkeffekt temperaturen på lindningarna inte överstiger det tillåtna värdet... Vanligtvis finns det en liten reserv av uppvärmning. Därför motsvarar märkströmmen uppvärmning något under gränsen. I beräkningarna antas omgivningstemperaturen vara 40 ° C... Om elmotorn drivs under förhållanden där temperaturen alltid är känd för att vara under 40 ° C, kan den bli överbelastad. Överbelastningsvärdet kan beräknas med hänsyn till omgivningstemperaturen och motorns termiska egenskaper. Detta kan endast göras om motorbelastningen är strikt kontrollerad och du kan vara säker på att den inte överstiger det beräknade värdet.

Hur fukt påverkar elektriska motorers isoleringsegenskaper

En annan faktor som avsevärt påverkar isoleringens livslängd är effekten av fukt. Vid hög luftfuktighet bildas en våt film på ytan av isoleringsmaterialet. I det här fallet sjunker isoleringens ytmotstånd kraftigt. Lokala föroreningar bidrar till bildandet av en vattenfilm. Genom sprickor och porer tränger fukt in i isoleringen och minskar den elektrisk resistans.

Fiberisolerade ledare är i allmänhet inte fuktbeständiga. Deras fuktbeständighet ökas genom impregnering med lacker. Emalj och emaljisolering är mer motståndskraftig mot fukt.

det bör noteras att fuktningshastigheten avsevärt beror på omgivningstemperaturen... Vid samma relativa luftfuktighet, men vid en högre temperatur, fuktar isoleringen flera gånger snabbare.

Hur mekaniska krafter påverkar elektriska motorers isoleringsegenskaper

Mekaniska krafter i lindningarna uppstår från olika termiska expansioner av enskilda delar av maskinen, vibrationer i höljet och när motorn startas. Vanligtvis magnetisk krets värms upp mindre än kopparslingor, deras expansionskoefficienter är olika. Som ett resultat förlängs koppar vid driftström med en tiondels millimeter mer än stål. Detta skapar mekaniska krafter inuti maskinens skåra och rörelse av trådarna, vilket orsakar slitage på isoleringen och bildandet av ytterligare luckor i vilka fukt och damm tränger in.

Startströmmar, 6 — 7 gånger högre än nominellt, skapar elektrodynamiska ansträngningarproportionell mot strömmens kvadrat. Dessa krafter verkar på spolen och orsakar deformation och förskjutning av dess individuella delar.Höljesvibrationer orsakar också mekaniska krafter som minskar styrkan på isoleringen.

Bänktester av motorer har visat att med ökade vibrationsaccelerationer kan lindningsisoleringsdefekten öka 2,5 - 3 gånger. Vibrationer kan också orsaka accelererat lagerslitage. Motoroscillationer kan uppstå på grund av axelfel, ojämn belastning, ojämn luftgap mellan stator och rötor och obalans i spänningen.

Påverkan av damm och kemiskt aktiva medier på elektriska motorers isoleringsegenskaper

Luftburet damm bidrar också till försämring av isoleringen. Fasta dammpartiklar förstör ytan och förorenar den, som sätter sig, vilket också minskar den elektriska styrkan. Luften i industrilokaler innehåller föroreningar av kemiskt aktiva ämnen (koldioxid, vätesulfid, ammoniak, etc.). I kemiskt aggressiva miljöer förlorar isoleringen snabbt sina isolerande egenskaper och försämras. Båda faktorerna, som kompletterar varandra, påskyndar avsevärt processen för förstörelse av isolering. För att öka lindningarnas kemiska motståndskraft används speciella impregneringslacker i elmotorer.

Den komplexa effekten av alla faktorer på lindningarna av elmotorer

Motorlindningar utsätts ofta för samtidiga effekter av uppvärmning, befuktning, kemiska komponenter och mekanisk belastning. Beroende på typen av motorbelastning, miljöförhållanden och drifttid kan dessa faktorer variera. I maskiner med variabel belastning kan uppvärmning vara en dominerande effekt.I elektriska installationer som arbetar i boskapsbyggnader är det farligaste för motorn effekten av hög luftfuktighet i kombination med ammoniakångor.

Man kan föreställa sig möjligheten att konstruera en sådan motor för att motstå alla dessa negativa faktorer. En sådan motor skulle dock uppenbarligen vara för dyr, eftersom den skulle kräva förstärkning av isoleringen, en betydande förbättring av dess kvalitet och skapandet av en stor säkerhetsmarginal.

De agerar annorlunda. För att säkerställa tillförlitlig drift av motorn används ett system av åtgärder för att säkerställa standardlivslängden. Först och främst, på grund av användningen av bättre material, förbättrar de motorns tekniska egenskaper och dess förmåga att motstå verkan av faktorer som förstör isoleringen. Förbättra motorskyddsutrustning… Slutligen ger de stöd för snabb felsökning av fel som kan leda till krascher i framtiden.