Ledninger og isolasjon i elektriske motorer

Betegnelse på isolasjon av viklingsledninger - forebygging av kortslutningsavbrudd. I lavspente induksjonsmotorer er sving-til-sving-spenningen vanligvis noen få volt. Det oppstår imidlertid korte spenningspulser ved av- og påkobling, så isolasjonen må ha en stor reserve av dielektrisk styrke. Demping på ett punkt kan forårsake elektrisk skade og skade på hele spolen. Viklingsisolasjonsbruddspenning. ledninger skal være flere hundre volt.

Vikletråder er vanligvis laget av fiber, emalje og emaljeisolasjon.

Fibrøse materialer basert på cellulose har betydelig porøsitet og høy hygroskopisitet. For å øke den elektriske styrken og motstanden mot fuktighet, er fiberisolasjonen impregnert med en spesiell lakk. Impregnering forhindrer imidlertid ikke fuktighet, den reduserer bare hastigheten på fuktighetsabsorpsjon. På grunn av disse ulempene brukes ledninger med fiber- og emaljeisolasjon foreløpig nesten ikke til vikling av elektriske maskiner.

Ledninger som brukes til fremstilling av viklinger av elektriske motorer

De viktigste typer ledninger med emalje isolasjon brukes til fremstilling av viklinger av ulike elektriske motorer og elektriske apparater, — polyvinylacetal PEV-ledninger og PETV-ledninger med økt varmebestandighet på polyesterlakk... Fordelen med disse ledningene ligger i den lille tykkelsen på isolasjonen, som gjør det mulig å øke fyllingen av kanalene til den elektriske motoren. PETV-ledninger brukes hovedsakelig til viklinger av asynkronmotorer med en effekt på opptil 100 kW.

Spennende deler må også isoleres fra andre metalldeler på den elektriske motoren. Først av alt trenger du pålitelig isolasjon av ledninger lagt i stator- og rotorkanalene. Til dette formålet, bruk lakkerte stoffer og glassfiber, som er stoffer basert på bomull, silke, nylon og glassfiber impregnert med lakk. Impregnering øker den mekaniske styrken og forbedrer isolasjonsegenskapene til lakkerte stoffer.

Under drift blir isolasjonen utsatt for ulike faktorer som påvirker dens egenskaper. Grunnleggende oppvarming, fukting, mekaniske krefter og reaktive stoffer i miljøet må vurderes... La oss se på påvirkningen av hver av disse faktorene.

Hvordan oppvarming påvirker isolasjonsegenskapene til elektriske motorer

Strømmen gjennom ledningen er ledsaget av frigjøring av varme, som varmer opp den elektriske maskinen. Andre varmekilder er tap i statoren og rotorstålet forårsaket av virkningen av et vekslende magnetfelt, samt mekaniske tap på grunn av friksjon i lagrene.

Generelt blir omtrent 10 - 15 % av all elektrisk energi som forbrukes av nettverket på en eller annen måte omdannet til varme, noe som skaper en temperaturøkning av motorviklingene over omgivelsene. Når belastningen på motorakselen øker, øker strømmen i viklingene. Det er kjent at mengden varme som genereres i ledningene er proporsjonal med kvadratet av strømmen, derfor fører overbelastning av motoren til en økning i temperaturen på viklingene. Hvordan påvirker dette isolasjonen?

Overoppheting endrer strukturen til isolasjonen og forringer dens egenskaper drastisk... Denne prosessen kalles aldring... Isolasjonen blir sprø og dens dielektriske styrke synker kraftig. Mikrosprekker oppstår på overflaten, som fuktighet og smuss trenger inn i. I fremtiden oppstår skade og brenning av en del av viklingene. Når temperaturen på viklingene øker, reduseres levetiden til isolasjonen drastisk.

Klassifisering av elektriske isolasjonsmaterialer i henhold til varmebestandighet

Elektriske isolasjonsmaterialer som brukes i elektriske maskiner og apparater, i henhold til deres varmebestandighet, er delt inn i syv klasser. Av disse brukes fem i asynkrone elektriske motorer med et bur på opptil 100 kW.

Ikke-impregnerte cellulose-, silke- og bomullsfibermaterialer tilhører klasse Y (tillatt temperatur 90 °C), impregnert cellulose, silke- og bomullsfibermaterialer med trådisolasjon basert på olje- og polyamidlakk - opp til klasse A (tillatt temperatur 105 °C ), syntetiske organiske filmer med trådisolasjon basert på polyvinylacetat, epoksy, polyesterharpiks - opp til klasse E (tillatt temperatur 120 ° C), materialer basert på glimmer, asbest og glassfiber brukt med organiske bindemidler og impregneringsforbindelser, emaljer med økt varme motstand — opp til klasse B (tillatt temperatur 130 ° C), materialer basert på glimmer, asbest og glassfiber brukt i kombinasjon med uorganiske bindemidler og impregneringsforbindelser, samt andre materialer som tilsvarer denne klassen — opp til klasse F (tillatt temperatur 155) °C).

Elektriske motorer er utformet slik at ved nominell effekt ikke overstiger temperaturen på viklingene den tillatte verdien... Vanligvis er det en liten reserve av oppvarming. Derfor tilsvarer merkestrømmen oppvarming litt under grensen. I beregningene er omgivelsestemperaturen antatt å være 40 °C... Hvis elmotoren drives under forhold hvor temperaturen alltid er kjent for å være under 40 °C, kan den bli overbelastet. Overbelastningsverdien kan beregnes under hensyntagen til omgivelsestemperaturen og de termiske egenskapene til motoren. Dette kan bare gjøres hvis motorbelastningen er strengt kontrollert og du kan være sikker på at den ikke overstiger den beregnede verdien.

Hvordan fuktighet påvirker isolasjonsegenskapene til elektriske motorer

En annen faktor som i betydelig grad påvirker isolasjonens levetid er effekten av fuktighet. Ved høy luftfuktighet dannes det en våt film på overflaten av isolasjonsmaterialet. I dette tilfellet synker overflatemotstanden til isolasjonen kraftig. Lokal forurensning bidrar til dannelsen av en vannfilm. Gjennom sprekker og porer trenger fuktighet inn i isolasjonen og reduserer den elektrisk motstand.

Fiberisolerte ledere er generelt ikke fuktbestandige. Deres fuktighetsbestandighet økes ved impregnering med lakk. Emalje og emalje isolasjon er mer motstandsdyktig mot fuktighet.

det skal bemerkes at fukthastigheten avhenger betydelig av omgivelsestemperaturen... Ved samme relative fuktighet, men ved høyere temperatur, fuktes isolasjonen flere ganger raskere.

Hvordan mekaniske krefter påvirker isolasjonsegenskapene til elektriske motorer

Mekaniske krefter i viklingene oppstår fra ulike termiske utvidelser av individuelle deler av maskinen, vibrasjon av foringsrøret og når motoren startes. Som oftest magnetisk krets varmes opp mindre enn kobberspiraler, deres ekspansjonskoeffisienter er forskjellige. Som et resultat forlenges kobber ved driftsstrøm med en tiendedel av en millimeter mer enn stål. Dette skaper mekaniske krefter inne i maskinens spor og bevegelse av ledningene, noe som forårsaker slitasje på isolasjonen og dannelse av ytterligere hull som fuktighet og støv trenger inn i.

Startstrømmer, 6 - 7 ganger høyere enn nominell, skaper elektrodynamisk innsatsproporsjonal med kvadratet av strømmen. Disse kreftene virker på spolen, og forårsaker deformasjon og forskyvning av dens individuelle deler.Vibrasjoner i kabinettet forårsaker også mekaniske krefter som reduserer isolasjonens styrke.

Benketester av motorer har vist at med økte vibrasjonsakselerasjoner kan viklingsisolasjonsfeilen øke 2,5 - 3 ganger. Vibrasjoner kan også forårsake akselerert lagerslitasje. Motoroscillasjoner kan oppstå på grunn av akselfeil, ujevn belastning, ujevn stator-til-rotor luftgap og spenningsubalanse.

Påvirkning av støv og kjemisk aktive medier på isolasjonsegenskapene til elektriske motorer

Luftbåren støv bidrar også til forringelse av isolasjonen. Faste støvpartikler ødelegger overflaten og setter seg ned, forurenser den, noe som også reduserer elektrisk styrke. Luften i industrilokaler inneholder urenheter av kjemisk aktive stoffer (karbondioksid, hydrogensulfid, ammoniakk, etc.). I kjemisk aggressive miljøer mister isolasjonen raskt sine isolerende egenskaper og forringes. Begge faktorene, som utfyller hverandre, fremskynder prosessen med ødeleggelse av isolasjon betydelig. For å øke den kjemiske motstanden til viklingene, brukes spesielle impregneringslakker i elektriske motorer.

Den komplekse effekten av alle faktorer på viklingene til elektriske motorer

Motorviklinger utsettes ofte for samtidige effekter av oppvarming, fukting, kjemiske komponenter og mekanisk belastning. Disse faktorene kan variere, avhengig av motorbelastningen, miljøforholdene og varigheten av driften. I maskiner med variabel belastning kan oppvarming være en dominerende effekt.I elektriske installasjoner som opererer i husdyrbygninger, er den farligste for motoren effekten av høy luftfuktighet i kombinasjon med ammoniakkdamp.

Man kan forestille seg muligheten for å designe en slik motor for å tåle alle disse ugunstige faktorene. Imidlertid vil en slik motor åpenbart være for dyr, da den vil kreve forsterkning av isolasjonen, en betydelig forbedring av kvaliteten og opprettelsen av en stor sikkerhetsmargin.

De opptrer annerledes. For å sikre pålitelig drift av motoren, brukes et system av tiltak for å sikre standard levetid. Først av alt, på grunn av bruken av bedre materialer, forbedrer de de tekniske egenskapene til motoren og dens evne til å motstå virkningen av faktorer som ødelegger isolasjonen. Forbedre motorvernutstyr… Til slutt gir de støtte for rettidig feilsøking av feil som kan føre til krasj i fremtiden.