Провід й ізоляція в електродвигунах

Призначення ізоляції обмотувальних проводів - попередження междувіткових замикань. В асинхронних двигунах низької напруги
междувітковое напруга зазвичай становить кілька вольт. Але при включених і вимкненнях з`являються короткострокові імпульси напруги, тому ізоляція повинна мати великий запас електронної міцності. Виникнення ослаблення в одній точці може викликати
електронний пробій і пошкодження всієї обмотки. Пробивна напруга ізоляції обмотувальних. проводів має становити кілька сотень вольт.

Обмотувальні дроти зазвичай виготовляють з волокнистої, емальволокністой і емалевої ізоляцією.

Волокнисті матеріали на базі целюлози мають значної пористістю і високою гігроскопічністю. Для збільшення електронної міцності і вологостійкості волокнисту ізоляцію просочують особливим лаком. Але просочення не захищає від зволоження, а тільки зменшує швидкість поглинання води. Через ці недоліків дроти з волокнистої і емальволокністой ізоляцією в даний час практично не використовують для обмоток електронних машин.

Провід, що використовуються для виробництва обмоток
електродвигунів

Головні типи проводів з емалевою ізоляцією,
використовувані для виробництва обмоток різних електродвигунів і електронних апаратів,
- полівінілацеталевие дроту ПЕВ й проведення завищеною нагревостойкости ПЕТВ на поліефірних лаках. Гідність цих проводів полягає в маленький товщині їх ізоляції, що дозволяє збільшити наповнення пазів електродвигуна. Для обмоток асинхронних двигунів потужністю до 100 кВт в головному використовують дроти ПЕТВ.

Струмопровідні частини також повинні бути ізольовані від інших
залізних деталей електродвіагателя. Спочатку потрібна надійна
ізоляція проводів, укладених в пазах статора і ротора. Для цієї мети використовують
лакоткани і склотканини, які являють собою тканини на базі бавовняних, шовкових, капронових і скляних волокон, просочених лаком.
Просочення збільшує механічну міцність і покращує ізоляційні характеристики лакотканин.

В період експлуатації ізоляція піддається впливу різних причин, що впливають на її властивості. Головними з них слід вважати
нагрів, зволоження, механічні зусилля і хімічно активні речовини в навколишньому середовищі. Розглянемо вплив кожного з цих причин.

Як нагрів впливає на характеристики ізоляції електродвигунів

Протікання струму по провіднику супроводжується виділенням тепла, яке нагріває електронну машину. Інші джерела тепла
- втрати в сталі статора і ротора, що викликаються дією змінного магнітного поля, також механічні втрати на тертя в підшипниках.

В цілому близько 10 - 15% всієї споживаної з мережі електричної енергії так чи інакше перетворюється в тепло, створюючи перевищення температури обмоток двигуна над навколишнім середовищем. При збільшенні навантаження на валу електродвигуна струм в обмотках зростає. Зрозуміло, що кількість тепла, що виділяється в провідниках, пропорційно квадрату струму, тому перевантаження мотора призводить до зростання температури обмоток. Як це діє на ізоляцію?

Перегрів змінює структуру ізоляції і різко погіршує її характеристики. Цей процес називається
старінням. Ізоляція стає крихкою, її електронна міцність різко знижується. На поверхні з`являються мікротріщини, в які просочується волога і бруд. В майбутньому відбувається пробій і вигоряння частини обмоток.
При збільшенні температури обмоток термін служби ізоляції різко знижується.

Систематизація електроізоляційних матеріалів по
нагревостойкости

Електроізоляційні матеріали, використовувані в електронних машинах і апаратах, на їхню нагрівостійкості
підрозділяють на сім класів. З їх в асинхронних короткозамкнених
електродвигунах потужністю до 100 кВт використовують 5.

непросочені
волокнисті матеріали з целюлози, шовку і бавовняні відносять до класу
Y (допустима температура 90 ° С), просочені волокнисті матеріали з целюлози, шовку і бавовняні з ізоляцією проводів на базі масляних і поліамідних лаків - до класу А (допустима температура 105 ° С), синтетичні органічні плівки з ізоляцією проводів на базі полівінілацетатних, епоксидних , поліефірних смол - до класу Е (допустима температура 120 ° с), матеріали на базі слюди, азбесту і скловолокна, використовувані з органічними зв`язуючими і просочуючих складами, емалі завищеною нагревостойкости - до класу В (допустима емпература 130 ° С), матеріали на базі слюди, азбесту і скловолокна, використовувані в купе з неорганічними єднальними і просочуючих складами, також належні даного класу інші матеріали - до класу F (допустима температура 155 ° С).

Електродвигуни проектують з урахуванням того, щоб при номінальній потужності температура обмоток не перевищувала допустиме значення. Звичайно є маленький запас по нагріванню. Тому номінального струму відповідає нагрів трохи нижче граничної норми.
Температуру середовища при розрахунках приймають рівною 40 ° С. Якщо електронний движок працює в таких умовах, коли температура завжди заздалегідь нижче 40 ° С, його можна перевантажити. Величину перевантаження можна підрахувати з урахуванням температури середовища і термічних параметрів мотора. Так можна поступати виключно в тому випадку, якщо навантаження
електродвигуна строго контролюється і можна бути впевненим, що вона не перевищить розрахункового значення.

Як волога впливає на характеристики ізоляції електродвигунів

Іншим фактором, від якого в значній мірі залежить термін служби ізоляції, є дія води. При підвищеній вологості повітря на поверхні ізоляційного матеріалу утворюється плівка води. Поверхневий опір ізоляції при цьому різко знижується. Утворенню плівки води в великій мірі сприяють місцеві забруднення. Через тріщини і пори волога проникає всередину ізоляції, знижуючи її електричний опір.

Провід з волокнистої ізоляцією, зазвичай, невологостійкі. Їх стійкість до дії води збільшується методом просочування лаками. Емальволокністая і емалева ізоляції більш стійкі до дії води.

Необхідно підкреслити, що швидкість зволоження істотно залежить від температури середовища. За такої відносної вологості, але при більш високій температурі ізоляція зволожується в пару разів швидше.

Як мехніческіе зусилля впливають на характеристики ізоляції
електродвигунів

Механічні зусилля в обмотках з`являються при неоднакових термічних розширеннях окремих частин машини, вібрації корпусу, при запусках двигуна. Зазвичай муздрамтеатр гріється менше, ніж мідь обмотки, їх коефіцієнти розширення різні. В результаті мідь при робочому струмі подовжується більше на десяті частки мм, ніж сталь. Це робить механічні зусилля всередині паза машини і переміщення проводів, що викликає стирання ізоляції і утворення додаткових зазорів, в які просочується волога і пил.

Пускові струми, в 6 - 7 разів перевершують номінальні, роблять електродинамічні зусилля, пропорційні квадрату струму. Ці зусилля діють на обмотку, викликаючи деформацію і зміщення окремих її частин. Вібрація корпусу також викликає механічні зусилля, що знижують міцність ізоляції.

Стендові випробування двигунів показали, що при завищених віброприскоренню дефектність ізоляції обмоток може підвищитися в 2,5 - 3 рази. Вібрація також може бути передумовою прискореного зношування підшипників. Коливання мотора можуть з`являтися через несоосности валів, нерівномірності навантаження -, неоднаковості зазору між статором і ротором і несиметрії напруг.

Вплив пилу і хімічно активних середовищ на характеристики
ізоляції електродвигунів

Зносу ізоляції також сприяє пил, що міститься в повітрі.
Тверді частинки пилу руйнують поверхню і, осідаючи, забруднюють її, ніж також знижують електронну міцність. У повітрі виробничих приміщень знаходяться домішки хімічно активних речовин (вуглекислий газ, сірководень, аміак та ін.). У хімічно агресивних середовищах ізоляція стрімко втрачає свої ізоляційні характеристики і руйнується. 
Обидва ці фактори, доповнюючи один одного, дуже прискорюють процес руйнування ізоляції.
Для збільшення химостойкие обмоток електродвигунів використовують особливі просочувальні лаки.

Комплексне вплив всіх причин на обмотки
електродвигунів

Обмотка двигуна нерідко відчуває на собі одночасне дію нагріву, зволоження, хімічний компонент і механічного впливу. Залежно від характеру навантаження мотора, умов середовища і тривалості роботи дію цих причин може бути різним. В машинах, що працюють зі змінним навантаженням, переважна дія може надати нагрів. В електроустановках, що працюють в тваринницьких приміщеннях, більш небезпечним для мотора виявляється дія підвищеної вологості в купе з парами аміаку.

Можна уявити можливість конструювання такого мотора, який міг би протистояти всім цим несприятливих факторів. Але такий движок, мабуть, був би дуже дорогим, тому що треба було б посилення ізоляції, істотне поліпшення її якості та створення величезного запасу міцності.

Надходять по іншому. Для забезпечення надійної роботи мотора використовують систему заходів, що забезпечують нормативний термін служби. Спочатку за рахунок впровадження більш високоякісних матеріалів покращують технічні характеристики двигуна і його здатність протистояти дії руйнують ізоляцію причин. Покращують засоби захисту двигунів. І, врешті-решт, забезпечують технічне обслуговування для своєчасного усунення дефектів, які в майбутньому можуть привести до катастроф.