Как изоляция обмотки влияет на срок службы электродвигателя.

Как изоляция обмотки влияет на срок службы электродвигателя ? Все, кто сталкивается с работой электрических машин, как правило, заботятся о продлении их срока службы. Электродвигатель любого типа во время работы обязательно нагревается. Давно известно, что рост температуры нагрева изоляции выше допустимого значения, приводит к сокращению срока эксплуатации электродвигателя, кроме того, является индикатором его состояния. Например, когда температура поднимается выше предельно допустимой величины на 10 С, то время безотказной работы изоляционного материала уменьшается почти на 50%. Допускается нагрев обмоток электродвигателя в зависимости от класса изоляции. Рассмотрим подробнее вопросы, связанные с влиянием изоляции обмотки на сроки эксплуатации электродвигателя. Об изоляции Как отмечалось ранее, к изменениям температуры особенно чувствительна обмотка, которая намотана изолированным проводом. Поэтому от состояния изоляции больше всего зависит срок службы электродвигателя. По табличке, закреплённой на статоре, можно определить класс изоляции, который зависит от качества изоляционного материала.

Все материалы по стойкости к нагреву сгруппированы в семь классов.

В электроприводах используется четыре класса:

• А покрытие провода из шёлковых и хлопчатобумажных тканей, пропитанные жидким диэлектриком. Температурная устойчивость 105 С; • Е покрытие провода из органической эмали и синтетической плёнки. Температурная устойчивость 120 С; • В покрытие провода стекловолокном, асбестом, слюдой. Температурная устойчивость 130 С; • F покрытие провода стекловолокном, асбестом, слюдой, пропитанные синтетическими веществами с диэлектриком. Температурная устойчивость 155 С. Если не превышается допустимая устойчивость по температуре изоляционного материала, то он служит более 20 лет. Факторы, влияющие на изоляцию обмотки На состояние изоляции обмотки электродвигателя влияют многие факторы. Прежде всего, они сокращают время старения изоляции, а значит, уменьшают срок службы двигателя, заложенный производителем. Наиболее известные такие факторы. 1. Нагрузка. Электрическая машина нагревается током, протекающим по проводам обмотки. Подсчитано, что до 15% электроэнергии, поступающей из сети, превращается в тепловую энергию. Изменение нагрузки на валу влияет на величину тока в обмотках. Таким образом, в случае перегрузки возрастает температура обмоток статора. У электродвигателя номинальное значение мощности определяется при условии, что окружающая температура +40 С. Когда температура меньше этого значения, то допускается длительная нагрузка больше, чем номинальная. А вот при большем значении температуры допускается длительная нагрузка только меньше номинальной. Как правило, нагрев изоляции зависит от состояния нагрузки. Если нагрузка маленькая, то двигатель служит долго, но при этом не полностью используется ресурс. А при большой нагрузке срок его службы сокращается в несколько раз. У правильно подобранного двигателя температура нагрева изоляции приближается к предельной величине, но не превышает её. Для защиты от перегрузок, а значит, для сохранения обмоток применяются специальные устройства, которые отключают двигатель от питающей сети с определённой задержкой. Например, при маленькой перегрузке задержка больше, чем при большой перегрузке. Устройством для защиты бывают: электромагнитное реле, тепловое реле, автоматический тепловой выключатель. 2. Влага. При высокой влажности окружающей среды на поверхности изоляции обмоток образуется водяная плёнка. Через поры она попадает на поверхность обмоточного провода и снижает сопротивление изоляции. Маркировка электродвигателей, связанная с влиянием окружающей среды, имеет показатель защиты от проникновения воды, состоящий из цифр от «0» до «8». Если в маркировке «0» обозначает отсутствие защиты, то «8» говорит о высокой герметичности, позволяющей работать даже в погружённом состоянии. Для защиты проводов применяются различные способы, например, пропитка лаком. Важно отметить, что температура окружающего воздуха существенно влияет на скорость увлажнения обмоток, поэтому в помещениях с одинаковой влажностью изоляция обмоток более высокая у двигателя, работающего в помещении с более высокой температурой. 3. Силовые давления. Различные силовые воздействия на обмотку приводят к её разрушению или к снижению электрических параметров. Наиболее существенные такие виды воздействий: • расширения конструктивных элементов обмотки и электротехническая сталь статора нагреваются по-разному, так как имеют различные параметры расширения. В экстремальных условиях работы двигателя медные провода обмотки удлиняются больше, чем стальная конструкция. В этом случае обмотки смещаются в пазах статора, а поэтому происходит стирание верхнего слоя изоляции. После остановки двигателя обмоточные провода остывают, и образуются зазоры, через которые попадает пыль и влага; • вибрации статора колебания корпуса не только разрушают подшипники, но и снижают до трёх раз прочность изоляции. Как правило, вибрации вызывается несколькими причинами: неправильная центровка с исполнительным механизмом, разрушение соединительной муфты, неустойчивость фундаментальной рамы, разбалансировка ротора, ослабление крепления отдельных деталей и другие; • пусковой ток кратковременный бросок тока, который в семь раз выше номинального значения. В это время появляются электромагнитные давления, которые прямо пропорциональные квадрату величины пускового тока. Повышенное давление оказывает разрушающее воздействие на обмотку, в результате чего смещаются и деформируются отдельные витки. Силовые воздействия чаще всего приводят к коротким замыканиям между витками и между одной фазой и корпусом. Эффективной защитой считаются плавкие предохранители и быстродействующие автоматические выключатели. 4. Пыль и химически активная среда. В окружающем воздухе всегда присутствует пыль с различной концентрацией. Из-за воздействия твёрдых компонентов пыли появляются трещины на покрытии обмоток, поэтому понижается уровень электрического пробоя. Очень часто в помещениях с промышленными двигателями существует среда из активных химических газов. Попадая на обмотку, эти вещества снижают её изоляционные качества и повышают угрозу межвиткового замыкания. Все электродвигатели в зависимости от степени защиты имеют соответствующую маркировку. Кроме латинских букв «IP», для защиты от посторонних частиц используются цифры от «0» до «6».

В закрытых моделях (IP44, IP54) обмотки отделены специальной оболочкой от попадания крупной пыли и волокон. В пылезащищённых моделях (IP65, IP66) размещается уплотнённая оболочка, которая защищает от попадания мелкой пыли. Перед выбором электродвигателя по степени защиты, прежде всего, учитываются условия его использования. Одновременное воздействие пыли и химической среды ускоряет износ изоляции. Чтобы повысить химическую стойкость обмоток, провода пропитываются специальными лаками. 5. Комплексные виды факторов. Как правило, на обмотку двигателя воздействуют одновременно все рассмотренные ранее факторы. От характера работы зависит их разрушающее действие. Например, в двигателях с изменяющейся нагрузкой преобладает нагрев, а в помещении животноводческого комплекса разрушающее действие оказывает высокая влажность и пары аммиака. Экономически невыгодно создавать двигатель, в котором предусмотрена защита от всех неблагоприятных факторов. Поэтому обеспечить надёжную работу электродвигателя помогает система мероприятий: • для обмоток используются провода с высоким качеством изоляции. Современные материалы позволяют защитить электрическую машину от большинства разрушающих факторов; • применяются более надёжные и совершенные варианты защиты; • выполняются периодические технические осмотры, которые позволяют выявлять нарушения в работе двигателя на ранних стадиях, что считается надёжной защитой от серьёзных поломок. Итак, контроль состояния обмотки позволяет влиять на срок службы электродвигателя. Достаточно своевременного профилактического осмотра, чтобы определить температурные параметры, а значит, не допустить длительных простоев оборудования.