Cables i aïllament en motors elèctrics

Designació de l'aïllament dels cables de bobinat: prevenció d'interrupcions de curtcircuit. En els motors d'inducció de baixa tensió, la tensió de volta a volta sol ser d'uns pocs volts. Tanmateix, es produeixen polsos de tensió curts en encendre i apagar, de manera que l'aïllament ha de tenir una gran reserva de rigidesa dielèctrica. L'amortiment en un punt pot causar danys elèctrics i danys a tota la bobina. Tensió de ruptura d'aïllament del bobinat. els cables han de ser de diversos centenars de volts.

Els cables de bobina solen estar fets de fibra, esmalt i aïllament d'esmalt.

Els materials fibrosos a base de cel·lulosa tenen una porositat important i una alta higroscopicitat. Per augmentar la força elèctrica i la resistència a la humitat, l'aïllament de fibra s'impregna amb un vernís especial. Tanmateix, la impregnació no impedeix la humitat, només redueix la taxa d'absorció d'humitat. A causa d'aquests inconvenients, actualment gairebé no s'utilitzen cables amb aïllament de fibra i esmalt per a bobinar màquines elèctriques.

Filferros utilitzats per a la fabricació de bobinats de motors elèctrics

Els principals tipus de cables amb aïllament d'esmalt utilitzats per a la fabricació de bobinatges de diversos motors elèctrics i aparell elèctric, — Filferros PEV de polivinil acetal i cables PETV amb major resistència a la calor sobre vernissos de polièster... L'avantatge d'aquests cables rau en el petit gruix del seu aïllament, que permet augmentar l'ompliment dels canals del motor elèctric. Els cables PETV s'utilitzen principalment per als bobinats de motors asíncrons amb una potència de fins a 100 kW.

Les parts actives també s'han d'aïllar d'altres parts metàl·liques del motor elèctric. En primer lloc, necessiteu un aïllament fiable dels cables col·locats als canals de l'estator i el rotor. Per a això, utilitzeu teixits envernissats i fibra de vidre, que són teixits a base de cotó, seda, niló i fibres de vidre impregnades amb vernís. La impregnació augmenta la resistència mecànica i millora les propietats aïllants dels teixits envernissats.

Durant el funcionament, l'aïllament està exposat a diversos factors que afecten les seves característiques. Cal tenir en compte l'escalfament bàsic, la humidificació, les forces mecàniques i les substàncies reactives de l'entorn... Vegem la influència de cadascun d'aquests factors.

Com afecta la calefacció a les propietats d'aïllament dels motors elèctrics

El flux de corrent a través del cable va acompanyat de l'alliberament de calor, que escalfa la màquina elèctrica. Altres fonts de calor són les pèrdues a l'acer de l'estator i del rotor provocades per l'acció d'un camp magnètic altern, així com les pèrdues mecàniques per fricció dels coixinets.

En general, entre el 10 i el 15% de tota l'energia elèctrica consumida per la xarxa es converteix d'alguna manera en calor, creant un augment de la temperatura dels bobinatges del motor per sobre de l'ambient. A mesura que augmenta la càrrega a l'eix del motor, augmenta el corrent als bobinatges. Se sap que la quantitat de calor generada als cables és proporcional al quadrat del corrent, per tant, la sobrecàrrega del motor comporta un augment de la temperatura dels bobinatges. Com afecta això a l'aïllament?

El sobreescalfament modifica l'estructura de l'aïllament i en deteriora dràsticament les propietats... Aquest procés s'anomena envelliment... L'aïllament es torna trencadís i la seva rigidesa dielèctrica baixa bruscament. A la superfície apareixen microesquerdes, a les quals penetren la humitat i la brutícia. En el futur, es produeixen danys i cremades de part dels bobinatges. A mesura que augmenta la temperatura dels bobinatges, la vida de l'aïllament es redueix dràsticament.

Classificació dels materials aïllants elèctrics segons la resistència a la calor

Els materials aïllants elèctrics utilitzats en màquines i aparells elèctrics, segons la seva resistència a la calor, es divideixen en set classes. D'aquests, cinc s'utilitzen en motors elèctrics asíncrons amb una gàbia de fins a 100 kW.

Els materials fibrosos de cel·lulosa, seda i cotó no impregnats pertanyen a la classe Y (temperatura permesa 90 ° C), materials fibrosos de cel·lulosa, seda i cotó impregnats amb filferro aïllant a base d'oli i vernissos de poliamida — fins a la classe A (temperatura permesa 105 ° C). ), pel·lícules orgàniques sintètiques amb aïllament de filferro a base d'acetat de polivinil, epoxi, resines de polièster - fins a la classe E (temperatura permesa 120 ° C), materials a base de mica, amiant i fibra de vidre utilitzats amb aglomerants orgànics i compostos impregnants, esmalts amb calor augmentat resistència — fins a la classe B (temperatura permesa 130 ° C), materials a base de mica, amiant i fibra de vidre utilitzats en combinació amb aglomerants inorgànics i compostos impregnants, així com altres materials corresponents a aquesta classe — fins a la classe F (temperatura permesa 155 °C).

Els motors elèctrics estan dissenyats perquè a la potència nominal la temperatura dels bobinatges no superi el valor permès... En general, hi ha una petita reserva de calefacció. Per tant, el corrent nominal correspon a un escalfament lleugerament per sota del límit. En els càlculs, s'assumeix que la temperatura ambient és de 40 °C... Si el motor elèctric funciona en condicions en què sempre se sap que la temperatura és inferior a 40 °C, es pot sobrecarregar. El valor de sobrecàrrega es pot calcular tenint en compte la temperatura ambient i les propietats tèrmiques del motor. Això només es pot fer si la càrrega del motor està estrictament controlada i podeu estar segur que no supera el valor calculat.

Com la humitat afecta les propietats d'aïllament dels motors elèctrics

Un altre factor que afecta significativament la vida útil de l'aïllament és l'efecte de la humitat. A alta humitat de l'aire, es forma una pel·lícula humida a la superfície del material aïllant. En aquest cas, la resistència superficial de l'aïllament cau bruscament. La contaminació local contribueix a la formació d'una pel·lícula d'aigua. A través d'esquerdes i porus, la humitat penetra l'aïllament, reduint-lo resistència elèctrica.

Els conductors aïllats de fibra generalment no són resistents a la humitat. La seva resistència a la humitat augmenta amb la impregnació amb vernissos. L'aïllament d'esmalt i esmalt és més resistent a la humitat.

cal tenir en compte que la velocitat d'humitat depèn significativament de la temperatura ambient... A la mateixa humitat relativa, però a una temperatura més alta, l'aïllament s'humiteja diverses vegades més ràpidament.

Com afecten les forces mecàniques les propietats d'aïllament dels motors elèctrics

Les forces mecàniques en els bobinatges sorgeixen de diverses expansions tèrmiques de parts individuals de la màquina, vibracions de la carcassa i quan s'engega el motor. Generalment circuit magnètic s'escalfa menys que les bobines de coure, els seus coeficients d'expansió són diferents. Com a resultat, el coure al corrent de funcionament s'allarga una dècima de mil·límetre més que l'acer. Això crea forces mecàniques dins de la ranura de la màquina i el moviment dels cables, que provoca el desgast de l'aïllament i la formació de buits addicionals en els quals penetren la humitat i la pols.

Es creen corrents d'arrencada, de 6 a 7 vegades superiors al nominal esforços electrodinàmicsproporcional al quadrat del corrent. Aquestes forces actuen sobre la bobina, provocant la deformació i el desplaçament de les seves parts individuals.La vibració de la carcassa també provoca forces mecàniques que redueixen la resistència de l'aïllament.

Les proves de banc de motors han demostrat que amb l'augment de les acceleracions de vibració, el defecte d'aïllament del bobinat pot augmentar entre 2,5 i 3 vegades. La vibració també pot provocar un desgast accelerat dels coixinets. Les oscil·lacions del motor poden produir-se a causa de la desalineació de l'eix, la càrrega desigual, l'entrefer desigual entre l'estator i el rotor i el desequilibri de tensió.

Influència de la pols i els mitjans químicament actius en les propietats d'aïllament dels motors elèctrics

La pols en l'aire també contribueix al deteriorament de l'aïllament. Les partícules sòlides de pols destrueixen la superfície i, assentant-se, la contaminen, fet que també redueix la força elèctrica. L'aire dels locals industrials conté impureses de substàncies químicament actives (diòxid de carboni, sulfur d'hidrogen, amoníac, etc.). En entorns químicament agressius, l'aïllament perd ràpidament les seves propietats aïllants i es deteriora. Tots dos factors, que es complementen, acceleren significativament el procés de destrucció de l'aïllament. Per augmentar la resistència química dels bobinatges, s'utilitzen vernissos impregnants especials als motors elèctrics.

L'efecte complex de tots els factors sobre els bobinatges dels motors elèctrics

Els bobinatges del motor sovint estan sotmesos a efectes simultanis d'escalfament, humidificació, components químics i càrrega mecànica. Depenent de la naturalesa de la càrrega del motor, les condicions ambientals i la durada de l'operació, aquests factors poden variar. En màquines de càrrega variable, la calefacció pot ser un efecte dominant.A les instal·lacions elèctriques que operen en edificis ramaders, el més perillós per al motor és l'efecte d'una humitat elevada en combinació amb vapors d'amoníac.

Es pot imaginar la possibilitat de dissenyar un motor d'aquest tipus per suportar tots aquests factors adversos. No obstant això, un motor així seria òbviament massa car, ja que requeriria un reforç de l'aïllament, una millora important de la seva qualitat i la creació d'un gran marge de seguretat.

Actuen de manera diferent. Per garantir un funcionament fiable del motor, s'utilitza un sistema de mesures per garantir la vida útil estàndard. En primer lloc, gràcies a l'ús de millors materials, milloren les característiques tècniques del motor i la seva capacitat de suportar l'acció de factors que destrueixen l'aïllament. Millora equip de protecció del motor… Finalment, ofereixen suport per a la resolució oportuna de fallades que poden provocar accidents en el futur.