Dây điện và cách điện trong động cơ điện

Chỉ định cách điện của dây quấn - ngăn ngừa gián đoạn ngắn mạch. Trong động cơ cảm ứng điện áp thấp, điện áp lần lượt thường là một vài vôn. Tuy nhiên, các xung điện áp ngắn xảy ra khi bật và tắt, do đó lớp cách điện phải có dự trữ độ bền điện môi lớn. Chập điện tại một điểm có thể gây hư hỏng điện và hư hỏng toàn bộ cuộn dây. Điện áp đánh thủng cách điện cuộn dây. dây phải là vài trăm vôn.

Dây quấn thường làm bằng sợi, tráng men và cách điện bằng men.

Vật liệu sợi dựa trên cellulose có độ xốp đáng kể và độ hút ẩm cao. Để tăng độ bền điện và khả năng chống ẩm, lớp cách điện bằng sợi được tẩm một loại vecni đặc biệt. Tuy nhiên, việc ngâm tẩm không ngăn được độ ẩm mà chỉ làm giảm tốc độ hút ẩm. Do những nhược điểm này, dây dẫn có sợi và cách điện tráng men hiện nay hầu như không được sử dụng để quấn máy điện.

Dây dùng để sản xuất cuộn dây của động cơ điện

Các loại dây chính có lớp cách điện tráng men được sử dụng để sản xuất cuộn dây của các loại động cơ điện và thiết bị điện, — dây polyvinyl acetal PEV và dây PETV có khả năng chịu nhiệt cao hơn trên vecni polyester... Ưu điểm của những dây này là độ dày lớp cách điện nhỏ, giúp tăng khả năng lấp đầy các kênh của động cơ điện. Dây PETV chủ yếu được sử dụng cho cuộn dây của động cơ không đồng bộ có công suất lên tới 100 mã lực.

Các bộ phận mang điện cũng phải được cách ly khỏi các bộ phận kim loại khác của động cơ điện. Trước hết, bạn cần cách điện đáng tin cậy của dây dẫn đặt trong kênh stato và rôto. Với mục đích này, sử dụng các loại vải đánh vecni và sợi thủy tinh, là những loại vải làm từ sợi bông, tơ tằm, nylon và sợi thủy tinh được tẩm vecni. Việc ngâm tẩm làm tăng độ bền cơ học và cải thiện tính chất cách nhiệt của vải đánh vecni.

Trong quá trình hoạt động, vật liệu cách nhiệt tiếp xúc với các yếu tố khác nhau ảnh hưởng đến đặc tính của nó. Phải xem xét đến sự gia nhiệt cơ bản, độ ẩm, các lực cơ học và các chất phản ứng trong môi trường... Hãy xem xét ảnh hưởng của từng yếu tố này.

Hệ thống sưởi ảnh hưởng đến tính chất cách điện của động cơ điện như thế nào

Dòng điện chạy qua dây dẫn kèm theo sự tỏa nhiệt làm nóng máy điện. Các nguồn nhiệt khác là tổn thất trong thép stato và rôto do tác động của từ trường xoay chiều, cũng như tổn thất cơ học do ma sát trong ổ trục.

Nói chung, khoảng 10 - 15% tổng năng lượng điện mà mạng tiêu thụ bằng cách nào đó được chuyển thành nhiệt, tạo ra sự tăng nhiệt độ của cuộn dây động cơ so với môi trường xung quanh. Khi tải trên trục động cơ tăng lên, dòng điện trong cuộn dây tăng lên. Được biết, nhiệt lượng sinh ra trong dây dẫn tỷ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, do đó động cơ chạy quá tải dẫn đến nhiệt độ của dây quấn tăng lên. Làm thế nào để điều này ảnh hưởng đến sự cô lập?

Quá nhiệt làm thay đổi cấu trúc của lớp cách điện và làm suy giảm nghiêm trọng các đặc tính của nó... Quá trình này được gọi là lão hóa... Lớp cách điện trở nên giòn và độ bền điện môi của nó giảm mạnh. Các vết nứt nhỏ xuất hiện trên bề mặt, trong đó hơi ẩm và bụi bẩn xâm nhập. Trong tương lai, hư hỏng và cháy một phần của cuộn dây xảy ra. Khi nhiệt độ của cuộn dây tăng lên, tuổi thọ của lớp cách điện bị giảm mạnh.

Phân loại vật liệu cách điện theo khả năng chịu nhiệt

Vật liệu cách điện được sử dụng trong máy móc và thiết bị điện, theo khả năng chịu nhiệt của chúng, được chia thành bảy loại. Trong số này, năm chiếc được sử dụng trong động cơ điện không đồng bộ có lồng sóc lên đến 100 kW.

Vật liệu sợi cellulose, tơ tằm và bông không ngâm tẩm thuộc loại Y (nhiệt độ cho phép 90 ° C), vật liệu sợi cellulose, tơ tằm và bông được ngâm tẩm với lớp cách điện dựa trên dầu và vecni polyamide - lên đến loại A (nhiệt độ cho phép 105 ° C ), màng hữu cơ tổng hợp với dây cách điện dựa trên nhựa polyvinyl axetat, epoxy, polyester - lên đến loại E (nhiệt độ cho phép 120 ° C), vật liệu dựa trên mica, amiăng và sợi thủy tinh được sử dụng với chất kết dính hữu cơ và hợp chất ngâm tẩm, men tăng nhiệt sức đề kháng - lên đến loại B (nhiệt độ cho phép 130 ° C), vật liệu dựa trên mica, amiăng và sợi thủy tinh được sử dụng kết hợp với chất kết dính vô cơ và các hợp chất ngâm tẩm, cũng như các vật liệu khác tương ứng với loại này - lên đến loại F (nhiệt độ cho phép 155 °C).

Động cơ điện được thiết kế sao cho ở công suất định mức, nhiệt độ của các cuộn dây không vượt quá giá trị cho phép... Thường có một lượng dự trữ nhiệt nhỏ. Do đó, dòng điện định mức tương ứng với việc đốt nóng dưới giới hạn một chút. Trong các tính toán, nhiệt độ môi trường được giả định là 40 ° C... Nếu động cơ điện được vận hành trong điều kiện nhiệt độ luôn được biết trước là dưới 40 ° C, nó có thể bị quá tải. Giá trị quá tải có thể được tính toán có tính đến nhiệt độ xung quanh và đặc tính nhiệt của động cơ. Điều này chỉ có thể được thực hiện nếu tải động cơ được kiểm soát chặt chẽ và bạn có thể chắc chắn rằng nó không vượt quá giá trị tính toán.

Độ ẩm ảnh hưởng đến tính chất cách điện của động cơ điện như thế nào

Một yếu tố khác ảnh hưởng đáng kể đến tuổi thọ của vật liệu cách nhiệt là ảnh hưởng của độ ẩm. Ở độ ẩm không khí cao, một lớp màng ẩm hình thành trên bề mặt vật liệu cách nhiệt. Trong trường hợp này, điện trở bề mặt của vật liệu cách nhiệt giảm mạnh. Ô nhiễm cục bộ góp phần hình thành màng nước. Thông qua các vết nứt và lỗ chân lông, độ ẩm xâm nhập vào lớp cách nhiệt, làm giảm nó điện trở.

Dây dẫn cách điện bằng sợi thường không chống ẩm. Khả năng chống ẩm của chúng được tăng lên bằng cách ngâm tẩm vecni. Men và lớp cách nhiệt men có khả năng chống ẩm tốt hơn.

cần lưu ý rằng tốc độ làm ẩm phụ thuộc đáng kể vào nhiệt độ môi trường... Ở cùng độ ẩm tương đối, nhưng ở nhiệt độ cao hơn, lớp cách nhiệt làm ẩm nhanh hơn nhiều lần.

Các lực cơ học ảnh hưởng đến đặc tính cách điện của động cơ điện như thế nào

Các lực cơ học trong cuộn dây phát sinh từ sự giãn nở nhiệt khác nhau của các bộ phận riêng lẻ của máy, rung động của vỏ và khi khởi động động cơ. Thường xuyên mạch từ nóng lên ít hơn cuộn dây đồng, hệ số giãn nở của chúng khác nhau. Kết quả là, đồng ở dòng điện hoạt động kéo dài hơn một phần mười milimét so với thép. Điều này tạo ra các lực cơ học bên trong rãnh của máy và chuyển động của dây dẫn, gây ra sự mài mòn của lớp cách điện và hình thành các khoảng trống bổ sung mà hơi ẩm và bụi xâm nhập.

Dòng điện khởi động, cao gấp 6 - 7 lần so với danh nghĩa, tạo ra nỗ lực điện động lực họctỉ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện. Các lực này tác động lên cuộn dây, gây biến dạng và dịch chuyển các bộ phận riêng lẻ của nó.Rung động vỏ bọc cũng gây ra các lực cơ học làm giảm độ bền của lớp cách điện.

Các thử nghiệm băng ghế dự bị của động cơ đã chỉ ra rằng với gia tốc rung tăng lên, khiếm khuyết cách điện của cuộn dây có thể tăng lên 2,5 - 3 lần. Rung động cũng có thể gây ra sự mài mòn nhanh cho vòng bi. Dao động của động cơ có thể xảy ra do lệch trục, tải không đều, khe hở không khí giữa stato và rôto không đều và mất cân bằng điện áp.

Ảnh hưởng của bụi và môi trường hoạt động hóa học đến đặc tính cách điện của động cơ điện

Bụi trong không khí cũng góp phần làm hỏng lớp cách nhiệt. Các hạt bụi rắn phá hủy bề mặt và lắng xuống, làm nhiễm bẩn bề mặt, điều này cũng làm giảm độ bền điện. Không khí của các cơ sở công nghiệp có chứa tạp chất của các chất hoạt tính hóa học (carbon dioxide, hydro sunfua, amoniac, v.v.). Trong môi trường ăn mòn hóa học, lớp cách nhiệt nhanh chóng mất đi đặc tính cách điện và xuống cấp. Cả hai yếu tố, bổ sung cho nhau, đẩy nhanh đáng kể quá trình phá hủy vật liệu cách nhiệt. Để tăng khả năng chống hóa chất của cuộn dây, các vecni ngâm tẩm đặc biệt được sử dụng trong động cơ điện.

Ảnh hưởng phức tạp của tất cả các yếu tố lên cuộn dây của động cơ điện

Các cuộn dây của động cơ thường chịu tác dụng đồng thời của quá trình nung nóng, làm ẩm, các thành phần hóa học và tải trọng cơ học. Tùy theo tính chất tải trọng của động cơ, điều kiện môi trường và thời gian hoạt động mà các yếu tố này có thể khác nhau. Trong các máy tải thay đổi, sưởi ấm có thể là một hiệu ứng vượt trội.Trong lắp đặt điện hoạt động trong các tòa nhà chăn nuôi, nguy hiểm nhất đối với động cơ là ảnh hưởng của độ ẩm cao kết hợp với hơi amoniac.

Người ta có thể tưởng tượng khả năng thiết kế một động cơ như vậy để chịu được tất cả các yếu tố bất lợi này. Tuy nhiên, một động cơ như vậy rõ ràng là quá đắt, vì nó sẽ yêu cầu tăng cường lớp cách điện, cải thiện đáng kể chất lượng và tạo ra biên độ an toàn lớn.

Họ hành động khác nhau. Để đảm bảo hoạt động đáng tin cậy của động cơ, một hệ thống các biện pháp được sử dụng để đảm bảo tuổi thọ tiêu chuẩn. Trước hết, do sử dụng vật liệu tốt hơn, chúng cải thiện các đặc tính kỹ thuật của động cơ và khả năng chịu tác động của các yếu tố phá hủy lớp cách nhiệt. Cải thiện thiết bị bảo vệ động cơ… Cuối cùng, họ hỗ trợ khắc phục kịp thời các lỗi có thể dẫn đến sự cố trong tương lai.