Điều gì quyết định tuổi thọ của động cơ điện

Động cơ truyền động hoạt động ở chế độ động cơ và phanh, chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học hoặc ngược lại, năng lượng cơ học thành năng lượng điện. Việc chuyển đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác đi kèm với những tổn thất không thể tránh khỏi, cuối cùng biến thành nhiệt.

Một phần nhiệt tỏa ra môi trường và phần còn lại khiến nhiệt độ của động cơ tăng cao hơn nhiệt độ môi trường (để biết thêm chi tiết, xem tại đây — Làm nóng và làm mát động cơ điện).

Các vật liệu được sử dụng để chế tạo động cơ điện (thép, đồng, nhôm, vật liệu cách điện) có các tính chất vật lý khác nhau thay đổi theo nhiệt độ.

Vật liệu cách nhiệt nhạy cảm nhất với nhiệt và có khả năng chịu nhiệt thấp nhất so với các vật liệu khác được sử dụng trong động cơ.Do đó, độ tin cậy của động cơ, các đặc tính kỹ thuật và kinh tế của nó và công suất định mức được xác định bằng cách làm nóng các vật liệu được sử dụng để cách điện cuộn dây.

Tuổi thọ của lớp cách điện của động cơ điện phụ thuộc vào chất lượng của vật liệu cách nhiệt và nhiệt độ mà nó hoạt động. Thực tế đã chứng minh rằng, ví dụ, vật liệu cách nhiệt bằng sợi bông ngâm trong dầu khoáng ở nhiệt độ khoảng 90 ° C có thể hoạt động đáng tin cậy trong 15 - 20 năm. Trong giai đoạn này, lớp cách nhiệt bị suy giảm dần, nghĩa là độ bền cơ học, độ đàn hồi và các đặc tính khác cần thiết cho hoạt động bình thường của nó bị suy giảm.

Việc tăng nhiệt độ vận hành chỉ 8-10 ° C giúp giảm thời gian mài mòn của loại vật liệu cách nhiệt này xuống còn 8-10 năm (khoảng 2 lần) và ở nhiệt độ vận hành 150 ° C, sự mài mòn bắt đầu sau 1,5 tháng. Hoạt động ở nhiệt độ khoảng 200°C sẽ khiến lớp cách nhiệt này không sử dụng được sau vài giờ.

Tổn thất làm nóng lớp cách điện của động cơ phụ thuộc vào tải. Tải nhẹ làm tăng thời gian mài mòn của lớp cách điện, nhưng dẫn đến sử dụng không đủ vật liệu và tăng giá thành động cơ. Ngược lại, vận hành động cơ ở mức tải cao sẽ làm giảm đáng kể độ tin cậy và tuổi thọ của động cơ, đồng thời có thể không thực tế về mặt kinh tế.Do đó, nhiệt độ làm việc của lớp cách điện và tải của động cơ, tức là công suất định mức của nó, được chọn vì lý do kinh tế và kỹ thuật sao cho thời gian hao mòn của lớp cách điện và tuổi thọ của động cơ trong điều kiện vận hành bình thường điều kiện là khoảng 15-20 năm.

Việc sử dụng các vật liệu cách nhiệt từ chất vô cơ (amiang, mica, thủy tinh…) có khả năng chịu nhiệt cao hơn có thể làm giảm trọng lượng, kích thước của động cơ và tăng công suất. Tuy nhiên, khả năng chịu nhiệt của vật liệu cách điện chủ yếu được xác định bởi các đặc tính của vecni mà vật liệu cách nhiệt được ngâm tẩm. Các chế phẩm ngâm tẩm, thậm chí từ các hợp chất silicon silic (silicon), có khả năng chịu nhiệt tương đối thấp.

Động cơ phù hợp để dẫn động máy được điều khiển phải phù hợp với đặc tính cơ, chế độ vận hành của máy và công suất yêu cầu. Khi chọn công suất của động cơ, chúng chủ yếu tiến hành từ quá trình sưởi ấm của nó, hay đúng hơn là từ quá trình sưởi ấm lớp cách nhiệt của nó.

Công suất của động cơ sẽ được xác định chính xác nếu trong quá trình vận hành, nhiệt độ làm nóng lớp cách nhiệt của nó gần với mức tối đa cho phép... Việc đánh giá quá cao công suất của động cơ dẫn đến giảm nhiệt độ làm việc của lớp cách nhiệt, sử dụng không đủ vật liệu đắt tiền, tăng chi phí vốn và suy giảm các đặc tính năng lượng.

Công suất của động cơ sẽ không đủ theo yêu cầu nếu nhiệt độ hoạt động của lớp cách điện vượt quá mức tối đa cho phép, điều này có thể dẫn đến chi phí vốn không hợp lý cho việc thay thế động cơ do lớp cách điện bị mài mòn sớm.

Ngày nay, động cơ AC đang có nhu cầu cao trong hầu hết các nhà máy sản xuất hiện đại. Trong thực tế, động cơ không đồng bộ (IM) cho thấy độ bền và tính đơn giản với chi phí tương đối thấp. Tuy nhiên, trong quá trình vận hành, có thể xảy ra hư hỏng các bộ phận của động cơ, từ đó dẫn đến hỏng hóc sớm.

Các nguồn phát triển chính của sự cố động cơ không đồng bộ là:

• quá tải hoặc quá nhiệt stato của động cơ điện 31%;
• lần lượt đóng cửa-15%;
• hỏng vòng bi — 12%;
• hư hỏng cuộn dây stato hoặc lớp cách điện — 11%;
• khe hở không khí không đều giữa stato và rôto — 9%;
• hoạt động của động cơ điện hai pha — 8%;
• gãy hoặc nới lỏng các thanh buộc trong lồng sóc - 5%;
• nới lỏng dây buộc của cuộn dây stato - 4%;
• mất cân bằng rôto động cơ điện — 3%;
• lệch trục — 2%.