חוטים ובידוד במנועים חשמליים

ייעוד בידוד של חוטים מתפתלים - מניעת הפסקות קצרים. במנועי אינדוקציה במתח נמוך, המתח של פנייה לסיבוב הוא בדרך כלל כמה וולטים. עם זאת, פעימות מתח קצרות מתרחשות בעת הפעלה וכיבוי, כך שהבידוד חייב להיות בעל רזרבה גדולה של חוזק דיאלקטרי. שיכוך בנקודה אחת עלולה לגרום לנזק חשמלי ולנזק לכל הסליל. מתח התמוטטות בידוד מתפתל. חוטים צריכים להיות כמה מאות וולט.

חוטי מתפתל עשויים בדרך כלל מסיבים, בידוד אמייל ואמייל.

לחומרים סיביים המבוססים על תאית יש נקבוביות משמעותית והיגרוסקופיות גבוהה. על מנת להגביר את החוזק החשמלי ואת העמידות בפני רטיבות, בידוד הסיבים ספוג בלכה מיוחדת. עם זאת, הספגה אינה מונעת לחות, היא רק מפחיתה את קצב ספיגת הלחות. בשל החסרונות הללו, חוטים עם בידוד סיבים ואמייל כמעט ואינם משמשים כיום לליפוף מכונות חשמליות.

חוטים המשמשים לייצור פיתולים של מנועים חשמליים

הסוגים העיקריים של חוטים עם בידוד אמייל המשמשים לייצור פיתולים של מנועים חשמליים שונים ו מכשירי חשמל, — חוטי PEV פוליוויניל אצטל וחוטי PETV בעלי עמידות חום מוגברת על לכות פוליאסטר... היתרון של חוטים אלו טמון בעובי הקטן של הבידוד שלהם, המאפשר להגדיל את המילוי של תעלות המנוע החשמלי. חוטי PETV משמשים בעיקר לפיתולים של מנועים אסינכרוניים עם הספק של עד 100 קילוואט.

יש לבודד חלקים חיים גם מחלקי מתכת אחרים של המנוע החשמלי. קודם כל, אתה צריך בידוד אמין של חוטים המונחים בערוצי הסטטור והרוטור. לשם כך יש להשתמש בבדי לכה ובפיברגלס שהם בדים המבוססים על כותנה, משי, ניילון וסיבי זכוכית המוספגים בלכה. הספגה מגבירה את החוזק המכני ומשפרת את תכונות הבידוד של בדים מצופים בלכה.

במהלך הפעולה, הבידוד חשוף לגורמים שונים המשפיעים על מאפייניו. יש לקחת בחשבון חימום בסיסי, לחות, כוחות מכניים וחומרים תגובתיים בסביבה... הבה נבחן את ההשפעה של כל אחד מהגורמים הללו.

כיצד חימום משפיע על תכונות הבידוד של מנועים חשמליים

זרימת הזרם דרך החוט מלווה בשחרור חום, המחמם את המכונה החשמלית. מקורות חום נוספים הם הפסדים בסטטור ובפלדת הרוטור הנגרמים מפעולת שדה מגנטי לסירוגין, וכן הפסדים מכניים עקב חיכוך במיסבים.

באופן כללי, בערך 10 - 15% מכל האנרגיה החשמלית הנצרכת על ידי הרשת מומרת איכשהו לחום, מה שיוצר עליית טמפרטורה של פיתולי המנוע מעל הסביבה. ככל שהעומס על פיר המנוע גדל, הזרם בפיתולים גדל. ידוע שכמות החום שנוצרת בחוטים פרופורציונלית לריבוע הזרם, ולכן עומס יתר על המנוע מוביל לעלייה בטמפרטורת הפיתולים. איך זה משפיע על הבידוד?

התחממות יתר משנה את מבנה הבידוד ומדרדרת באופן דרסטי את תכונותיו... תהליך זה נקרא הזדקנות... הבידוד הופך שביר וחוזקו הדיאלקטרי יורד בחדות. מיקרו-סדקים מופיעים על פני השטח, שאליהם חודרים לחות ולכלוך. בעתיד מתרחשת נזק ושריפה של חלק מהפיתולים. ככל שהטמפרטורה של הפיתולים עולה, חיי הבידוד מצטמצמים באופן דרסטי.

סיווג חומרי בידוד חשמליים לפי עמידות בחום

חומרי בידוד חשמליים המשמשים במכונות ובמכשירים חשמליים, לפי עמידות החום שלהם, מחולקים לשבע מחלקות. מתוכם, חמישה משמשים במנועים חשמליים אסינכרוניים עם כלוב של עד 100 קילוואט.

חומרים סיביים של תאית, משי וכותנה לא ספוג שייכים לדרגה Y (טמפרטורה מותרת 90 מעלות צלזיוס), חומרים סיביים ספוג של משי וכותנה עם בידוד תיל המבוסס על לכות שמן ופוליאמיד - עד לדרגה A (טמפרטורה מותרת 105 מעלות צלזיוס ), סרטים אורגניים סינתטיים עם בידוד תיל על בסיס פוליוויניל אצטט, אפוקסי, שרפי פוליאסטר - עד לדרגה E (טמפרטורה מותרת 120 מעלות צלזיוס), חומרים על בסיס נציץ, אסבסט ופיברגלס המשמשים עם קלסרים אורגניים ותרכובות הספגה, אמייל עם חום מוגבר עמידות - עד סוג B (טמפרטורה מותרת 130 מעלות צלזיוס), חומרים המבוססים על נציץ, אסבסט ופיברגלס המשמשים בשילוב עם קלסרים אנאורגניים ותרכובות אימפרגנציה, וכן חומרים אחרים המתאימים למעמד זה - עד לדרגה F (טמפרטורה מותרת 155 °C).

מנועים חשמליים מתוכננים כך שבהספק נקוב טמפרטורת הפיתולים אינה עולה על הערך המותר... בדרך כלל יש רזרבה קטנה של חימום. לכן, הזרם המדורג מתאים לחימום מעט מתחת לגבול. בחישובים מניחים שטמפרטורת הסביבה היא 40 מעלות צלזיוס... אם המנוע החשמלי מופעל בתנאים שבהם הטמפרטורה ידועה תמיד מתחת ל-40 מעלות צלזיוס, עלול להיות עומס יתר. ניתן לחשב את ערך עומס היתר תוך התחשבות בטמפרטורת הסביבה ובמאפיינים התרמיים של המנוע. זה יכול להיעשות רק אם עומס המנוע נשלט בקפדנות ואתה יכול להיות בטוח שהוא לא חורג מהערך המחושב.

כיצד לחות משפיעה על תכונות הבידוד של מנועים חשמליים

גורם נוסף המשפיע באופן משמעותי על חיי הבידוד הוא השפעת הלחות. בלחות אוויר גבוהה נוצר סרט רטוב על פני חומר הבידוד. במקרה זה, התנגדות פני השטח של הבידוד יורדת בחדות. זיהום מקומי תורם להיווצרות סרט מים. דרך סדקים ונקבוביות, לחות חודרת את הבידוד ומפחיתה אותו התנגדות חשמלית.

מוליכים מבודדים סיבים בדרך כלל אינם עמידים בפני לחות. עמידות הלחות שלהם מוגברת על ידי הספגה עם לכות. בידוד האמייל והאמייל עמיד יותר בפני לחות.

יש לציין שקצב ההרטבה תלוי באופן משמעותי בטמפרטורת הסביבה... באותה לחות יחסית, אך בטמפרטורה גבוהה יותר, הבידוד נרטב מהר פי כמה.

כיצד כוחות מכניים משפיעים על תכונות הבידוד של מנועים חשמליים

כוחות מכניים בפיתולים נובעים מהרחבות תרמיות שונות של חלקים בודדים של המכונה, רטט של המעטפת וכאשר המנוע מופעל. בְּדֶרֶך כְּלַל מעגל מגנטי מתחמם פחות מסלילי נחושת, מקדמי ההתפשטות שלהם שונים. כתוצאה מכך, נחושת בזרם הפעלה מתארכת בעשירית המילימטר יותר מפלדה. כך נוצרים כוחות מכניים בתוך החריץ של המכונה ותנועת החוטים, מה שגורם לשחיקה של הבידוד ולהיווצרות רווחים נוספים אליהם חודרים לחות ואבק.

זרמי התחלה, פי 6 - 7 גבוהים מהנומינלי, יוצרים מאמצים אלקטרודינמייםפרופורציונלי לריבוע הזרם. כוחות אלו פועלים על הסליל, וגורמים לעיוות ותזוזה של חלקיו הבודדים.רעידות מעטפת גורמות גם לכוחות מכניים המפחיתים את חוזק הבידוד.

בדיקות ספסל של מנועים הראו כי עם תאוצות רטט מוגברות, פגם הבידוד המתפתל יכול לגדול פי 2.5 - 3. רטט יכול גם לגרום לבלאי מואץ של המיסבים. תנודות מנוע עלולות להתרחש עקב אי יישור הציר, עומס לא אחיד, מרווח אוויר לא אחיד של סטאטור לרוטור וחוסר איזון מתח.

השפעת אבק ומדיה פעילה כימית על תכונות הבידוד של מנועים חשמליים

אבק הנישא באוויר תורם גם להידרדרות הבידוד. חלקיקי אבק מוצקים הורסים את פני השטח ומשקיעים, מזהמים אותו, מה שגם מפחית את החוזק החשמלי. האוויר של הנחות תעשייתיות מכיל זיהומים של חומרים פעילים כימית (פחמן דו חמצני, מימן גופרתי, אמוניה וכו '). בסביבות אגרסיביות מבחינה כימית, הבידוד מאבד במהירות את תכונות הבידוד שלו ומתדרדר. שני הגורמים, המשלימים זה את זה, מאיצים באופן משמעותי את תהליך הרס הבידוד. על מנת להגביר את העמידות הכימית של הפיתולים, משתמשים בלכות הספגה מיוחדות במנועים חשמליים.

ההשפעה המורכבת של כל הגורמים על הפיתולים של מנועים חשמליים

פיתולי מנוע נתונים לרוב להשפעות בו-זמנית של חימום, לחות, רכיבים כימיים והעמסה מכנית. בהתאם לאופי עומס המנוע, תנאי הסביבה ומשך הפעולה, גורמים אלה עשויים להשתנות. במכונות עומס משתנה, חימום יכול להיות השפעה דומיננטית.במתקני חשמל הפועלים במבני בעלי חיים, המסוכן ביותר עבור המנוע הוא השפעת לחות גבוהה בשילוב עם אדי אמוניה.

אפשר לדמיין את האפשרות לתכנן מנוע כזה שיעמוד בכל הגורמים השליליים הללו. עם זאת, ברור שמנוע כזה יהיה יקר מדי, שכן הוא ידרוש חיזוק של הבידוד, שיפור משמעותי באיכותו ויצירת מרווח בטיחות גדול.

הם פועלים אחרת. כדי להבטיח פעולה אמינה של המנוע, נעשה שימוש במערכת של אמצעים כדי להבטיח את חיי השירות הסטנדרטיים. קודם כל, הודות לשימוש בחומרים טובים יותר, הם משפרים את המאפיינים הטכניים של המנוע ואת יכולתו לעמוד בפני פעולת גורמים ההורסים את הבידוד. לְשַׁפֵּר ציוד מיגון מנוע... לבסוף, הם מספקים תמיכה לפתרון בעיות בזמן של תקלות שעלולות להוביל לקריסות בעתיד.