الأسلاك والعزل في المحركات الكهربائية
تعيين عزل الأسلاك المتعرجة - منع انقطاع الدائرة القصيرة. في المحركات الحثية ذات الجهد المنخفض ، يكون جهد الدوران عادة بضعة فولتات. ومع ذلك ، تحدث نبضات الجهد القصير عند التشغيل وإيقاف التشغيل ، لذلك يجب أن يحتوي العزل على احتياطي كبير من قوة العزل. قد يتسبب التخميد عند نقطة واحدة في حدوث تلف كهربائي وتلف للملف بأكمله. لف الجهد انهيار العزل. يجب أن تكون الأسلاك عدة مئات من الفولتات.
عادة ما تكون الأسلاك المتعرجة مصنوعة من الألياف والمينا وعزل المينا.
المواد الليفية القائمة على السليلوز لها مسامية كبيرة واسترطابية عالية. من أجل زيادة القوة الكهربائية ومقاومة الرطوبة ، يتم تشريب عازل الألياف بورنيش خاص. ومع ذلك ، فإن التشريب لا يمنع الرطوبة ، بل يقلل فقط من معدل امتصاص الرطوبة. بسبب هذه العيوب ، فإن الأسلاك التي تحتوي على الألياف وعزل المينا لا تُستخدم حاليًا تقريبًا في لف الآلات الكهربائية.
الأسلاك المستخدمة في تصنيع لفات المحركات الكهربائية
الأنواع الرئيسية من الأسلاك مع عزل المينا المستخدمة لتصنيع اللفات من مختلف المحركات الكهربائية و الأجهزة الكهربائية، - أسلاك البولي فينيل أسيتال PEV وأسلاك PETV مع زيادة المقاومة للحرارة على ورنيش البوليستر ... تكمن ميزة هذه الأسلاك في السماكة الصغيرة لعزلها ، مما يجعل من الممكن زيادة ملء قنوات المحرك الكهربائي. تُستخدم أسلاك PETV بشكل أساسي في لفات المحركات غير المتزامنة بقوة تصل إلى 100 كيلو واط.
يجب أيضًا عزل الأجزاء الحية عن الأجزاء المعدنية الأخرى للمحرك الكهربائي. بادئ ذي بدء ، تحتاج إلى عزل موثوق للأسلاك الموضوعة في قنوات الجزء الثابت والدوار. لهذا الغرض ، استخدم الأقمشة المطلية والألياف الزجاجية ، وهي أقمشة تعتمد على القطن والحرير والنايلون والألياف الزجاجية المشبعة بالورنيش. يزيد التشريب من القوة الميكانيكية ويحسن خصائص العزل للأقمشة المطلية.
أثناء التشغيل ، يتعرض العزل لعوامل مختلفة تؤثر على خصائصه. يجب مراعاة التسخين الأساسي والترطيب والقوى الميكانيكية والمواد التفاعلية في البيئة ... دعونا نلقي نظرة على تأثير كل من هذه العوامل.
كيف تؤثر التسخين على خصائص العزل للمحركات الكهربائية
يترافق تدفق التيار عبر السلك مع إطلاق حرارة ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الآلة الكهربائية. المصادر الأخرى للحرارة هي الخسائر في الجزء الثابت والصلب الدوار الناجم عن تأثير المجال المغناطيسي المتناوب ، وكذلك الخسائر الميكانيكية بسبب الاحتكاك في المحامل.
بشكل عام ، يتم تحويل حوالي 10 - 15٪ من إجمالي الطاقة الكهربائية التي تستهلكها الشبكة بطريقة ما إلى حرارة ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة ملفات المحرك فوق المحيط. مع زيادة الحمل على عمود المحرك ، يزداد التيار في اللفات. من المعروف أن كمية الحرارة المتولدة في الأسلاك تتناسب مع مربع التيار ، وبالتالي يؤدي التحميل الزائد للمحرك إلى زيادة درجة حرارة اللفات. كيف يؤثر هذا على العزلة؟
يؤدي ارتفاع درجة الحرارة إلى تغيير بنية العزل وتدهور خصائصه بشكل كبير ... وتسمى هذه العملية الشيخوخة ... يصبح العزل هشًا وتنخفض قوته العازلة بشكل حاد. تظهر شقوق صغيرة على السطح تخترق فيها الرطوبة والأوساخ. في المستقبل ، يحدث تلف وحرق جزء من اللفات. مع زيادة درجة حرارة اللفات ، يتم تقليل عمر العزل بشكل كبير.
تصنيف مواد العزل الكهربائي حسب مقاومة الحرارة
المواد العازلة الكهربائية المستخدمة في الآلات والأجهزة الكهربائية ، حسب مقاومتها للحرارة ، تنقسم إلى سبع فئات. من بين هؤلاء ، يتم استخدام خمسة في المحركات الكهربائية غير المتزامنة مع قفص يصل إلى 100 كيلو واط.
تنتمي المواد الليفية المصنوعة من السليلوز والحرير والقطن غير المشبعة إلى الفئة Y (درجة الحرارة المسموح بها 90 درجة مئوية) ، ومواد السليلوز المشبعة والحرير والقطن مع عزل الأسلاك على أساس ورنيش الزيت والبولي أميد - حتى الفئة أ (درجة الحرارة المسموح بها 105 درجة مئوية ) ، والأفلام العضوية الاصطناعية مع عزل الأسلاك على أساس أسيتات البولي فينيل ، والإيبوكسي ، وراتنجات البوليستر - حتى الفئة E (درجة الحرارة المسموح بها 120 درجة مئوية) ، والمواد القائمة على الميكا ، والأسبستوس والألياف الزجاجية المستخدمة مع مواد رابطة عضوية ومركبات التشريب ، والمينا مع زيادة الحرارة المقاومة - حتى الفئة ب (درجة الحرارة المسموح بها 130 درجة مئوية) ، المواد القائمة على الميكا والأسبستوس والألياف الزجاجية المستخدمة مع مواد رابطة غير عضوية ومركبات التشريب ، وكذلك المواد الأخرى المقابلة لهذه الفئة - حتى الفئة F (درجة الحرارة المسموح بها 155 درجة مئوية).
تم تصميم المحركات الكهربائية بحيث لا تتجاوز درجة حرارة اللفات القيمة المسموح بها في الطاقة المقدرة ... عادة ما يكون هناك احتياطي صغير من التدفئة. لذلك ، فإن التيار المقدر يتوافق مع التسخين أقل بقليل من الحد. في الحسابات ، يُفترض أن تكون درجة الحرارة المحيطة 40 درجة مئوية ... إذا تم تشغيل المحرك الكهربائي في ظل ظروف يُعرف فيها دائمًا أن درجة الحرارة أقل من 40 درجة مئوية ، فقد يكون هناك حمل زائد. يمكن حساب قيمة الحمل الزائد مع مراعاة درجة الحرارة المحيطة والخصائص الحرارية للمحرك. لا يمكن القيام بذلك إلا إذا تم التحكم في حمل المحرك بشكل صارم ويمكنك التأكد من أنه لا يتجاوز القيمة المحسوبة.
كيف تؤثر الرطوبة على خصائص العزل للمحركات الكهربائية
عامل آخر يؤثر بشكل كبير على عمر العزل هو تأثير الرطوبة. في حالة الرطوبة العالية للهواء ، يتشكل فيلم مبلل على سطح المادة العازلة. في هذه الحالة ، تنخفض مقاومة السطح للعزل بشكل حاد. يساهم التلوث المحلي في تكوين فيلم مائي. من خلال الشقوق والمسام ، تخترق الرطوبة العزل وتقلله المقاومة الكهربائية.
الموصلات المعزولة بالألياف ليست مقاومة للرطوبة بشكل عام. تزداد مقاومة الرطوبة عن طريق التشريب بالورنيش. عزل المينا والمينا أكثر مقاومة للرطوبة.
وتجدر الإشارة إلى أن معدل الترطيب يعتمد بشكل كبير على درجة الحرارة المحيطة ... في نفس الرطوبة النسبية ، ولكن عند درجة حرارة أعلى ، فإن العزل يرطب بشكل أسرع عدة مرات.
كيف تؤثر القوى الميكانيكية على خصائص العزل للمحركات الكهربائية
تنشأ القوى الميكانيكية في اللفات من تمددات حرارية مختلفة لأجزاء فردية من الماكينة ، واهتزاز الغلاف وعند بدء تشغيل المحرك. عادة دائرة مغناطيسية تسخن أقل من لفائف النحاس ، ومعاملات تمددها مختلفة. ونتيجة لذلك ، فإن النحاس في تيار التشغيل يطول بعُشر ملليمتر أكثر من الفولاذ. ينتج عن هذا قوى ميكانيكية داخل أخدود الماكينة وحركة الأسلاك ، مما يتسبب في تآكل العزل وتشكيل فجوات إضافية تتغلغل فيها الرطوبة والغبار.
بدء التيارات ، 6-7 مرات أعلى من الاسمية ، وخلق الجهود الكهروديناميكيةيتناسب مع مربع التيار. تعمل هذه القوى على الملف ، مما يتسبب في تشوه وتهجير أجزائه الفردية.يتسبب اهتزاز الغلاف أيضًا في قوى ميكانيكية تقلل من قوة العزل.
أظهرت اختبارات مقاعد البدلاء للمحركات أنه مع زيادة تسارع الاهتزاز ، يمكن أن يزيد عيب عزل اللف 2.5 - 3 مرات. يمكن أن يتسبب الاهتزاز أيضًا في تآكل المحمل المتسارع. يمكن أن تحدث تذبذبات المحرك بسبب اختلال محاذاة العمود ، والتحميل غير المتساوي ، وفجوة الهواء غير المستوية بين الجزء الثابت والدوار ، وعدم توازن الجهد.
تأثير الغبار والوسائط النشطة كيميائياً على خصائص عزل المحركات الكهربائية
يساهم الغبار المحمول في الهواء أيضًا في تدهور العزل. تعمل جزيئات الغبار الصلبة على تدمير السطح واستقراره وتلويثه ، مما يقلل أيضًا من القوة الكهربائية. يحتوي هواء المباني الصناعية على شوائب من المواد الفعالة كيميائياً (ثاني أكسيد الكربون ، كبريتيد الهيدروجين ، الأمونيا ، إلخ). في البيئات العدوانية كيميائيًا ، يفقد العزل خصائصه العازلة ويتدهور بسرعة. كلا العاملين ، المكملين لبعضهما البعض ، يسرعان بشكل كبير من عملية تدمير العزل. من أجل زيادة المقاومة الكيميائية للملفات ، يتم استخدام ورنيش تشريب خاص في المحركات الكهربائية.
التأثير المعقد لجميع العوامل على لفات المحركات الكهربائية
غالبًا ما تتعرض ملفات المحرك للتأثيرات المتزامنة للتدفئة والترطيب والمكونات الكيميائية والتحميل الميكانيكي. اعتمادًا على طبيعة حمل المحرك والظروف البيئية ومدة التشغيل ، قد تختلف هذه العوامل. في آلات التحميل المتغير ، يمكن أن يكون للتدفئة تأثير مهيمن.في التركيبات الكهربائية التي تعمل في مباني المواشي ، فإن أخطر ما يتعرض له المحرك هو تأثير الرطوبة العالية مع أبخرة الأمونيا.
يمكن للمرء أن يتخيل إمكانية تصميم مثل هذا المحرك لتحمل كل هذه العوامل السلبية. ومع ذلك ، من الواضح أن مثل هذا المحرك سيكون مكلفًا للغاية ، حيث سيتطلب تعزيز العزل ، وتحسينًا كبيرًا في جودته ، وإنشاء هامش أمان كبير.
يتصرفون بشكل مختلف. لضمان التشغيل الموثوق للمحرك ، يتم استخدام نظام من التدابير لضمان عمر الخدمة القياسي. بادئ ذي بدء ، نظرًا لاستخدام مواد أفضل ، تعمل على تحسين الخصائص التقنية للمحرك وقدرته على تحمل تأثير العوامل التي تدمر العزل. يحسن معدات حماية المحرك... أخيرًا ، يقدمون الدعم لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها في الوقت المناسب والتي قد تؤدي إلى حدوث أعطال في المستقبل.