สายไฟและฉนวนในมอเตอร์ไฟฟ้า

การกำหนดฉนวนของสายไฟที่คดเคี้ยว - การป้องกันการหยุดชะงักของไฟฟ้าลัดวงจร ในมอเตอร์เหนี่ยวนำแรงดันต่ำ แรงดันไฟฟ้าแบบเลี้ยวต่อเลี้ยวมักจะเป็นไม่กี่โวลต์ อย่างไรก็ตามพัลส์ไฟฟ้าแรงสั้นเกิดขึ้นเมื่อเปิดและปิดดังนั้นฉนวนจึงต้องมีความเป็นฉนวนสำรองมาก การทำให้ชื้นที่จุดหนึ่งอาจทำให้ไฟฟ้าเสียหายและทำให้ขดลวดทั้งหมดเสียหายได้ แรงดันพังทลายของฉนวนที่คดเคี้ยว สายไฟควรมีหลายร้อยโวลต์

สายไฟที่คดเคี้ยวมักทำจากฉนวนไฟเบอร์เคลือบฟันและเคลือบฟัน

วัสดุเส้นใยที่มีเซลลูโลสเป็นหลักมีความพรุนสูงและดูดความชื้นได้สูง เพื่อเพิ่มความแข็งแรงทางไฟฟ้าและความต้านทานต่อความชื้น ฉนวนใยแก้วจะเคลือบด้วยวานิชพิเศษ อย่างไรก็ตาม การทำให้มีขึ้นไม่ได้ป้องกันความชื้น แต่จะลดอัตราการดูดซับความชื้นเท่านั้น เนื่องจากข้อเสียเหล่านี้ สายไฟที่มีไฟเบอร์และฉนวนเคลือบจึงแทบไม่ถูกใช้สำหรับเครื่องม้วนไฟฟ้า

สายไฟที่ใช้ในการผลิตขดลวดของมอเตอร์ไฟฟ้า

สายไฟประเภทหลักที่มีฉนวนเคลือบที่ใช้สำหรับการผลิตขดลวดของมอเตอร์ไฟฟ้าต่างๆ และ เครื่องใช้ไฟฟ้า, — สาย PEV โพลีไวนิลอะซีตัลและสาย PETV ที่มีความต้านทานความร้อนเพิ่มขึ้นในการเคลือบเงาโพลีเอสเตอร์... ข้อดีของสายเหล่านี้อยู่ที่ความหนาเล็กน้อยของฉนวนซึ่งทำให้สามารถเพิ่มการเติมช่องของมอเตอร์ไฟฟ้าได้ สาย PETV ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับขดลวดของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่มีกำลังสูงถึง 100 กิโลวัตต์

ต้องแยกชิ้นส่วนที่มีไฟฟ้าออกจากชิ้นส่วนโลหะอื่นๆ ของมอเตอร์ไฟฟ้าด้วย ก่อนอื่นคุณต้องมีฉนวนสายไฟที่วางในช่องสเตเตอร์และโรเตอร์ที่เชื่อถือได้ เพื่อจุดประสงค์นี้ ให้ใช้ผ้าเคลือบเงาและไฟเบอร์กลาส ซึ่งเป็นผ้าที่ทำจากผ้าฝ้าย ผ้าไหม ไนลอน และใยแก้วชุบเคลือบเงา การเคลือบเพิ่มความแข็งแรงเชิงกลและปรับปรุงคุณสมบัติการเป็นฉนวนของผ้าเคลือบเงา

ระหว่างการใช้งาน ฉนวนจะสัมผัสกับปัจจัยต่างๆ ที่ส่งผลต่อลักษณะของฉนวน ต้องคำนึงถึงการให้ความร้อนขั้นพื้นฐาน ความชื้น แรงทางกล และสารที่ทำปฏิกิริยาในสิ่งแวดล้อม... มาดูอิทธิพลของแต่ละปัจจัยเหล่านี้กัน

ความร้อนส่งผลต่อคุณสมบัติของฉนวนของมอเตอร์ไฟฟ้าอย่างไร

การไหลของกระแสผ่านสายไฟนั้นมาพร้อมกับการปล่อยความร้อนซึ่งทำให้เครื่องไฟฟ้าร้อนขึ้น แหล่งที่มาของความร้อนอื่นๆ ได้แก่ การสูญเสียในเหล็กสเตเตอร์และโรเตอร์ซึ่งเกิดจากการกระทำของสนามแม่เหล็กสลับ เช่นเดียวกับการสูญเสียทางกลเนื่องจากการเสียดสีในตลับลูกปืน

โดยทั่วไปแล้วประมาณ 10 - 15% ของพลังงานไฟฟ้าทั้งหมดที่ใช้โดยเครือข่ายจะถูกแปลงเป็นความร้อนอย่างใด ทำให้ขดลวดมอเตอร์มีอุณหภูมิสูงขึ้นเหนือสภาพแวดล้อม เมื่อโหลดบนเพลามอเตอร์เพิ่มขึ้น กระแสในขดลวดจะเพิ่มขึ้น เป็นที่ทราบกันดีว่าปริมาณความร้อนที่เกิดขึ้นในสายไฟนั้นเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของกระแสไฟฟ้า ดังนั้นการที่มอเตอร์ทำงานหนักเกินไปจะทำให้อุณหภูมิของขดลวดเพิ่มขึ้น สิ่งนี้ส่งผลต่อการแยกตัวอย่างไร?

ความร้อนสูงเกินไปจะเปลี่ยนโครงสร้างของฉนวนและทำให้คุณสมบัติของฉนวนลดลงอย่างมาก... กระบวนการนี้เรียกว่า การเสื่อมสภาพ... ฉนวนจะเปราะและความเป็นฉนวนจะลดลงอย่างรวดเร็ว ไมโครแคร็กปรากฏบนพื้นผิวซึ่งความชื้นและสิ่งสกปรกแทรกซึมเข้าไป ในอนาคตจะเกิดความเสียหายและการเผาไหม้ของขดลวดบางส่วน เมื่ออุณหภูมิของขดลวดเพิ่มขึ้น อายุการใช้งานของฉนวนจะลดลงอย่างมาก

การจำแนกประเภทของวัสดุฉนวนไฟฟ้าตามการต้านทานความร้อน

วัสดุฉนวนไฟฟ้าที่ใช้ในเครื่องจักรไฟฟ้าและอุปกรณ์ต่างๆ แบ่งตามความต้านทานความร้อนออกเป็นเจ็ดประเภท ในจำนวนนี้ ห้าตัวใช้ในมอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสที่มีกรงขนาดไม่เกิน 100 กิโลวัตต์

เซลลูโลสที่ไม่ได้เคลือบ วัสดุเส้นใยไหมและฝ้ายอยู่ในคลาส Y (อุณหภูมิที่อนุญาต 90 ° C) เซลลูโลสที่อิ่มตัว วัสดุเส้นใยไหมและฝ้ายที่มีฉนวนลวดขึ้นอยู่กับน้ำมันและโพลีเอไมด์วาร์นิช - สูงถึงคลาส A (อุณหภูมิที่อนุญาต 105 ° C ), ฟิล์มอินทรีย์สังเคราะห์พร้อมฉนวนลวดที่ทำจากโพลีไวนิลอะซิเตต, อีพ็อกซี่, เรซินโพลีเอสเตอร์ - สูงถึงคลาส E (อุณหภูมิที่อนุญาต 120 ° C), วัสดุที่ทำจากไมกา, ใยหินและไฟเบอร์กลาสที่ใช้กับสารประสานอินทรีย์และสารประกอบที่ทำให้ชุ่ม, เคลือบด้วยความร้อนที่เพิ่มขึ้น ความต้านทาน — สูงถึงคลาส B (อุณหภูมิที่อนุญาต 130 ° C) วัสดุที่ทำจากไมกา ใยหิน และไฟเบอร์กลาสที่ใช้ร่วมกับสารยึดเกาะอนินทรีย์และสารประกอบทำให้ชุ่ม รวมถึงวัสดุอื่นๆ ที่สอดคล้องกับคลาสนี้ — สูงถึงคลาส F (อุณหภูมิที่อนุญาต 155 °ซ).

มอเตอร์ไฟฟ้าได้รับการออกแบบเพื่อให้กำลังไฟ อุณหภูมิของขดลวดไม่เกินค่าที่อนุญาต... โดยปกติจะมีความร้อนสำรองเล็กน้อย ดังนั้นกระแสไฟฟ้าที่กำหนดจะสอดคล้องกับความร้อนต่ำกว่าขีด จำกัด เล็กน้อย ในการคำนวณ จะถือว่าอุณหภูมิแวดล้อมอยู่ที่ 40°C... หากมอเตอร์ไฟฟ้าทำงานภายใต้สภาวะที่ทราบอยู่เสมอว่าอุณหภูมิต่ำกว่า 40°C อาจเกิดโอเวอร์โหลด สามารถคำนวณค่าโอเวอร์โหลดโดยคำนึงถึงอุณหภูมิแวดล้อมและคุณสมบัติทางความร้อนของมอเตอร์ สิ่งนี้สามารถทำได้ก็ต่อเมื่อโหลดของเครื่องยนต์ได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวดและคุณมั่นใจได้ว่าจะไม่เกินค่าที่คำนวณได้

ความชื้นส่งผลต่อคุณสมบัติของฉนวนของมอเตอร์ไฟฟ้าอย่างไร

อีกปัจจัยหนึ่งที่ส่งผลต่ออายุการใช้งานของฉนวนอย่างมากคือผลกระทบของความชื้น ที่ความชื้นในอากาศสูง ฟิล์มเปียกจะก่อตัวขึ้นบนพื้นผิวของวัสดุฉนวน ในกรณีนี้ ความต้านทานพื้นผิวของฉนวนจะลดลงอย่างรวดเร็ว มลพิษในท้องถิ่นมีส่วนทำให้เกิดฟิล์มน้ำ ผ่านรอยแตกและรูพรุน ความชื้นจะแทรกซึมเข้าไปในฉนวน ลดความมัน ความต้านทานไฟฟ้า.

ตัวนำที่หุ้มฉนวนไฟเบอร์โดยทั่วไปไม่ทนต่อความชื้น ความต้านทานความชื้นของพวกเขาเพิ่มขึ้นโดยการเคลือบด้วยสารเคลือบเงา ฉนวนเคลือบและเคลือบฟันทนต่อความชื้นได้ดีกว่า

ควรสังเกตว่าอัตราการทำให้ชื้นขึ้นอยู่กับอุณหภูมิแวดล้อมอย่างมีนัยสำคัญ ที่ความชื้นสัมพัทธ์เดียวกัน แต่ที่อุณหภูมิสูงกว่า ฉนวนจะชื้นเร็วขึ้นหลายเท่า

แรงทางกลส่งผลต่อคุณสมบัติของฉนวนของมอเตอร์ไฟฟ้าอย่างไร

แรงทางกลในขดลวดเกิดขึ้นจากการขยายตัวทางความร้อนต่างๆ ของชิ้นส่วนแต่ละส่วนของเครื่องจักร การสั่นสะเทือนของปลอกหุ้ม และเมื่อสตาร์ทเครื่องยนต์ โดยปกติ วงจรแม่เหล็ก ให้ความร้อนน้อยกว่าขดลวดทองแดง ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวจะแตกต่างกัน เป็นผลให้ทองแดงที่กระแสไฟฟ้าทำงานยืดออกมากกว่าเหล็กหนึ่งในสิบมิลลิเมตร สิ่งนี้สร้างแรงเชิงกลภายในร่องของเครื่องจักรและการเคลื่อนที่ของสายไฟ ซึ่งทำให้เกิดการสึกหรอของฉนวนและการก่อตัวของช่องว่างเพิ่มเติมที่ความชื้นและฝุ่นแทรกซึมเข้าไปได้

กระแสเริ่มต้น, สูงกว่าค่าเล็กน้อย 6 — 7 เท่า, สร้าง ความพยายามทางไฟฟ้าสัดส่วนกับกำลังสองของกระแส แรงเหล่านี้กระทำต่อขดลวดทำให้เกิดการเสียรูปและการเคลื่อนตัวของชิ้นส่วนแต่ละชิ้นการสั่นสะเทือนของปลอกยังทำให้เกิดแรงทางกลที่ลดความแข็งแรงของฉนวน

การทดสอบมอเตอร์แบบตั้งโต๊ะแสดงให้เห็นว่าด้วยการเร่งการสั่นสะเทือนที่เพิ่มขึ้น ข้อบกพร่องของฉนวนที่คดเคี้ยวสามารถเพิ่มขึ้น 2.5 — 3 เท่า การสั่นสะเทือนยังทำให้เกิดการสึกหรอของตลับลูกปืนอย่างรวดเร็ว การสั่นของมอเตอร์อาจเกิดขึ้นได้เนื่องจากการวางแนวของเพลา การโหลดที่ไม่สม่ำเสมอ ช่องว่างอากาศระหว่างสเตเตอร์กับโรเตอร์ที่ไม่สม่ำเสมอ และความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้า

อิทธิพลของฝุ่นและตัวกลางที่ออกฤทธิ์ทางเคมีต่อคุณสมบัติการเป็นฉนวนของมอเตอร์ไฟฟ้า

ฝุ่นละอองในอากาศยังก่อให้เกิดการเสื่อมสภาพของฉนวน อนุภาคฝุ่นที่เป็นของแข็งจะทำลายพื้นผิวและตกตะกอน ปนเปื้อน ซึ่งจะลดความแรงของไฟฟ้าด้วย อากาศในโรงงานอุตสาหกรรมมีสิ่งเจือปนของสารออกฤทธิ์ทางเคมี (คาร์บอนไดออกไซด์ ไฮโดรเจนซัลไฟด์ แอมโมเนีย ฯลฯ) ในสภาพแวดล้อมที่มีสารเคมีรุนแรง ฉนวนจะสูญเสียคุณสมบัติการเป็นฉนวนและเสื่อมสภาพอย่างรวดเร็ว ปัจจัยทั้งสองช่วยเร่งกระบวนการทำลายฉนวนอย่างมีนัยสำคัญ เพื่อเพิ่มความต้านทานต่อสารเคมีของขดลวดจึงใช้สารเคลือบเงาแบบพิเศษในมอเตอร์ไฟฟ้า

ผลกระทบที่ซับซ้อนของปัจจัยทั้งหมดที่มีต่อขดลวดของมอเตอร์ไฟฟ้า

ขดลวดมอเตอร์มักจะได้รับผลกระทบจากความร้อน ความชื้น ส่วนประกอบทางเคมี และภาระทางกลที่เกิดขึ้นพร้อมๆ กัน ปัจจัยเหล่านี้อาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับลักษณะของภาระเครื่องยนต์ สภาพแวดล้อม และระยะเวลาการทำงาน ในเครื่องโหลดแบบแปรผัน การให้ความร้อนอาจเป็นผลหลักในการติดตั้งระบบไฟฟ้าที่ทำงานในอาคารปศุสัตว์ สิ่งที่อันตรายที่สุดสำหรับมอเตอร์คือผลกระทบจากความชื้นสูงร่วมกับไอแอมโมเนีย

เราสามารถจินตนาการถึงความเป็นไปได้ในการออกแบบเครื่องยนต์ดังกล่าวให้ทนทานต่อปัจจัยที่ไม่พึงประสงค์ทั้งหมดเหล่านี้ อย่างไรก็ตาม เห็นได้ชัดว่ามอเตอร์ดังกล่าวมีราคาแพงเกินไป เนื่องจากต้องมีการเสริมแรงของฉนวน การปรับปรุงคุณภาพอย่างมีนัยสำคัญ และสร้างส่วนต่างของความปลอดภัยที่มาก

พวกเขาทำหน้าที่แตกต่างกัน เพื่อให้มั่นใจถึงการทำงานที่เชื่อถือได้ของเครื่องยนต์ จึงมีการใช้ระบบมาตรการเพื่อให้มั่นใจถึงอายุการใช้งานมาตรฐาน ประการแรก เนื่องจากการใช้วัสดุที่ดีกว่า พวกเขาปรับปรุงลักษณะทางเทคนิคของเครื่องยนต์และความสามารถในการทนต่อการกระทำของปัจจัยที่ทำลายฉนวน ทำให้ดีขึ้น อุปกรณ์ป้องกันเครื่องยนต์… สุดท้าย พวกเขาให้การสนับสนุนสำหรับการแก้ไขข้อบกพร่องที่อาจนำไปสู่การหยุดทำงานในอนาคตได้อย่างทันท่วงที