Τι καθορίζει τη διάρκεια ζωής των ηλεκτροκινητήρων

Οι κινητήρες μετάδοσης κίνησης λειτουργούν σε λειτουργίες κινητήρα και φρένων, μετατρέποντας την ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική ενέργεια ή, αντίθετα, τη μηχανική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια. Η μετατροπή της ενέργειας από τον έναν τύπο στον άλλο συνοδεύεται από αναπόφευκτες απώλειες, οι οποίες τελικά μετατρέπονται σε θερμότητα.

Μέρος της θερμότητας διαχέεται στο περιβάλλον και το υπόλοιπο προκαλεί αύξηση της θερμοκρασίας του ίδιου του κινητήρα πάνω από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος (για περισσότερες λεπτομέρειες δείτε εδώ — Θέρμανση και ψύξη ηλεκτροκινητήρων).

Τα υλικά που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή ηλεκτροκινητήρων (χάλυβας, χαλκός, αλουμίνιο, μονωτικά υλικά) έχουν διαφορετικές φυσικές ιδιότητες που αλλάζουν με τη θερμοκρασία.

Τα μονωτικά υλικά είναι τα πιο ευαίσθητα στη θερμότητα και έχουν τη χαμηλότερη θερμική αντίσταση σε σύγκριση με άλλα υλικά που χρησιμοποιούνται στον κινητήρα.Επομένως, η αξιοπιστία του κινητήρα, τα τεχνικά και οικονομικά χαρακτηριστικά του και η ονομαστική ισχύς καθορίζονται από τη θέρμανση των υλικών που χρησιμοποιούνται για τη μόνωση των περιελίξεων.

Η διάρκεια ζωής της μόνωσης του ηλεκτροκινητήρα εξαρτάται από την ποιότητα του μονωτικού υλικού και τη θερμοκρασία στην οποία λειτουργεί. Η πρακτική έχει αποδείξει ότι, για παράδειγμα, η μόνωση από ίνες βαμβακιού βυθισμένη σε ορυκτέλαιο σε θερμοκρασία περίπου 90 ° C μπορεί να λειτουργήσει αξιόπιστα για 15-20 χρόνια. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, παρατηρείται σταδιακή φθορά της μόνωσης, δηλαδή επιδεινώνεται η μηχανική αντοχή, η ελαστικότητα και άλλες ιδιότητες που είναι απαραίτητες για την κανονική λειτουργία.

Η αύξηση της θερμοκρασίας λειτουργίας μόνο κατά 8-10 ° C μειώνει το χρόνο φθοράς αυτού του τύπου μόνωσης σε 8-10 χρόνια (περίπου 2 φορές) και σε θερμοκρασία λειτουργίας 150 ° C, η φθορά αρχίζει μετά από 1,5 μήνα. Η λειτουργία σε θερμοκρασίες γύρω στους 200°C θα καταστήσει αυτή τη μόνωση άχρηστη μετά από μερικές ώρες.

Η απώλεια που προκαλεί τη θέρμανση της μόνωσης του κινητήρα εξαρτάται από το φορτίο. Η ελαφριά φόρτιση αυξάνει το χρόνο φθοράς της μόνωσης, αλλά οδηγεί σε ανεπαρκή χρήση υλικών και αυξάνει το κόστος του κινητήρα. Αντίθετα, η λειτουργία ενός κινητήρα με υψηλό φορτίο θα μειώσει δραστικά την αξιοπιστία και τη διάρκεια ζωής του και μπορεί επίσης να είναι οικονομικά μη πρακτικό.Επομένως, η θερμοκρασία λειτουργίας της μόνωσης και το φορτίο του κινητήρα, δηλαδή η ονομαστική του ισχύς, επιλέγονται για τεχνικούς και οικονομικούς λόγους με τέτοιο τρόπο ώστε ο χρόνος φθοράς της μόνωσης και η διάρκεια ζωής του κινητήρα υπό κανονική λειτουργία οι συνθήκες είναι περίπου 15-20 χρόνια.

Η χρήση μονωτικών υλικών από ανόργανες ουσίες (αμίαντος, μαρμαρυγία, γυαλί κ.λπ.), που έχουν μεγαλύτερη αντοχή στη θερμότητα, μπορεί να μειώσει το βάρος και το μέγεθος των κινητήρων και να αυξήσει την ισχύ. Ωστόσο, η θερμική αντίσταση των μονωτικών υλικών καθορίζεται κυρίως από τις ιδιότητες των βερνικιών με τα οποία είναι εμποτισμένη η μόνωση. Οι συνθέσεις εμποτισμού, ακόμη και από ενώσεις πυριτίου πυριτίου (σιλικόνες), έχουν σχετικά χαμηλή αντοχή στη θερμότητα.

Ο κατάλληλος κινητήρας για την οδήγηση του κινούμενου μηχανήματος πρέπει να ταιριάζει με τα μηχανικά χαρακτηριστικά, τον τρόπο λειτουργίας του μηχανήματος και την απαιτούμενη ισχύ. Κατά την επιλογή της ισχύος του κινητήρα, προχωρούν πρωτίστως από τη θέρμανση του, ή μάλλον από τη θέρμανση της μόνωσής του.

Η ισχύς του κινητήρα θα προσδιοριστεί σωστά εάν κατά τη λειτουργία η θερμοκρασία θέρμανσης της μόνωσής του είναι κοντά στη μέγιστη επιτρεπόμενη. Υπερεκτίμηση της ισχύος του κινητήρα οδηγεί σε μείωση της θερμοκρασίας λειτουργίας της μόνωσης, ανεπαρκή χρήση ακριβών υλικών, αύξηση του κόστους κεφαλαίου και επιδείνωση των ενεργειακών χαρακτηριστικών.

Η ισχύς του κινητήρα θα είναι ανεπαρκής στην απαιτούμενη εάν η θερμοκρασία λειτουργίας της μόνωσης υπερβαίνει τη μέγιστη επιτρεπόμενη, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε αδικαιολόγητο κόστος κεφαλαίου για την αντικατάσταση του κινητήρα, ως αποτέλεσμα της πρόωρης φθοράς της μόνωσης.

Σήμερα, οι κινητήρες AC έχουν μεγάλη ζήτηση μεταξύ των περισσότερων σύγχρονων εργοστασίων παραγωγής. Στην πράξη, οι ασύγχρονοι κινητήρες (IM) δείχνουν την αντοχή και την απλότητά τους με σχετικά χαμηλό κόστος. Ωστόσο, κατά τη λειτουργία, μπορεί να προκληθεί ζημιά στα στοιχεία του κινητήρα, γεγονός που με τη σειρά του οδηγεί σε πρόωρη αστοχία του.

Οι κύριες πηγές ανάπτυξης ασύγχρονης αστοχίας κινητήρα είναι:

• υπερφόρτωση ή υπερθέρμανση του στάτορα του ηλεκτροκινητήρα 31%.
• κλείσιμο στροφής-15%;
• αστοχία ρουλεμάν — 12%;
• ζημιά στις περιελίξεις ή τη μόνωση του στάτη — 11%.
• ανομοιόμορφο διάκενο αέρα μεταξύ του στάτορα και του ρότορα - 9%.
• λειτουργία του ηλεκτροκινητήρα σε δύο φάσεις — 8%.
• σπάσιμο ή χαλάρωση της στερέωσης των ράβδων στο κλουβί του σκίουρου - 5%.
• χαλάρωση της στερέωσης της περιέλιξης του στάτορα — 4%.
• ανισορροπία ρότορα ηλεκτροκινητήρα — 3%;
• κακή ευθυγράμμιση άξονα — 2%.