電気モーターのワイヤーと絶縁
巻線の絶縁の指定 - 短絡遮断の防止。低電圧誘導モーターでは、ターン間電圧は通常数ボルトです。ただし、スイッチのオン/オフ時に短い電圧パルスが発生するため、絶縁体には十分な絶縁耐力が確保されている必要があります。一点での減衰は電気的損傷を引き起こし、コイル全体に損傷を与える可能性があります。巻線の絶縁破壊電圧。ワイヤは数百ボルトである必要があります。
巻線は通常、ファイバー、エナメル、エナメル絶縁体で作られています。
セルロースをベースとした繊維状材料は、多孔性が高く、吸湿性が高くなります。耐電圧性と耐湿性を高めるために、ファイバー絶縁体には特殊なワニスが含浸されています。ただし、含浸は湿気を防ぐものではなく、吸湿速度を低下させるだけです。これらの欠点のため、繊維とエナメル絶縁を備えたワイヤは現在、巻線電気機械にはほとんど使用されていません。
電動モーターの巻線の製造に使用されるワイヤー
各種電動機の巻線の製造に使用されるエナメル絶縁電線の主な種類 電気製品、 — ポリエステルワニス上の耐熱性を高めたポリビニルアセタール PEV ワイヤおよび PETV ワイヤ... これらのワイヤの利点は、絶縁体の厚さが薄いことにあり、これにより電気モーターのチャネルの充填を増やすことが可能になります。 PETV ワイヤは主に、最大 100 kW の出力を持つ非同期モーターの巻線に使用されます。
充電部分は、電気モーターの他の金属部分からも隔離する必要があります。まず第一に、ステーターとローターのチャネルに敷設されたワイヤを確実に絶縁する必要があります。この目的には、ワニスを染み込ませた綿、絹、ナイロン、ガラス繊維をベースにした布地であるワニス付きの布地とグラスファイバーを使用します。含浸により機械的強度が向上し、ワニスを塗布した生地の断熱特性が向上します。
動作中、絶縁体はその特性に影響を与えるさまざまな要因にさらされます。基本的な加熱、加湿、機械的力、環境内の反応性物質を考慮する必要があります...これらの各要因の影響を見てみましょう。
加熱が電気モーターの絶縁特性に与える影響
ワイヤに電流が流れると熱が放出され、電気機械が加熱されます。他の熱源としては、交流磁場の作用によって生じるステーターとローターの鋼材の損失や、ベアリングの摩擦による機械的損失があります。
一般に、ネットワークによって消費される全電気エネルギーの約 10 ～ 15% が何らかの形で熱に変換され、モーター巻線の温度が周囲よりも上昇します。モーターシャフトの負荷が増加すると、巻線の電流が増加します。ワイヤで発生する熱量は電流の二乗に比例することが知られているため、モータに過負荷がかかると巻線の温度が上昇します。これは隔離にどのような影響を及ぼしますか?
過熱は絶縁体の構造を変化させ、その特性を大幅に劣化させます...このプロセスは老化と呼ばれます...絶縁体は脆くなり、絶縁耐力は急激に低下します。表面に微細な亀裂が生じ、そこに水分や汚れが侵入します。将来的には、巻線の一部の損傷や焼損が発生します。巻線の温度が上昇すると、絶縁体の寿命が大幅に短くなります。
電気絶縁材料の耐熱性による分類
電気機械・装置に使用される電気絶縁材料は、その耐熱性により7種類に分類されます。これらのうち 5 つは、最大 100 kW のケージを備えた非同期電気モーターに使用されます。
非含浸セルロース、シルクおよび綿繊維材料はクラス Y (許容温度 90 °C) に属し、オイルおよびポリアミドワニスをベースとしたワイヤ絶縁を備えた含浸セルロース、シルクおよび綿繊維材料はクラス A (許容温度 105 °C) まで）、ポリ酢酸ビニル、エポキシ、ポリエステル樹脂をベースとしたワイヤ絶縁付き合成有機フィルム - クラスE（許容温度120℃）まで、有機バインダーおよび含浸化合物とともに使用されるマイカ、アスベストおよびグラスファイバーをベースとした材料、高熱を伴うエナメル耐性 — クラス B (許容温度 130 °C) まで、無機結合剤および含浸化合物と組み合わせて使用されるマイカ、アスベストおよびグラスファイバーをベースとした材料、およびこのクラスに対応するその他の材料 — クラス F (許容温度 155 °C) まで℃）。
電気モーターは、定格電力で巻線の温度が許容値を超えないように設計されています...通常、わずかな加熱の予備があります。したがって、定格電流は制限値をわずかに下回る加熱に相当します。計算では、周囲温度は 40 °C であると仮定しています。温度が常に 40 °C 未満であることがわかっている条件下で電気モーターを動作させると、過負荷になる可能性があります。過負荷値は、周囲温度とモーターの熱特性を考慮して計算できます。これは、エンジン負荷が厳密に制御されており、計算値を超えないことが確実な場合にのみ実行できます。
湿気が電動モーターの絶縁特性に与える影響
断熱材の寿命に大きく影響するもう 1 つの要因は、湿気の影響です。空気湿度が高いと、断熱材の表面に湿った膜が形成されます。この場合、絶縁体の表面抵抗は急激に低下します。局所的な汚染は水膜の形成に寄与します。亀裂や細孔を通って湿気が断熱材に浸透し、断熱材の断熱性能が低下します。 電気抵抗.
ファイバー絶縁導体は一般に耐湿性がありません。ワニスを含浸させることで耐湿性が向上します。エナメルとエナメル断熱材は湿気に対してより耐性があります。
湿る速度は周囲温度に大きく依存することに注意してください。相対湿度が同じでも温度が高いと、断熱材は数倍の速さで湿ります。
機械的力が電気モーターの絶縁特性に与える影響
巻線内の機械力は、機械の個々の部品のさまざまな熱膨張、ケーシングの振動、およびエンジンの始動時に発生します。いつもの 磁気回路 銅コイルよりも発熱が低く、膨張係数が異なります。その結果、銅は動作電流で鋼よりも 10 分の 1 ミリメートル長く伸びます。これにより、機械の溝内に機械的な力が発生し、ワイヤが動き、絶縁体が摩耗し、湿気や埃が侵入する追加の隙間が形成されます。
公称値の 6 ～ 7 倍の始動電流が発生し、 電気力学的取り組み電流の二乗に比例します。これらの力はコイルに作用し、コイルの個々の部分の変形や変位を引き起こします。ケーシングの振動も機械的な力を引き起こし、絶縁の強度を低下させます。
モーターのベンチテストでは、振動加速度が増加すると、巻線の絶縁欠陥が 2.5 ～ 3 倍増加する可能性があることが示されています。振動もベアリングの摩耗を加速させる原因となる可能性があります。モーターの振動は、シャフトの位置ずれ、不均一な負荷、不均一なステーターとローターのエアギャップ、および電圧の不均衡によって発生する可能性があります。
電気モーターの絶縁特性に対する粉塵および化学的に活性な媒体の影響
浮遊粉塵も絶縁劣化の原因となります。固体の塵粒子は表面を破壊し、沈降して表面を汚染し、これにより耐電圧も低下します。工場敷地内の空気には、化学的に活性な物質（二酸化炭素、硫化水素、アンモニアなど）の不純物が含まれています。化学的に攻撃的な環境では、断熱材はすぐに断熱特性を失い、劣化します。両方の要因が相互に補完し合い、絶縁破壊のプロセスを大幅に加速します。巻線の耐薬品性を高めるために、電気モーターには特殊な含浸ワニスが使用されています。
電気モーターの巻線に対するあらゆる要因の複雑な影響
モーター巻線は、多くの場合、加熱、加湿、化学成分、機械的負荷の同時影響にさらされます。エンジン負荷の性質、環境条件、運転時間によって、これらの要因は異なる場合があります。可変負荷機械では、加熱が支配的な影響を与える可能性があります。家畜の建物内で動作する電気設備において、モーターにとって最も危険なのは、高湿度とアンモニア蒸気の組み合わせの影響です。
これらすべての不利な要因に耐えられるようにそのようなエンジンを設計する可能性は想像できます。しかし、このようなモーターは、絶縁の強化、品質の大幅な向上、大きな安全マージンの確保が必要となるため、明らかに高価になりすぎます。
彼らは異なる行動をします。エンジンの信頼性を確保するために、標準耐用年数を保証するための対策システムが使用されています。まず第一に、より優れた材料の使用により、エンジンの技術的特性と断熱材を破壊する要因の作用に耐える能力が向上します。向上 エンジン保護装置…最後に、将来クラッシュにつながる可能性のある障害のタイムリーなトラブルシューティングのサポートを提供します。