Ізоляція електродвигуна. Класи теплостійкості

Принцип роботи насоса з електродвигуном

Насос - це гідравлічний механізм, призначений для створення потоку рідкого середовища. Машина, перетворює механічну енергію приводу насоса в кінетичну енергію та енергію тиску рідини.
Приводом насосів є асинхронні електродвигуни. Частина енергії електродвигуна передається рідині, а частина втрачається на подолання сил тертя у підшипниках; у сталевих листах осердя статора і ротора, обумовлених гістерезисом і вихровими струмами; в обмотках статора і ротора.
Всі втрати енергії виділяються у вигляді тепла, що призводить до нагрівання електродвигуна. Температура нагрівання з годиною зростає нерівномірно. Спочатку тепло майже повністю витрачається на підвищення температури двигуна і тільки незначна його частина віддається у навколишнє середовище. Тому температура електродвигуна в цей час швидко зростає.
У світові збільшення перепаду температур (різниця між температурою двигуна і температурою навколишнього повітря), збільшується тепловіддача в навколишнє середовище, тому підвищення температури сповільнюється і настає момент, коли все тепло, яке виділяється в двигуні, віддається у навколишнє середовище. Така температура двигуна називається сталою. В електродвигунах малої та середньої потужності стала температура встановлюється через 1,5-2 години після початку роботи.

Допустима температура нагрівання двигуна залежить від теплостійкості його ізоляції. Матеріали, що застосовуються для виготовлення електродвигунів (сталь, мідь, алюміній, ізоляційні матеріали), мають різні фізичні властивості, які змінюються від температури. Ізоляційні матеріали найбільш чутливі до нагрівання і володіють найменшою нагрівостійкістю в порівнянні з іншими матеріалами, що використовуються у двигуні. Тому надійність роботи двигуна, його техніко-економічні характеристики і номінальна потужність визначаються нагріванням матеріалів, що застосовуються для ізоляції обмоток.
 

Класи теплостійкості ізоляції електродвигуна

Виділяють 7 класів теплостійкості ізоляції електродвигуна: У, А, Е, В, F, Н і Ц.

В електричних двигунах використовують ізоляційні матеріали класу А, В, Е і F.

Величина усталеної температури двигуна залежить від навантаження та умов охолодження. Мале навантаження збільшує годину зносу ізоляції, але призводить до недовикористання матеріалів і підвищення вартості двигуна. Навпаки, робота двигуна з великим навантаженням різко скорочує його надійність і термін служби, і також може виявитися економічно недоцільною.

При великому навантаженні виділяється велика кількість теплоти в одиницю часу, отже, вище усталена температура двигуна. Величина допустимої температури двигуна обумовлюється властивостями ізоляції обмоток. Якщо двигун перевантажений, то він може нагрітися до температури, більшої за допустиму для даного класу ізоляції.

При роботі з навантаженням, що відповідає номінальній потужності, усталена температура двигуна дорівнює допустимій. Температура обмотки двигуна при номінальному навантаженні повинна бути на 20-25°С нижче гранично допустимої величини. Значно нижча температура двигуна відповідає роботі його з малим навантаженням на валу. При цьому коефіцієнт корисної дії двигуна і коефіцієнт його потужності невеликі.

У нормальних умовах експлуатації електродвигун може працювати 10-15 років. Якщо двигун часто перевантажується, він перегрівається, ізоляція втрачає електричну і механічну міцність, а рядків служби його на кожні 8°С перевищення температури більше допустимої зменшується приблизно у 2 рази.
 

Основні режими роботи електродвигуна
Нагрівання обмоток статора залежить від режиму роботи електродвигуна. Передбачено 8 номінальних режимів роботи. Основними з них є: тривалий S1, короткочасний S2 і повторно-короткочасний з S3.

При тривалому режимі S1 період роботи електродвигуна настільки великий, що температура його нагрівання досягає усталеного значення. Так працюють електродвигуни вентиляторів, насосів, зерноочисних машин тощо. При вимкненні двигуна з мережі його температура поступово знизитися до температури навколишнього середовища.

Короткочасний режим роботи S2 електродвигуна характеризується чергуванням періодів роботи з паузами. Причому тривалість робочого періоду така мала, що двигун не встигає нагрітись до усталеної температури, а тривалість паузи дозволяє охолоджуватися до температури навколишнього, середовища. У короткочасному режимі працюють двігуні приводів для піднімання щитів на зрошувальних каналах, повороту лотків в інкубаторах, транспортерів для роздавачів кормів та інші.

При повторно-короткочасному режимі S3 період роботи двигуна чергується з паузами. Альо тривалість одного робочого періоду разом з паузою не перевищує 10хв. За такий короткий час температура двигуна не досягає усталеного значення, а за період паузи не встигає знижуватись до температури навколишнього середовища. У такому режимі працюють двігуні приводів кранів, підйомників тощо.

Вибір електродвигуна

Правильно обраний двигун для приводу робочої машини відповідає:

-механічним характеристикам,

- режиму роботи машини,

- необхідній потужності.

При виборі потужності двигуна виходять перш за все з його нагрівання, а точніше нагріву його ізоляції. Потужність двигуна буде визначена правильно, якщо при роботі температура нагріву його ізоляції близька до гранично допустимої. Завищення потужності двигуна призводить до зниження робочої температури ізоляції, недовикористання дорогих матеріалів, до збільшення капітальних витрат і погіршення енергетичних показників.