От чего зависит срок службы электродвигателей

Электродвигатели приводов работают в двигательном и тормозном режимах, преобразуя электрическую энергию в механическую или, наоборот, механическую энергию в электрическую. Преобразование энергии из одного вида в другой сопровождается неизбежными потерями, которые в конечном итоге превращаются в тепло.

Часть тепла рассеивается в окружающую среду, а остальная часть вызывает превышение температуры самого двигателя над температурой окружающей среды (подробнее смотрите здесь — Нагрев и охлаждение электродвигателей).

Материалы, применяемые для изготовления электродвигателей (сталь, медь, алюминий, изоляционные материалы), обладают различными физическими свойствами, которые изменяются от температуры.

Изоляционные материалы наиболее чувствительны к нагреву и обладают наименьшей нагревостойкостью по сравнению с другими материалами, используемыми в двигателе. Поэтому надежность работы двигателя, его технико-экономические характеристики и номинальная мощность определяются нагревом материалов, применяемых для изоляции обмоток.

Срок службы изоляции электродвигателей зависит от качества изолирующего материала и от температуры, при которой она работает. Практикой установлено, что, например, хлопчатобумажная волокнистая изоляция, погруженная в минеральное масло при температуре около 90 °С, может надежно работать в течение 15 — 20 лет. В течение этого срока происходит постепенный износ изоляции, то есть ухудшаются ее механическая прочность, эластичность и другие свойства, необходимые для нормальной работы.

Повышение рабочей температуры всего на 8 — 10 °С сокращает время износа этого вида изоляции до 8 — 10 лет (примерно в 2 раза), а при рабочей температуре 150 °С износ наступает через 1,5 месяца. Работа при температуре около 200 °С приводит эту изоляцию в негодность через несколько часов.

Потери, вызывающие нагрев изоляции двигателя, зависят от нагрузки. Малая нагрузка увеличивает время износа изоляции, но приводит к недоиспользованию материалов и повышению стоимости двигателя. Наоборот, работа двигателя с большой нагрузкой резко сокращает его надежность и срок службы, и также может оказаться экономически нецелесообразной. Поэтому рабочую температуру изоляции и нагрузку двигателя, то есть его номинальную мощность, выбирают из технико-экономических соображений с таким расчетом, чтобы время износа изоляции и срок службы двигателя в условиях нормальной эксплуатации был примерно 15 — 20 лет.

Применение изоляционных материалов из неорганических веществ (асбеста, слюды, стекла и др.), обладающих более высокой нагревостойкостью, позволяет снизить вес и габариты двигателей и увеличить мощность. Однако нагревостойкость изоляционных материалов определяется в первую очередь свойствами лаков, которыми пропитывают изоляцию. Пропиточные составы даже из кремнийорганических соединений (силиконов) обладают сравнительно невысокой нагревостойкостью.

Правильно выбранный двигатель для привода рабочей машины, должен соответствовать механическим характеристикам, режиму работы машины и требуемой мощности. При выборе мощности двигателя исходят прежде всего из его нагрева, а точнее нагрева его изоляции.

Мощность двигателя будет определена правильно, если при работе температура нагрева его изоляции близка к предельно допустимой. Завышение мощности двигателя приводит к снижению рабочей температуры изоляции, недоиспользованию дорогостоящих материалов, к увеличению капитальных затрат и ухудшению энергетических показателей.

Мощность двигателя будет недостаточной по отношению к требуемой, если рабочая температура его изоляции превышает предельно допустимую, что может привести к неоправданным капитальным затратам на замену двигателя, в результате преждевременного износа изоляции.

10.12.2016 Без рубрики Нет комментариев