Cosa determina la durata dei motori elettrici

I motori di azionamento funzionano in modalità motore e freno, convertendo l'energia elettrica in energia meccanica o, al contrario, l'energia meccanica in energia elettrica. La trasformazione dell'energia da un tipo all'altro è accompagnata da inevitabili perdite, che alla fine si trasformano in calore.

Parte del calore si dissipa nell'ambiente e il resto fa aumentare la temperatura del motore stesso al di sopra della temperatura ambiente (per maggiori dettagli vedi qui - Riscaldamento e raffreddamento di motori elettrici).

I materiali utilizzati per realizzare i motori elettrici (acciaio, rame, alluminio, materiali isolanti) hanno proprietà fisiche diverse che cambiano con la temperatura.

I materiali isolanti sono i più sensibili al calore e hanno la resistenza al calore più bassa rispetto ad altri materiali utilizzati nel motore.Pertanto, l'affidabilità del motore, le sue caratteristiche tecnico-economiche e la potenza nominale sono determinate dal riscaldamento dei materiali utilizzati per l'isolamento degli avvolgimenti.

La durata dell'isolamento del motore elettrico dipende dalla qualità del materiale isolante e dalla temperatura alla quale opera. La pratica ha stabilito che, ad esempio, l'isolamento in fibra di cotone immerso in olio minerale a una temperatura di circa 90 ° C può funzionare in modo affidabile per 15-20 anni. Durante questo periodo si verifica un graduale deterioramento dell'isolamento, ovvero la sua resistenza meccanica, elasticità e altre proprietà necessarie per il normale funzionamento si deteriorano.

Aumentando la temperatura di esercizio di soli 8-10 ° C si riduce il tempo di usura di questo tipo di isolamento a 8-10 anni (circa 2 volte) e ad una temperatura di esercizio di 150 ° C l'usura inizia dopo 1,5 mesi. Il funzionamento a temperature intorno ai 200°C renderà inutilizzabile questo isolamento dopo alcune ore.

La perdita che causa il riscaldamento dell'isolamento del motore dipende dal carico. Il carico leggero aumenta il tempo di usura dell'isolamento, ma porta a un uso insufficiente dei materiali e aumenta il costo del motore. Al contrario, il funzionamento di un motore a carico elevato ne ridurrà drasticamente l'affidabilità e la durata e potrebbe anche essere poco pratico dal punto di vista economico.Pertanto, la temperatura di esercizio dell'isolamento e il carico del motore, ovvero la sua potenza nominale, sono selezionati per motivi tecnici ed economici in modo tale che il tempo di usura dell'isolamento e la durata del motore in condizioni di funzionamento normali le condizioni sono di circa 15-20 anni.

L'utilizzo di materiali isolanti da sostanze inorganiche (amianto, mica, vetro, ecc.), che hanno una maggiore resistenza al calore, possono ridurre il peso e le dimensioni dei motori e aumentare la potenza. Tuttavia, la resistenza al calore dei materiali isolanti è determinata principalmente dalle proprietà delle vernici con cui è impregnato l'isolante. Le composizioni impregnanti, anche da composti di silicio silicio (siliconi), hanno una resistenza al calore relativamente bassa.

Il motore giusto per azionare la macchina condotta deve corrispondere alle caratteristiche meccaniche, alla modalità operativa della macchina e alla potenza richiesta. Quando si sceglie la potenza del motore, si procede principalmente dal suo riscaldamento, o meglio dal riscaldamento del suo isolamento.

La potenza del motore sarà determinata correttamente se durante il funzionamento la temperatura di riscaldamento del suo isolamento è vicina al massimo consentito.La sovrastima della potenza del motore comporta una diminuzione della temperatura di lavoro dell'isolamento, uso insufficiente di materiali costosi, aumento dei costi di capitale e deterioramento delle caratteristiche energetiche.

La potenza del motore sarà insufficiente a quella richiesta se la temperatura di esercizio del suo isolamento supera il massimo consentito, il che può portare a costi di capitale ingiustificati per la sostituzione del motore, a causa dell'usura prematura dell'isolamento.

Al giorno d'oggi, i motori CA sono molto richiesti tra i più moderni impianti di produzione. In pratica, i motori asincroni (IM) mostrano la loro durata e semplicità a un costo relativamente basso. Tuttavia, durante il funzionamento, possono verificarsi danni agli elementi del motore, che a loro volta portano al suo guasto prematuro.

Le principali fonti di sviluppo del guasto del motore asincrono sono:

• sovraccarico o surriscaldamento dello statore del motore elettrico 31%;
• chiusura turn-to-turn-15%;
• cedimento del cuscinetto - 12%;
• danni agli avvolgimenti o all'isolamento dello statore — 11%;
• traferro irregolare tra lo statore e il rotore — 9%;
• funzionamento del motore elettrico in due fasi — 8%;
• rottura o allentamento del fissaggio delle barre nella gabbia dello scoiattolo - 5%;
• allentamento del fissaggio dell'avvolgimento dello statore - 4%;
• squilibrio del rotore del motore elettrico - 3%;
• disallineamento dell'albero — 2%.