Особые условия окружающей среды, в которых работают электродвигатели, можно разделить на две основные категории в зависимости от характера факторов окружающей среды: природные климатические условия и промышленные условия. К природным климатическим условиям относятся, главным образом, тропические, морские, холодные, подземные и высокогорные среды; к промышленным условиям относятся, главным образом, коррозионные среды, взрывоопасные среды, высокие и низкие температуры, высокое и низкое давление, твердые частицы и пыль, высокоэнергетическое излучение и специальные механические нагрузки и т. д. Влияние особых условий окружающей среды на изоляцию электродвигателя.
Влияние температуры
Из-за высокой температуры окружающей среды, влияющей на теплоотвод двигателя, его выходная мощность снижается. Сильное воздействие высоких температур и ультрафиолетовых лучей ускоряет старение изоляционных материалов. В сухих и жарких регионах относительная влажность иногда падает до 3%. Высокая температура и сухость приводят к высыханию, сморщиванию, деформации и растрескиванию изоляционных материалов. Высокая температура способствует потере заливочного компаунда. Низкая температура приводит к затвердению, хрупкости и растрескиванию резины и пластика, а также к замерзанию смазочного масла и охлаждающей жидкости.
Высокая влажность и влияние сырости
Высокая относительная влажность может привести к образованию водяных пленок на поверхности. При влажности более 95% внутри двигателя часто конденсируются капли воды, что делает металлические детали подверженными ржавению, смазку — поглощению влаги и разрушению, а некоторые изоляционные материалы — набуханию из-за поглощения влаги или размягчению и липкости. Механические и электрические характеристики ухудшаются, и существует высокий риск пробоя изоляции и поверхностного пробоя.
Влияние плесени
В условиях высокой температуры и высокой влажности плесень наиболее склонна к росту. Выделения плесени могут вызывать коррозию металлов и изоляционных материалов, приводя к быстрому старению изоляции и возникновению коротких замыканий.
Частицы пыли и песка
Пыль (включая промышленную пыль) — это частицы диаметром от 1 до 150 микрометров; песчаная пыль — это частицы кварца диаметром от 10 до 1000 микрометров. Накопление пыли и песка на поверхности изоляции приводит к снижению электроизоляционных характеристик из-за поглощения влаги, а проводящая пыль с большей вероятностью вызывает утечку изоляции или короткое замыкание. Как кислая, так и щелочная коррозионная пыль склонна к расплыванию, вызывая коррозию металлических компонентов и изоляционных деталей. Попадание пыли и песка в двигатель может привести к механическим поломкам и износу компонентов. При большом количестве они засоряют воздуховоды, влияя на вентиляцию и теплоотвод. Поэтому для двигателей, используемых в промышленных пыльных зонах и на открытом воздухе в песчано-пылевых районах, необходимо принимать меры по предотвращению попадания песка и пыли.
Влияние солевых брызг
Когда бурные волны в океане ударяются о скалистый берег, капли воды, разбрызгиваясь, превращаются в туман и попадают в воздух. Эти взвешенные в воздухе частицы хлорида называются солевым туманом. Солевой туман образует электролит на изоляционных и металлических поверхностях, ускоряя процесс коррозии и серьезно влияя на изоляционные свойства. Например, он может вызвать коронный разряд и увеличение тока утечки.
Опасность насекомых и мелких животных
В тропических регионах вред, причиняемый насекомыми и мелкими животными, особенно велик. С одной стороны, они строят гнезда внутри электромашин и оставляют после себя трупы, вызывая механические засоры; с другой стороны, они прогрызают изоляцию или поедают изоляционные материалы, вызывая короткие замыкания. Особенно опасны термиты, древоядные муравьи, крысы и змеи.
Коррозионный газ
На производственных площадках химической промышленности (включая горнодобывающие предприятия, производство удобрений, фармацевтических препаратов, резины и т. д.) в основном присутствуют большие количества газов, таких как хлор, хлористый водород, диоксид серы, оксид азота, аммиак, сероводород и др. Хотя их коррозионное воздействие относительно невелико в сухом воздухе (с максимальной относительной степенью смешивания ниже 70%), во влажном воздухе они образуют кислые или щелочные коррозионные аэрозоли. Как правило, когда относительная влажность воздуха не достигает насыщения и на поверхности изделия образуется конденсат, коррозия металлических деталей и компонентов, а также ухудшение изоляционных свойств значительно ускоряются. Поэтому воздействие коррозионных газов на моторные изделия зависит от влажности воздуха, природы и концентрации коррозионных газов.
Барометрическое давление
В высокогорных районах (выше 1000 метров) из-за уменьшения плотности воздуха с увеличением высоты происходит повышение температуры двигателя и снижение его выходной мощности. Соответственно, снижается и пусковое напряжение коронного разряда в высоковольтных двигателях. Длительная работа двигателя с коронным разрядом влияет на срок его службы и безопасность эксплуатации. Кроме того, изменения высоты оказывают существенное влияние на коммутацию постоянного тока и износ щеток. В атмосфере с недостатком влаги и кислорода (особенно влаги) скорость образования пленок оксида меди на поверхности коммутации замедляется, что не компенсирует износ, приводя к ухудшению коммутации и увеличению износа щеток.
Высокоэнергетический
Высокоэнергетические лучи (такие как электроны, протоны или гамма-лучи ядерного излучения) могут вызывать смещение атомов вещества, приводя к дефектам кристаллической решетки и образованию атомных пар вакансий и щелей, тем самым вызывая радиационное повреждение структуры материала. Кроме того, при облучении вещества электроны отрываются от своих орбит, генерируя пары дырка-электрон, что делает вещество склонным к ионизации. Воздействие излучения на изоляционные материалы зависит от типа и дозы излучения (выраженной в мощности дозы или суммарной дозе), энергетического спектра излучения, свойств облучаемого изоляционного материала и температуры окружающей среды. Излучение в основном повреждает изоляционные материалы. Среди них механические свойства органических изоляционных материалов страдают сильнее всего. Допустимая доза облучения для изоляционных материалов составляет 10 рентген. Однако неорганические изоляционные материалы обладают лучшей радиационной стойкостью, например, кварц и слюда, которые могут выдерживать допустимую дозу облучения более 10 рентген.
Механическая сила
Высокое давление, ударные нагрузки и вибрация могут легко привести к механическим повреждениям металлических компонентов и изоляционных конструкций двигателя.
Дата публикации: 12 июня 2025 г.