Mi határozza meg az elektromos motorok élettartamát

A hajtómotorok motor és fék üzemmódban működnek, az elektromos energiát mechanikai energiává, vagy fordítva, a mechanikai energiát elektromos energiává alakítják. Az energia egyik típusból a másikba való átalakulása elkerülhetetlen veszteségekkel jár, amelyek végül hővé alakulnak.

A hő egy része a környezetbe távozik, a többi pedig maga a motor hőmérsékletét a környezeti hőmérséklet fölé emeli (további részletekért lásd: Villanymotorok fűtése és hűtése).

Az elektromos motorok gyártásához használt anyagok (acél, réz, alumínium, szigetelőanyagok) különböző fizikai tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek a hőmérséklettel változnak.

A szigetelőanyagok a legérzékenyebbek a hőre és a legalacsonyabb hőállósággal rendelkeznek a motorban használt egyéb anyagokhoz képest.Ezért a motor megbízhatóságát, műszaki és gazdasági jellemzőit, valamint a névleges teljesítményt a tekercsek szigetelésére használt anyagok melegítése határozza meg.

A villanymotor szigetelésének élettartama a szigetelőanyag minőségétől és a működési hőmérséklettől függ. A gyakorlat megállapította, hogy például a körülbelül 90 °C-os ásványolajba merített pamutszálas szigetelés 15-20 évig megbízhatóan működik. Ebben az időszakban a szigetelés fokozatos romlása következik be, azaz romlik a mechanikai szilárdsága, rugalmassága és egyéb, a normál működéshez szükséges tulajdonságai.

Az üzemi hőmérséklet mindössze 8-10 °C-kal történő növelése 8-10 évre csökkenti az ilyen típusú szigetelés kopási idejét (körülbelül 2-szer), és 150 ° C-os üzemi hőmérsékleten a kopás 1,5 hónap után kezdődik. 200°C körüli hőmérsékleten történő működés esetén ez a szigetelés néhány óra múlva használhatatlanná válik.

A motor szigetelésének felmelegedését okozó veszteség a terheléstől függ. Az enyhe terhelés növeli a szigetelés kopási idejét, de elégtelen anyagfelhasználáshoz vezet, és megnöveli a motor költségét. Ezzel szemben a motor nagy terhelés melletti üzemeltetése drasztikusan csökkenti annak megbízhatóságát és élettartamát, és gazdaságilag is kivitelezhetetlen lehet.Ezért a szigetelés üzemi hőmérsékletét és a motor terhelését, azaz névleges teljesítményét műszaki és gazdasági okokból úgy választják meg, hogy a szigetelés kopási ideje és a motor élettartama normál üzem mellett körülményei körülbelül 15-20 év.

A nagyobb hőállóságú szervetlen anyagokból (azbeszt, csillám, üveg stb.) készült szigetelőanyagok használata csökkentheti a motorok tömegét és méretét, valamint növelheti a teljesítményt. A szigetelőanyagok hőállóságát azonban elsősorban azon lakkok tulajdonságai határozzák meg, amelyekkel a szigetelést impregnálják. Az impregnáló készítmények még szilícium-szilícium-vegyületekből (szilikonokból is) viszonylag alacsony hőállósággal rendelkeznek.

A meghajtott gép meghajtásához megfelelő motornak meg kell felelnie a mechanikai jellemzőknek, a gép üzemmódjának és a szükséges teljesítménynek. A motor teljesítményének kiválasztásakor elsősorban a fűtéséből, vagy inkább a szigetelésének melegítéséből indulnak ki.

A motor teljesítménye akkor lesz helyesen meghatározva, ha működés közben a szigetelésének fűtési hőmérséklete közel van a megengedett maximális értékhez A motor teljesítményének túlbecslése a szigetelés üzemi hőmérsékletének csökkenéséhez, drága anyagok elégtelen felhasználásához vezet, a tőkeköltségek növekedése és az energetikai jellemzők romlása.

A motor teljesítménye nem lesz elegendő a szükségeshez, ha a szigetelésének üzemi hőmérséklete meghaladja a megengedett maximális értéket, ami indokolatlan motorcseréi költségekhez vezethet, a szigetelés idő előtti kopása miatt.

Napjainkban a legtöbb modern gyártóüzemben nagy kereslet mutatkozik a váltakozó áramú motorok iránt. A gyakorlatban az aszinkron motorok (IM) viszonylag alacsony költségek mellett mutatják meg tartósságukat és egyszerűségüket. Működés közben azonban a motor elemei megsérülhetnek, ami viszont a motor idő előtti meghibásodásához vezet.

Az aszinkron motorhiba kialakulásának fő forrásai a következők:

• az elektromos motor állórészének túlterhelése vagy túlmelegedése 31%;
• fordulóról fordulóra zárás-15%;
• csapágyhiba – 12%;
• az állórész tekercseinek vagy szigetelésének sérülése - 11%;
• egyenetlen légrés az állórész és a forgórész között - 9%;
• az elektromos motor működése két fázisban - 8%;
• a rúd rögzítésének eltörése vagy meglazulása a mókusketrecben – 5%;
• az állórész tekercselés rögzítésének meglazítása - 4%;
• az elektromos motor forgórészének kiegyensúlyozatlansága - 3%;
• tengelyeltérés – 2%.