Обмен на влага между изолацията на електродвигателите и околната среда - Работа на електродвигатели в
Влагата се обменя почти постоянно между изолацията на двигателя и околната среда. Способността да абсорбира или освобождава влага зависи от конструкцията на електродвигателя, състоянието му (под товар, празен ход, неработеща пауза), структура и състав на изолацията.
Влагата в изолационните материали може да бъде под формата на разтвори, колоиди, абсорбиращ слой върху повърхността на изолацията и т.н.
За простота, когато се разглежда физиката на процеса на обмен на влага, изолираната влага се разделя на два вида: свободна и свързана.
Няма свободна влага в електрическите двигатели от затворен тип, тъй като няма директен контакт на изолацията с вода.
Има свързана влага в хигроскопични изолационни материали (влага в макро- и микрокапиляри, влага в големи пори и кухини, влага при намокряне).
Въпреки това, електрическите двигатели от затворена продухана версия не са запечатани и влажният въздух от околната среда контактува с изолацията на електродвигателя. В този случай може да настъпи както овлажняване на изолацията, така и нейното овлажняване, в зависимост от режима на работа на електродвигателя.
Помислете за този процес на обмяна на влага.
Изпаряването на влагата от даден материал се причинява от дифузията на парите от повърхността на материала в околната среда (външна дифузия). Колкото по-интензивна е дифузията, толкова по-голяма е разликата между парциалното налягане на парите на повърхността на материала и налягането в околната среда. В зависимост от стойността на градиента на налягането (съотношението между наляганията на парите на повърхността на материала и в околната среда) се определя посоката на дифузия, т.е. хода на процеса в посока на изсушаване или овлажняване.
Вътрешна дифузия се наблюдава под формата на движение на влага в течно или газообразно състояние от вътрешните влажни слоеве на изолацията към нейната изсушена повърхност. В този случай влагата се премества от места с по-висока влажност на места с по-малка влажност (проводимост на влагата).
Освен това има така наречената термична дифузия на влага от по-нагретите изолационни слоеве към по-слабо загряваните. Следователно общият поток на влагата се определя, както следва:
m = mр + mw + mt,
където mP, mt и mt са масата на влагата, преминаваща през единицата на участъка за единица време под въздействието на съответния градиент.
Всеки от тези компоненти се изразява чрез известните съотношения
където kp, kv и k1 са съответно коефициентите на моларен пренос на пари, проводимост на влагата и обмен на топлинна влага (термична дифузия).
Промяната в съдържанието на влага в изолацията на намотката по време на работа на електродвигателя може да бъде проследена от промяната в изолационното съпротивление.
Нека анализираме процеса на обмен на влага при изолацията на електродвигател, работещ в тежки условия на селскостопанско производство с повишена (до 100%) влажност на околната среда.
Когато двигателят не работи в помещение с висока относителна влажност, върху неговата изолация действа само градиентът на влагата. Изолацията на електродвигателя абсорбира влагата от въздуха - протича процес на овлажняване. Първо, външните слоеве на изолацията се навлажняват, след това процесът продължава и вътрешните слоеве на изолацията се навлажняват. Процесът на овлажняване продължава до достигане на равновесно състояние на влага между изолацията и околната среда. Овлажняването на изолацията на намотката води до рязко намаляване на нейните диелектрични характеристики: изолационно съпротивление, диелектрична якост и др. Естеството на промяната в изолационното съпротивление на намотката на празен електродвигател и съдържанието на влага във времето е показано в Фигура 2.