Виды и причины износов электрического и электромеханического оборудования

В процессе эксплуатации происходит износ электрического и электромеханического оборудования. Условно по характеру физических процессов, лежащих в его основе, можно выделить три вида износа: механический, электрический и моральный.

Механический износ является следствием длительных и много­кратных знакопостоянных или знакопеременных механических воз­действий на отдельные узлы и детали оборудования. В результате этих воздействий их первоначальные форма и качество ухудша­ются. Так, в электрических машинах подвержены износу трущие­ся детали — коллектор, контактные кольца, щетки, подшипники, шейки валов, а в электрических аппаратах — контактные поверх­ности, пружины и лр. Под влиянием перечисленных воздействий истирается изоляция в местах выхода проводников обмотки из пазов электрических машин, смежных витков обмоток трансфор­маторов и электрических аппаратов. Абразивное истирание узлов и деталей оборудования происходит под влиянием твердых час­тиц (пыли), содержащихся в окружающей атмосфере.

Электрический износ приводит к невосстанавливаемой потере электроизоляционными материалами своих изоляционных свойств. Износ изоляции происходит под действием четырех основных факторов: тепловых, электрических, механических, а также ок­ружающей среды. С повышением температуры уменьшаются меха­ническая прочность твердой изоляции и коэффициент теплопе­редачи, при тепловом расширении изоляции ослабляется ее струк­тура, возникают внутренние термомеханические напряжения, которые особенно велики в жестко связанных изоляционных си­стемах со значительно отличающимися коэффициентами тепло­вого расширения. В процессе износа в изоляции могут накапли­ваться продукты ее распада, приводящие к появлению газовых пузырей и проводящих примесей, которые снижают ее пробив­ное напряжение. Тепловое воздействие делает твердую изоляцию уязвимой для механических воздействий.

Электрические воздействия на изоляцию определяются уров­нем напряжения оборудования. Наибольшее влияние на износ оказывают коммутационные и атмосферные перенапряжения, которые приводят к резко неравномерному распределению на­пряжения вдоль катушки (обмотки) и могут вызвать ее пробой. Неравномерное распределение напряжения характерно и для об­моток электрических машин, питаемых от преобразователей ча­стоты с широтно-импульсной модуляцией. Условия работы изо­ляции ухудшаются вследствие атмосферных воздействий, в час­тности влаги и вредных химических примесей, содержащихся в окружающем воздухе. Наличие влаги в изоляции может суще­ственно уменьшить механическую прочность твердой изоляции, усилить процессы ионизации, ускорить ее химическое старение.

Механические воздействия появляются из-за вибрации обо­рудования, из-за протекания переменных токов по его обмот­кам, приводящим к возникновению в них знакопеременных электродинамических усилий, из-за центробежных сил в под­вижных и вращающихся частях. Причем механические усилия, действующие на твердую изоляцию в аварийных режимах (как пра­вило, в режимах короткого замыкания), могут в сотни раз пре­восходить усилия, действующие в нормальных режимах.

В результате этих воздействий может происходить пробой изо­ляции, а на частях оборудования, не находящихся в нормальных условиях под напряжением, могут появляться высокие электри­ческие потенциалы. Устранение этого вида износа обычно требует капитального ремонта электрического и электромеханического оборудования.

Моральный износ обусловлен появлением в эксплуатации ново­го оборудования, характеризующегося более высокими технико-экономическими показателями (большие КПД, производитель­ность, меньшая стоимость, более высокая надежность работы и т.д.). В этих условиях дальнейшее использование устаревшего оборудо­вания является нецелесообразным из-за повышенных издержек, приводящих к более высокой стоимости готовой продукции по сравнению со стоимостью аналогичной продукции, произведен­ной на новом, технически более совершенном оборудовании. Толь­ко изменением конструкции и улучшением технических показа­телей действующего оборудования при капитальном ремонте в про­цессе модернизации можно продлить сроки его экономически оправданной эксплуатации.

Приведенная классификация износов электрического и элект­ромеханического оборудования является в известной мере услов­ной, так как все три типа износа нельзя рассматривать в отрыве друг от друга. Например, на механический износ токоведуших ча­стей сильное влияние оказывают плотность тока, температура и влажность окружающей среды; на электрический износ изоляции сильное влияние оказывают механические факторы (вибрация, термомеханические усилия, абразивный износ). На ухудшение тех­нических характеристик оборудования и, следовательно, на его моральный износ оказывает влияние степень его механического и электрического износа. Тем не менее раздельный анализ видов износа электрического и электромеханического оборудования позволяет более полно выявить физические факторы, лежащие в основе этих процессов, выработать меры по ослаблению их влия­ния на работу оборудования.