Ce qui détermine la durée de vie des moteurs électriques

Les moteurs d'entraînement fonctionnent en mode moteur et frein, convertissant l'énergie électrique en énergie mécanique ou, à l'inverse, l'énergie mécanique en énergie électrique. La transformation de l'énergie d'un type à un autre s'accompagne d'inévitables pertes, qui finissent par se transformer en chaleur.

Une partie de la chaleur se dissipe dans l'environnement et le reste fait monter la température du moteur lui-même au-dessus de la température ambiante (pour plus de détails, voir ici - Chauffage et refroidissement des moteurs électriques).

Les matériaux utilisés pour fabriquer les moteurs électriques (acier, cuivre, aluminium, matériaux isolants) ont des propriétés physiques différentes qui évoluent avec la température.

Les matériaux isolants sont les plus sensibles à la chaleur et ont la plus faible résistance à la chaleur par rapport aux autres matériaux utilisés dans le moteur.Par conséquent, la fiabilité du moteur, ses caractéristiques techniques et économiques et la puissance nominale sont déterminées par l'échauffement des matériaux utilisés pour isoler les enroulements.

La durée de vie de l'isolation du moteur électrique dépend de la qualité du matériau isolant et de la température à laquelle il fonctionne. La pratique a établi que, par exemple, une isolation en fibre de coton immergée dans de l'huile minérale à une température d'environ 90 ° C peut fonctionner de manière fiable pendant 15 à 20 ans. Pendant cette période, il y a une détérioration progressive de l'isolation, c'est-à-dire que sa résistance mécanique, son élasticité et d'autres propriétés nécessaires au fonctionnement normal se détériorent.

L'augmentation de la température de fonctionnement de seulement 8-10 ° C réduit la durée d'usure de ce type d'isolation à 8-10 ans (environ 2 fois), et à une température de fonctionnement de 150 ° C, l'usure commence après 1,5 mois. Un fonctionnement à des températures autour de 200°C rendra cet isolant inutilisable au bout de quelques heures.

La perte qui provoque l'échauffement de l'isolation du moteur dépend de la charge. Une charge légère augmente le temps d'usure de l'isolant, mais conduit à une utilisation insuffisante des matériaux et augmente le coût du moteur. À l'inverse, faire fonctionner un moteur à charge élevée réduira considérablement sa fiabilité et sa durée de vie, et peut également être économiquement peu pratique.Par conséquent, la température de fonctionnement de l'isolation et la charge du moteur, c'est-à-dire sa puissance nominale, sont choisies pour des raisons techniques et économiques de manière à ce que le temps d'usure de l'isolation et la durée de vie du moteur en fonctionnement normal les conditions sont d'environ 15-20 ans.

L'utilisation de matériaux isolants à base de substances inorganiques (amiante, mica, verre, etc.), qui ont une résistance thermique plus élevée, peut réduire le poids et la taille des moteurs et augmenter la puissance. Cependant, la résistance à la chaleur des matériaux isolants est principalement déterminée par les propriétés des vernis dont l'isolant est imprégné. Les compositions d'imprégnation, même à partir de composés de silicium silicium (silicones), ont une résistance à la chaleur relativement faible.

Le bon moteur pour entraîner la machine entraînée doit correspondre aux caractéristiques mécaniques, au mode de fonctionnement de la machine et à la puissance requise. Lors du choix de la puissance du moteur, ils procèdent principalement de son échauffement, ou plutôt de l'échauffement de son isolation.

La puissance du moteur sera déterminée correctement si, pendant le fonctionnement, la température de chauffage de son isolation est proche du maximum autorisé.La surestimation de la puissance du moteur entraîne une diminution de la température de travail de l'isolation, une utilisation insuffisante de matériaux coûteux, une augmentation des coûts d'investissement et une détérioration des caractéristiques énergétiques.

La puissance du moteur sera insuffisante à celle requise si la température de fonctionnement de son isolation dépasse le maximum admissible, ce qui peut entraîner des coûts d'investissement injustifiés pour le remplacement du moteur, par suite d'une usure prématurée de l'isolation.

De nos jours, les moteurs à courant alternatif sont très demandés dans la plupart des usines de fabrication modernes. En pratique, les moteurs asynchrones (IM) montrent leur durabilité et leur simplicité à un coût relativement faible. Cependant, pendant le fonctionnement, des dommages aux éléments du moteur peuvent survenir, ce qui entraîne à son tour sa défaillance prématurée.

Les principales sources de développement de panne de moteur asynchrone sont :

• surcharge ou surchauffe du stator du moteur électrique 31%;
• fermeture tour à tour -15 % ;
• défaillance des roulements - 12 % ;
• dommages aux enroulements du stator ou à l'isolation - 11%;
• entrefer irrégulier entre le stator et le rotor - 9%;
• fonctionnement du moteur électrique en deux phases — 8%;
• rupture ou relâchement de la fixation des barres dans la cage d'écureuil - 5%;
• desserrage de la fixation de l'enroulement du stator - 4%;
• déséquilibre du rotor du moteur électrique - 3 % ;
• désalignement de l'arbre - 2 %.