在电机产品的生命周期中,从存放、运输到使用,都不可避免地会受到周围环境的影响。这些环境因素可以大致分为自然气候环境和工业环境两大类。自然气候环境包括热带、海洋、严寒、地下以及高原等不同类型;而工业环境则涵盖了腐蚀性、爆炸性、极端温度、高压低压、固体颗粒与粉尘、高能射线以及特殊机械负荷等多种复杂环境。
特殊环境对电机绝缘的潜在损害不容忽视
自然气候环境与工业环境作为两大类特殊环境因素,它们对电机的作用有时是单一的,有时则是多种因素共同作用的结果(例如,热带户外环境中既可能存在腐蚀性,也可能存在爆炸风险);它们的作用可能是间歇性的,也可能是持续的。由于不同因素作用的先后顺序和程度不同,其影响往往错综复杂。
●温度的影响
环境温度的升高会直接影响电机的散热性能,进而降低输出功率。在高温和强烈的紫外线照射下,绝缘材料会加速老化。在干燥地区,相对湿度可能降至3%,高温干燥会导致绝缘材料干枯、皱缩、变形及龟裂,甚至可能导致灌胶流失。低温则会使橡胶、塑料等材料硬化、变脆、龟裂,润滑油脂和冷却液可能冻结。
●高湿及水分的影响
高相对湿度容易导致表面凝结水膜,当湿度超过95%时,电机内部常出现水滴,这可能导致金属件生锈,润滑脂受潮变质,某些绝缘材料吸潮膨胀或变软变粘,机械和电气性能恶化,容易发生绝缘击穿和表面闪络。
●霉菌的影响
在高温高湿的环境下,霉菌繁殖迅速,其分泌物能腐蚀金属和绝缘材料,导致绝缘迅速老化,可能引发短路事故。
●灰尘和沙尘的影响
灰尘(含工业粉尘)直径在1至150微米之间;沙尘直径在10至1000微米之间。灰尘和沙尘沉积在绝缘表面,吸潮后会使电气绝缘性能下降,导电灰尘更易导致绝缘漏电或短路事故。酸性或碱性腐蚀性灰尘均易潮解,导致金属零部件和绝缘件腐蚀。灰尘和沙尘进入电机内部,会引起机械故障和零部件磨损,大量沉积将堵塞风道,影响通风散热。
因此,在工业多尘作业区和户外沙尘地区使用的电机,如皖南电机,必须采取有效的防尘措施。
●盐雾的影响
海洋激浪及波浪冲击岩岸时,飞溅的水沫形成雾状进入空气,这些悬浮的氯化物液体微粒称为盐雾。盐雾会使绝缘及金属表面形成电解液,加速腐蚀,严重影响绝缘性能,如产生电晕放电、漏导电流增大等。
●昆虫及小生物的危害
热带地区昆虫及小生物对电机的危害尤为严重。它们在电机内部筑巢并留下尸体,造成机械阻塞;它们会咬伤绝缘或吞食绝缘材料,引发短路故障。白蚁、飞蛾、鼠、蛇等生物的危害性*大。
●腐蚀性气体的危害
化学工业(含矿井、化肥、医药、橡胶等)生产场所,存在大量氯、氯化氢、二氧化硫、氧化氮、氨、硫化氢等气体。在干燥空气中(相对湿度低于70%),腐蚀作用较小,但在潮湿环境中,会形成酸性、碱性等腐蚀性气雾。通常,腐蚀性气体在空气湿度未达到饱和且产品表面存在凝结水时,会加速金属零部件和绝缘性能的恶化。
腐蚀性气体对电机产品的影响程度取决于空气湿度、腐蚀性气体的性质及浓度,这在安徽皖南电机产品的设计中需要特别注意。
●大气压力的影响
高原地区(海拔1000米以上),空气密度随海拔上升而下降,影响电机温升和输出功率。高压电机的电晕起始电压也会降低,长期带电晕运行会影响电机使用寿命和安全运行。
此外,海拔变化对直流换向和电刷磨损也有很大影响。在缺乏水分和氧(特别是水分)的大气条件下,换向表面氧化亚铜薄膜生成速度减慢,不能与磨损平衡,导致换向恶化和电刷磨损量增大。
●高能射线的影响
高能射线(如核辐射的电子、质子或γ射线)能使物质原子发生位移,产生晶格缺陷,形成空位-间隙原子对,导致物质结构受到辐射损伤。物质受辐射后,电子脱离轨道,产生空穴-电子对,易使物质发生电离。辐射对绝缘材料的影响取决于辐射类型、剂量(以剂量率或累积剂量值表示)、辐射能谱、被辐射的绝缘材料性质及环境温度。
辐射主要导致绝缘材料损伤,有机绝缘材料的机械性能损伤较严重,允许吸收辐射剂量为10°拉德,而无机绝缘材料抗辐射性能较好,如石英、云母的允许吸收辐射剂量可达10°拉德以上。
●机械力的作用
高气压、冲击和振动负载易使电机的金属零部件和绝缘结构产生机械损伤事故。