Szczególne warunki środowiskowe silników można podzielić na dwie główne kategorie, w zależności od charakteru czynników środowiskowych: naturalne środowiska klimatyczne i środowiska przemysłowe. Środowiska naturalne obejmują głównie środowiska tropikalne, morskie, zimne, podziemne i płaskowyże; środowiska przemysłowe obejmują głównie środowiska korozyjne, środowiska wybuchowe, wysokie i niskie temperatury, wysokie i niskie ciśnienia, cząstki stałe i pył, promieniowanie wysokoenergetyczne oraz szczególne obciążenia mechaniczne itp. Wpływ szczególnych środowisk na izolację silnika.
Wpływ temperatury
Ze względu na wysoką temperaturę otoczenia, która wpływa na odprowadzanie ciepła przez silnik, jego moc wyjściowa spada. Silne działanie wysokiej temperatury i promieniowania ultrafioletowego przyspiesza starzenie się materiałów izolacyjnych. W suchych i gorących obszarach wilgotność względna powietrza spada czasami do 3%. Wysoka temperatura i suchość powodują wysychanie, marszczenie, odkształcanie i pękanie materiałów izolacyjnych. Wysoka temperatura może powodować utratę masy zalewowej. Niska temperatura powoduje twardnienie gumy i tworzyw sztucznych, ich kruchość i pękanie, a także zamarzanie oleju smarowego i płynu chłodzącego.
Wysoka wilgotność i wpływ wilgoci
Wysoka wilgotność względna może powodować tworzenie się filmu wodnego na powierzchni. Gdy wilgotność przekracza 95%, wewnątrz silnika często skrapla się para wodna, co powoduje, że części metalowe są podatne na rdzewienie, smary są podatne na wchłanianie wilgoci i degradację, a niektóre materiały izolacyjne są podatne na pęcznienie z powodu wchłaniania wilgoci lub stają się miękkie i lepkie. Parametry mechaniczne i elektryczne ulegają pogorszeniu, a ryzyko uszkodzenia izolacji i przebicia powierzchni jest wysokie.
Wpływ pleśni
W środowisku o wysokiej temperaturze i wilgotności rozwój pleśni jest najbardziej prawdopodobny. Wydzieliny pleśni mogą powodować korozję metali i materiałów izolacyjnych, powodując szybkie starzenie się izolacji i prowadząc do zwarć.
Cząsteczki kurzu i piasku
Pył (w tym pył przemysłowy) odnosi się do cząstek o średnicy od 1 do 150 mikrometrów; pył piaskowy odnosi się do cząstek kwarcu o średnicy od 10 do 1000 mikrometrów. Gromadzenie się pyłu i piasku na powierzchni izolacji powoduje obniżenie wydajności izolacji elektrycznej z powodu absorpcji wilgoci, a pył przewodzący jest bardziej podatny na wycieki z izolacji lub zwarcia. Zarówno kwaśne, jak i zasadowe pyły żrące są podatne na rozpływanie się, powodując korozję elementów metalowych i części izolacyjnych. Dostanie się pyłu i piasku do silnika może spowodować uszkodzenia mechaniczne i zużycie podzespołów. W przypadku dużej ilości pyłu może on zatkać kanał powietrzny i wpłynąć na wentylację oraz odprowadzanie ciepła. Dlatego w przypadku silników używanych w przemysłowych obszarach o dużym zapyleniu oraz na zewnątrz, gdzie występuje pył piaskowy, należy podjąć środki zapobiegające przedostawaniu się piasku i pyłu.
Wpływ mgły solnej
Kiedy wzburzone fale oceaniczne uderzają w skalisty brzeg, kropelki wody rozpryskują się, tworząc mgłę i unosząc się w powietrzu. Te zawieszone w powietrzu ciekłe cząsteczki chlorku nazywane są mgłą solną. Mgła solna tworzy elektrolit na powierzchniach izolacyjnych i metalowych, przyspieszając proces korozji i poważnie wpływając na właściwości izolacyjne. Może na przykład powodować wyładowania koronowe i wzrost prądu upływu.
Zagrożenia ze strony owadów i małych stworzeń
W regionach tropikalnych szkody wyrządzane przez owady i małe stworzenia są szczególnie dotkliwe. Z jednej strony budują gniazda wewnątrz maszyn elektrycznych i pozostawiają po sobie ciała, powodując blokady mechaniczne; z drugiej strony przegryzają izolację lub zjadają materiały izolacyjne, powodując zwarcia. Szczególnie niebezpieczne są termity, mrówki żerujące na drewnie, szczury i węże.
Gaz żrący
W zakładach produkcyjnych przemysłu chemicznego (w tym w kopalniach, nawozach, produktach farmaceutycznych, gumie itp.) występuje głównie duża ilość gazów, takich jak chlor, chlorowodór, dwutlenek siarki, tlenek azotu, amoniak, siarkowodór itp. Chociaż ich korozja jest stosunkowo niewielka w suchym powietrzu (przy maksymalnym względnym stopniu zmieszania poniżej 70%), w wilgotnym powietrzu tworzą one kwaśne lub zasadowe aerozole korozyjne. Zasadniczo, gdy wilgotność względna powietrza nie osiągnęła poziomu nasycenia i na powierzchni produktu występuje kondensacja, korozja części i podzespołów metalowych oraz pogorszenie właściwości izolacyjnych ulegają znacznemu przyspieszeniu. Dlatego wpływ gazów korozyjnych na elementy silników zależy od wilgotności powietrza, rodzaju i stężenia gazów korozyjnych.
Ciśnienie barometryczne
Na dużych wysokościach (powyżej 1000 metrów), ze względu na spadek gęstości powietrza wraz ze wzrostem wysokości, wpływa to na wzrost temperatury silnika i spadek mocy. Napięcie rozruchowe wyładowania koronowego w silnikach wysokonapięciowych również odpowiednio spada. Długotrwała praca silnika z wyładowaniem koronowym wpływa na jego żywotność i bezpieczeństwo eksploatacji. Ponadto zmiany wysokości mają istotny wpływ na komutację prądu stałego i zużycie szczotek. W atmosferach ubogich w wilgoć i tlen (zwłaszcza wilgoć) tempo tworzenia się warstw tlenku miedzi na powierzchni komutacyjnej spada, co nie może zrównoważyć zużycia, prowadząc do pogorszenia komutacji i zwiększonego zużycia szczotek.
Wysokoenergetyczny
Promienie wysokoenergetyczne (takie jak elektrony, protony lub promienie Y z promieniowania jądrowego) mogą powodować przesunięcie atomów substancji, co prowadzi do defektów sieci krystalicznej i powstawania par atomowych typu wakat-przerwa, powodując tym samym uszkodzenia struktury materiału przez promieniowanie. Dodatkowo, gdy substancja jest wystawiona na działanie promieniowania, elektrony odrywają się od swoich orbit, generując pary dziura-elektron, co czyni substancję podatną na jonizację. Wpływ promieniowania na materiały izolacyjne zależy od rodzaju i dawki promieniowania (wyrażonej w mocy dawki lub skumulowanej wartości dawki), widma energetycznego promieniowania, właściwości napromieniowanego materiału izolacyjnego oraz temperatury otoczenia. Promieniowanie powoduje głównie uszkodzenia materiałów izolacyjnych. Spośród nich, właściwości mechaniczne organicznych materiałów izolacyjnych są najbardziej narażone. Dopuszczalna dawka promieniowania dla materiałów izolacyjnych wynosi 10 rentgenów. Jednakże nieorganiczne materiały izolacyjne, takie jak kwarc i mika, charakteryzują się lepszą odpornością na promieniowanie i mogą wytrzymać dopuszczalną dawkę promieniowania większą niż 10 rentgenów.
Siła mechaniczna
Wysokie obciążenia ciśnieniowe, udarowe i wibracyjne mogą łatwo spowodować uszkodzenia mechaniczne metalowych elementów i konstrukcji izolacyjnej silnika.
Czas publikacji: 12 czerwca 2025 r.