Классы нагревостойкости электроизоляционных материалов, применяемых в промышленности

Рекомендуем Вам ознакомиться с информацией о классификации нагревостойкости изоляционных материалов, чтобы сделать правильный выбор в пользу того или иного изоляционного продукта. Классификация осуществляется согласно ГОСТ 8865-93 (взамен ГОСТ 8865-87).

Стойкость изоляции электротехнических изделий зависит от многих факторов, таких как температура, электрические и механические воздействия, вибрация, агрессивность среды, химические воздействия, влажность, загрязнение и радиационное излучение. Поскольку для электротехнических изделий доминирующим фактором старения электроизоляционных материалов и систем изоляции является температура, для оценки стойкости электрической изоляции электротехнических изделий к воздействию температуры приняты классы нагревостойкости. Иногда по отношению к электроизоляционному материалу (а не изделию или прибору в целом) применяется другой термин: «температурный индекс» изоляционного материала, который в нашем случае идентичен термину «Класс нагревостойкости».

Класс нагревостойкости электротехнического изделия отражает максимальную рабочую температуру, свойственную данному изделию при номинальной нагрузке и других условиях. Изоляция под действием данной максимальной температуры должна иметь нагревостойкость не менее температуры, соответствующей классу нагревостойкости электротехнического изделия.

Термоусаживаемые трубки (в зависимости от состава материала) могут принадлежать любому классу нагревостойкости. Однако наиболее распространены термоусаживаемые трубки из композиции полиолефинов, соответствующих классу нагревостойкости Е» и «B». Однако современная промышленность призводит и специальные высокотемпературные термоусадочные трубки, имеющие и даже превосходящие класс нагревостойкости «С».

Классы нагревостойкости изоляции и режим работы электродвигателей

ГлавнаяЭлектродвигатели Классы нагревостойкости изоляции и режим работы электродвигателей

Поскольку для электротехнических изделий доминирующим фактором старения электроизоляционных материалов и систем изоляции является температура, то для оценки стойкости электрической изоляции к воздействию температуры приняты классы нагревостойкости.

В настоящее время наиболее распространены двигатели с изоляцией обмотки по классу F. Температура обмотки этих двигателей не должна повышаться более, чем на 105°С при температуре окружающей среды до +40°С.

Класс нагревостойкости изоляции электротехнического изделия отражает максимальную рабочую температуру, свойственную данному изделию при номинальной нагрузке и других условиях.

Изоляция под действием данной максимальной температуры должна иметь нагревостойкость не менее температуры, соответствующей классу нагревостойкости электротехнического изделия.

Приведенные температуры являются фактической температурой изоляции, но не превышением температуры электротехнического изделия. В стандартах на электротехнические изделия обычно нормируют величину превышения температуры, а не фактическую температуру. При разработке стандартов, устанавливая методы измерения и допустимое превышение температуры, следует учитывать такие факторы, как конструкция, температурная проводимость и толщина изоляции, доступность изолированных частей, метод вентиляции, характеристики нагрузки и т. д.

Основанием для установления рациональных температурных пределов изоляции является только опыт или соответствующие испытания (см. ГОСТ 8865–93).

Номинальная мощность всегда зависит от режима работы и продолжительности включения. Наиболее распространены электродвигатели с режимом работы S1, рассчитанные на продолжительный режим работы.

Этот режим предусматривает эксплуатацию с постоянной нагрузкой, длительности которого достаточно для работы двигателя в условиях стабильного теплового режима. Реже используются электродвигатели с кратковременным режимом работы S2, предполагающим эксплуатацию в режиме постоянной нагрузки в течение определенного ограниченного промежутка времени, сопровождаемого паузой с остыванием двигателя до температуры окружающей среды.

Режимы работы электродвигателей определяет стандарт IEC 34 (EN 60034).

Почему выгодно купить электродвигатели  в компании «Энерго ВН»?

Классы изоляции NEMA для двигателей — Приводы и автоматизация

Тепло убивает, и старый стандарт использования вашей руки для определения температуры двигателя и того, был ли он перегрет, больше не применяется. Классы изоляции NEMA избавляют от необходимости гадать и дают производителям двигателей определенные рамки для работы.

Температура поверхности двигателя обычно на 30°C ниже, чем на обмотках. Итак, если мы посмотрим на изолированный двигатель класса F, который будет нормально работать при 155°C, а затем вычтем 30°C, мы получим температуру поверхности 125°C. Это не обязательно означает, что он слишком горячий или работает неправильно (кстати, мы настоятельно не рекомендуем прикасаться к чему-либо, температура которого составляет 125°C). Проще говоря, современные двигатели могут быть слишком горячими, даже если все работает как надо.

Максимальная номинальная температура изоляции обмотки двигателя соответствует обозначениям NEMA. Эти рейтинги определяются как:

NEMA указывает допустимое повышение температуры для двигателей при работе с полной нагрузкой (и при эксплуатационном коэффициенте, если применимо). Допустимое повышение температуры основано на эталонной температуре окружающей среды (40 ° C) и определяется «методом сопротивления», когда двигатель достигает теплового равновесия под нагрузкой, измеряется сопротивление обмоток. Сопротивление обмотки зависит от температуры обмотки.

Допустимое повышение температуры (при полной нагрузке) на 1,0 S.F. двигателя:

Для 1,15 S.F. двигателя, допустимое повышение температуры NEMA (при коэффициенте эксплуатации) составляет

Для класса F с изоляцией, 1,0 S.F. двигателя, если мы добавим допустимое повышение NEMA на 105 ° C к эталонной температуре окружающей среды (40 ° C), получим рабочую температуру двигателя (105 + 40) = 145 ° C.

Это дает нам разницу температур в 10°C между максимальной номинальной температурой изоляции класса F (155°C) и допустимой максимальной температурой (145°C), которая дает поправку на температуру «горячей точки» внутри обмотки. . Общее сопротивление обмотки, конечно, представляет собой сумму сопротивления более холодных концевых витков и более теплых обмоток в пазах статора.

Хотя это и не указано NEMA , в настоящее время в промышленности принято указывать допустимое превышение температуры для данного класса изоляции в виде буквы превышения температуры. Например, повышение температуры на 80°C часто называют «классом B», поскольку 80°C — это максимально допустимое повышение температуры для 1,0 SF. двигатель с изоляцией класса B и температурой окружающей среды 40°C. Эта практика означает, что двигатель с изоляцией класса F и температурой нагрева 80°C называется двигателем F/B.

Современные изоляционные материалы означают, что изоляция класса F обычно используется для обмотки двигателя. С современными конструкциями легко достижимо повышение температуры класса B. Таким образом, изоляция класса F с повышением температуры класса B дает нам тепловой запас в 25°C, потенциально увеличивая срок службы двигателя до 5 раз.

Влияние термического износа на срок службы изоляции

При превышении определенного температурного порога изоляция ухудшается с возрастающей скоростью, которая примерно удваивается на каждые 10°C повышения температуры.

Например, изоляция класса F теряет ½ своей механической прочности после 20 000 часов работы при номинальной температуре. Очевидно, что в этот момент изоляция не просто выйдет из строя, но будет значительно ослаблена.

• 20 000 часов (2,5 года) при 155°C
• 10 000 часов (1,25 года) при 165°C или аналогично 40 000 часов (5 лет) при 145°C
• 5000 часов (<1 года) при 175°C °C или, аналогично, 80 000 часов (10 лет) при 135 °C

В реальном мире двигатели не работают постоянно при одной температуре, поскольку и нагрузка, и температура окружающей среды различаются. Однако, как только ухудшение произошло, оно необратимо. Однако снижение рабочей температуры может предотвратить дальнейшее ухудшение.

Наконец, не забывайте, что существует разница в 10 °C между измерениями температуры с помощью сопротивления и встроенными датчиками (резистивные элементы или термопары). Повышение температуры класса F
на 105°C по сопротивлению составляет 115°C по встроенному термодатчику. Поэтому не забудьте установить правильный уровень тепловой защиты в приводе.

Drives and Automation Ltd — это универсальный независимый магазин, предлагающий полный спектр продуктов промышленной автоматизации и услуг системной интеграции. Мы предоставляем приводные модули, двигатели, системы управления и решения PLC / SCADA. Предоставляются независимые консультации по наиболее подходящему продукту в зависимости от области применения. Кроме того, мы предлагаем различные аксессуары для приводов. Мы являемся агентом в Великобритании по ассортименту двигателей переменного и постоянного тока Sicme Motori.

Что определяет класс изоляции двигателя и почему это важно?

Вы здесь: Домашняя страница / Часто задаваемые вопросы + основы / Что определяет класс изоляции двигателя и почему это важно?

4 января 2021 г. Даниэль Коллинз Оставить комментарий

Каждый раз, когда ток протекает по проводу, например, по обмотке двигателя, сопротивление в проводе, а также другие потери вызывают выделение тепла. Это тепло в конечном итоге будет передаваться другим частям двигателя, что со временем приведет к их износу. Одним из ключевых компонентов, на который воздействует это тепло, является система изоляции, которая защищает обмотки двигателя. Чтобы устранить потенциальный отказ изоляции из-за нагрева, стандарт NEMA MG-1 устанавливает четыре класса изоляции двигателя, которые определяют способность системы изоляции выдерживать заданную температуру при обеспечении определенного срока службы.

Срок службы изоляции относится не к внезапному катастрофическому отказу изоляции обмоток, а к постепенному старению и ухудшению изоляционных свойств системы. Если изоляция достигает точки, при которой она не может выдержать приложенного напряжения, может произойти короткое замыкание обмоток.

Как определяются классы изоляции двигателя

Классы изоляции NEMA определяют максимально допустимую температуру изоляции обмотки двигателя — при непрерывной работе — которая обеспечивает срок службы 20 000 часов.

Максимально допустимая температура предполагает температуру окружающей среды 40°C и добавляет к ней допустимое превышение температуры плюс дополнительную величину (часто называемую тепловым запасом), чтобы учесть точки перегрева внутри обмоток.

Начиная с максимальной температуры окружающей среды 40°C, допустимое повышение температуры и допуск на точки перегрева складываются, чтобы получить максимально допустимую температуру для каждого класса изоляции.
Изображение предоставлено The Snell Group

В дополнение к максимальной температуре окружающей среды 40 ° C, рейтинги класса изоляции также предполагают коэффициент эксплуатации 1,0 и высоту 3300 футов над уровнем моря (за пределами которой более разреженный воздух имеет пониженную охлаждающую способность). Тем не менее, имеются корректировочные таблицы и расчеты для определения пониженной максимальной рабочей температуры для условий, выходящих за рамки условий, предусмотренных классом изоляции. Например, если температура окружающей среды выше 40 90 219 ° 90 220 С, допустимое повышение температуры должно быть уменьшено на величину, на которую температура окружающей среды превышает 40 ° C.

Классы изоляции двигателей NEMA

В настоящее время используются классы изоляции NEMA: A, B, F и H, хотя новые двигатели редко изготавливаются с изоляцией класса A, которая имеет максимальную температуру обмотки 105 ° C.

Максимальная температура обмотки увеличивается на 25° C с каждым повышением класса изоляции, как показано ниже. Классы изоляции двигателей

NEMA и превышение температуры для двигателей с коэффициентом эксплуатации 1,0 и коэффициентом эксплуатации 1,15.

В последнее время производители двигателей начали указывать как класс изоляции, так и допустимое повышение температуры, например, «F/B». Первая буква указывает на класс изоляции, как указано выше, а вторая буква указывает на допустимое повышение температуры.

В этом случае максимальная температура обмотки составляет 155°C (для класса изоляции F), а допустимое превышение температуры составляет 80°C (для класса изоляции B). Прибавив 80°C к температуре окружающей среды 40°C, а также 10°C запаса точки перегрева для класса изоляции F, получим максимальную температуру 130°C, а не 155°C для типичного двигателя с классом изоляции F. Это означает, что двигатель «F/B» имеет дополнительный запас прочности 25°C, что может обеспечить значительно более длительный срок службы изоляции (и, следовательно, срок службы двигателя).

Двигатели класса «F/B» имеют максимальную температуру обмотки, равную температуре изоляции класса F (155 градусов C), но допустимое превышение температуры изоляции класса B (80 градусов C), что дает дополнительный запас прочности 25 градусов. . (Обратите внимание, что здесь «К» относится к изменению или повышению температуры, а не к единицам измерения температуры «Кельвины».)
Изображение предоставлено Regal Beloit обеспечивают срок службы изоляции 20 000 часов при работе двигателя с полной нагрузкой. Согласно уравнению Аррениуса, на каждые 10°C превышения максимальной температуры срок службы изоляции сокращается на 50 процентов. И наоборот, на каждые 10°C работы двигателя ниже максимальной температуры , срок службы изоляции удвоится.

На каждые 10 градусов ниже максимально допустимой температуры, при которой работает двигатель, срок службы изоляции увеличивается примерно вдвое, начиная с 20 000 часов при максимально допустимой температуре.
Изображение предоставлено Caterpillar

Методы измерения температуры обмотки

Повышение температуры рассчитывается на основе изменения сопротивления обмоток с поправкой на любое изменение температуры окружающей среды между началом и концом испытания. .

Δt = temperature rise (°C)

R ₂ = hot winding resistance (Ohms)

R ₁ = cold winding resistance (Ohms)

t ₁ = температура окружающей среды в начале испытания (°C)

t ₂ = температура окружающей среды в конце испытания (°C)

Если температура измеряется устройствами, встроенными в двигатель, повышение температуры может быть на 10° C выше указанного при расчете сопротивления.

Сравнение классов изоляции NEMA и IEC

Хотя классы изоляции NEMA широко признаны в Северной Америке, стандарт IEC 60034-1 часто используется для двигателей, производимых или продаваемых за пределами Северной Америки. Рейтинги IEC совпадают с рейтингами NEMA для классов A, B, F и H, но добавляют дополнительный рейтинг класса «E». Классы изоляции двигателей

IEC 60034-1 соответствуют классификации NEMA с добавлением класса «E».