کلاس عایقی و افزایش دما در موتور الکتریکی

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز،استاندارد‌های قدیمی که از دست برای تشخیص درجه حرارت یک موتور استفاده می‌شد منسوخ شده و کلاس عایقی مطابق با استاندارد NEMA از هر گونه حدس و گمان به دور است و به سازنده موتور چارچوبی مشخص برای دمای کار ارائه می‌دهد.

دمای سطح موتور معمولاً ۳۰ درجه سانتیگراد کمتر از دمای سیم‌پیچی آن است؛ بنابراین اگر یک موتور با کلاس عایقی F نگاه کنیم که دمای ۱۵۵ درجه سانتیگراد طبق استاندارد کلاس F برای سیم پیچ‌های آن مورد تایید است و سپس ۳۰ درجه سانتیگراد را از آن تفریق کنیم، دمای ۱۲۵ درجه سانتیگراد بدست می‌آید این نکته لزوماً بدان معنی نیست که این موتور بیش از حد گرم است یا به صورت نادرست کار می‌کند (به هر حال، اکیداً توصیه می‌گردد از تماس با هر چیزی که دارای دمای ۱۲۵ درجه سانتیگراد باشد اجتناب نمایید). به بیان ساده‌تر، موتور‌های امروزی می‌توانند به سادگی گرم باشند، و به درستی تمام وظایف خود را انجام دهند.
حداکثر درجه حرارت عایق بندی [۱]سیم پیچ موتور بر اساس نامگذاری NEMA است. این رتبه بندی‌ها به شرح زیر است:


NEMA افزایش مجاز دما [۲]را برای موتور‌هایی که تحت بار کامل کار می‌کنند، تعیین می‌کند. افزایش دمای مجاز بر اساس دمای محیط [۳]مرجع (۴۰ درجه سانتیگراد) است و با استفاده از روش مقاومت [۴]تعیین می‌شود، هنگامی که موتور تعادل حرارتی را تحت بار به دست آورد، مقاومت سیم پیچ‌ها اندازه گیری می‌شود. مقاومت سیم پیچ تابعی از دمای سیم پیچ است.
میزان افزایش مجاز دما (در بار کامل) یک موتور ۱.۰ S.F. به صورت زیر است:

میزان افزایش مجاز دما (در بار کامل) یک موتور ۱.۱۵ S.F. به صورت زیر است:


برای کلاس عایقی F، موتور ۱.۰ S.F، اگر میزان افزایش مجاز مطابق با NEMA یعنی ۱۰۵ درجه سانتیگراد را به دمای محیط مرجع (۴۰ درجه سانتیگراد) اضافه کنیم، باعث می‌شود موتور دارای دمای کار (۱۰۵+۴۰) = ۱۴۵ درجه سانتیگراد باشد که این مقدار منجر به ایجاد اختلاف دمای ۱۰ درجه سانتیگراد بین ماکسیمم درجه حرارت کلاس عایقی F (۱۵۵ درجه سانتیگراد) و ماکسیمم دمای مجاز (۱۴۵ درجه سانتیگراد) می‌گردد که می‌تواند درجه حرارتی موسوم به “نقطه داغ [۵]” در فضای داخلی سیم پیچ را فراهم نماید. مقاومت کلی سیم پیچ‌ها مجموع مقاومت دور انتهایی خنک کننده و سیم پیچ‌های گرمتر در شکاف استاتور است.

ماشین‌های الکتریکی معمولا برای دمایی پایین‌تر از نقطه داغ طراحی می‌شوند تا یک عمر مطلوب داشته باشند. در صورت رسیدن به دمای داغ سیم پیچ (هات اسپات یا همان نقطه داغ) عایق سریعا از بین نمی‌رود، ولی عمر عایق خیلی کاهش می‌یابد

کلاس عایقی و افزایش دما

هرچند توسط NEMA مشخص نشده، اما امروزه در صنعت معمول است که میزان افزایش درجه حرارت برای یک کلاس خاص عایقی به افزایش درجه حرارت مجاز اشاره دارد. به عنوان مثال، افزایش ۸۰ درجه سانتیگراد اغلب به عنوان “کلاس ” B شناخته می‌شود، زیرا ۸۰ درجه سانتیگراد حداکثر افزایش درجه حرارت مجاز برای یک موتور ۱.۰ S.F با کلاس عایقی B و دمای ۴۰ درجه سانتیگراد است. این اقدام به این معنی است که یک موتور با کلاس عایقی F و افزایش ۸۰ درجه سانتیگراد به عنوان یک موتور F / B شناخته می‌شود.

مواد عایقی مدرن بدان معناست که کلاس عایقی F معمولا برای سیم‌پیچ‌های موتور استفاده می‌شود. با طراحی‌های مدرن، افزایش درجه حرارت “کلاس ” B به راحتی قابل دستیابی است؛ بنابراین کلاس عایقی F با افزایش درجه حرارت کلاس B، حاشیه حرارتی ۲۵ درجه سانتیگراد ارائه می‌دهد که به طور بالقوه منجر به افزایش عمر موتور تا ۵ برابر می‌گردد.


هنگامی که از حد آستانه درجه حرارت تجاوز شد، کیفیت عایق با یک سرعت افزایشی بدتر می‌شود که تقریبا به ازای هر ۱۰ درجه سانتیگراد دو برابر عمر عایق کمتر می‌شود. به عنوان مثال، کلاس عایق F در اثر قرارگیری بمدت ۲۰۰۰۰ ساعت در دمای مجاز، ½ استحکام مکانیکی خود را از دست می‌دهد. بدیهی است که عایق در این مرحله به سادگی از بین نمی‌رود، اما به طور قابل توجهی تضعیف شده است.

۲۰۰۰۰ ساعت (۲.۵ سال) در دمای ۱۵۵ درجه سانتیگراد

۱۰۰۰۰ ساعت (۱.۲۵ سال) در دمای ۱۶۵ درجه سانتیگراد و یا ۴۰۰۰۰ ساعت (۵ سال) در دمای ۱۴۵ درجه سانتیگراد

۵۰۰۰ ساعت (کمتر از یکسال) در دمای ۱۷۵ درجه سانتیگراد و یا ۸۰۰۰ ساعت (۱۰ سال) در دمای ۱۳۵ درجه سانتیگراد

در دنیای واقعی، موتور‌ها به طور مداوم با یک درجه حرارت کار نمی‌کنند، زیرا هم بار و هم دمای محیط متفاوت است. با این حال، هنگامی که شرایط بدی رخ دهد، قابل برگشت نیست. پایین آمدن دمای کار می‌تواند از خراب شدن بیشتر جلوگیری کند.

در نهایت نباید فراموش نمود که بین دمای اندازه‌گیری‌شده توسط مقاومت در مقابل ردیاب‌های جاسازی شده (عناصر مقاومت یا ترموکوپل ها) ۱۰ درجه سانتیگراد اختلاف وجود دارد.

افزایش درجه حرارت کلاس F به میزان ۱۰۵ درجه سانتیگراد توسط مقاومت، توسط سنسور حرارتی تعبیه شده برابر با ۱۱۵ درجه سانتی گراد است؛ بنابراین به یاد داشته باشید که سطح حفاظتی حرارتی صحیحی را در درایو تنظیم نمایید.

[۱]Insulation class

[۲]temperature rises

[۳]ambient temperature

[۴]resistance method

[۵]hotspot

 

منبع: ماه صنعت