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电机绝缘等级规定了什么?为什么它很重要?

经过丹妮尔柯林斯|2021年1月4日

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任何时间电流都会流过电线 - 例如电线电阻中的绕组,以及其他损失,导致热量产生热量。这种热量最终将转移到电动机的其他部件,导致它们随时间降级。受该热量影响的关键部件之一是保护电机绕组的绝缘系统。为了解决由于热量而导致绝缘失效的可能性,NEMA MG-1标准建立四类电机绝缘,其定义了绝缘系统的能力,同时提供特定的经营寿命。


绝缘寿命是指不突然,灾难性的卷绕绝缘失效,而是逐渐衰老和系统绝缘性能的降低。如果绝缘达到不能承受施加电压的点,则可能发生绕组的短路。


如何确定电机绝缘类

NEMA绝缘类别指定了电机绕组绝缘的最大允许温度 - 在连续运行下 - 将提供20,000小时的寿命。

最大允许温度呈现40℃的环境温度,并增加到允许的温度上升以及额外的量(通常称为热裕度),以允许绕组内的热点。

电机保温类
从40℃的最高环境温度,允许温升和热点允许增加到每个绝缘等级的最高允许温度。
图像信用:Snell组

最高环境温度为40℃°C,绝缘等级等级也假定使用系数为1.0,并且海拔3300英尺(超过这个高度,空气越稀薄,冷却能力就越弱)。但是,可以通过调整表和计算来确定在绝缘等级规定的条件以外的条件下降低的最高操作温度。例如环境温度超过40℃°C,允许的温度上升应减少环境温度超过40的量°C。


NEMA电机绝缘类

目前使用的NEMA绝缘等级为A、B、F和H,尽管较新的电机很少采用A级绝缘,其最大绕组温度为105°C。

最大绕组温度随着绝缘类的每一步增加25°C,如下所示。

电机保温类
NEMA电机绝缘等级和温度升高为1.0服务因子和1.15服务系数电机。

最近,电机制造商已经开始规定绝缘等级和允许温升,等级如“F/ b”。第一个字母表示上述规定的绝缘等级,第二个字母表示允许温升。

在这种情况下,最高绕组温度为155°C(每个绝缘类F),容许温升是80°C(每个绝缘类B)。增加80°C的环境温度40°C, + 10°C热点的F级绝缘,最高温度为130°C,而不是典型的F级绝缘电机的155°C。这意味着“F/B”电机有额外的25°C安全裕度,这可以提供明显更长的绝缘寿命(因此,电机寿命)。

电机保温类
额定作为“F / B”的电机具有等于绝缘类F(155摄氏度)的最大绕组温度,而是允许的绝缘级B(80摄氏度)的允许温度升高,额外的25度安全裕度。(请注意,这里,“k”是指温度变化,或上升 - 而不是温度单位“kelvin”)
图像信用:富豪贝洛特

对绝缘寿命的调整

绝缘类别规定的最高温度将提供20,000小时的绝缘寿命,电机以满载运行。根据这一点Arrhenius方程式在美国,最高温度每超过10°C,绝缘寿命将减少50%。相反,每10°C,电机运行以下最高温度,绝缘寿命将加倍。

每10度低于电机操作的最大允许温度,绝缘寿命将大约加倍,从20,000小时开始,在最大允许温度下。
图片信用:毛虫

绕组温度测量方法

温升是根据绕组电阻的变化来计算的,并在测试开始和结束之间对环境温度的任何变化进行修正。

Δt=温度上升(°C)

R2=热绕组电阻(欧姆)

R1=冷绕组电阻(欧姆)

T.1=测试开始时的环境温度(°C)

T.2=测试结束时的环境温度(°C)

如果温度是用嵌入设备在电机中,温度上升可以高于基于电阻的计算规定的10°C。


NEMA VS IEC绝缘类

虽然NEMA绝缘等级在北美得到广泛认可,但IEC 60034 - 1标准通常用于在北美外面制造或销售的电机。IEC评级与NEMA评级为A,B,F和H的课程,但是增加了额外的类别“E”等级

电机保温类
IEC 60034-1电机绝缘类与NEMA分类对齐,增加了一个“E”评级。
图片来源:Ebitt Europe

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