Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Класс изоляции электродвигателей

Класс изоляции электродвигателей

Основной фактор, влияющий на ускорение процесса старения систем изоляции и электроизоляционных материалов в электромеханических изделиях, — температурные показатели. Специалистам всегда необходимо оценивать стойкость электрической изоляции на изменение температур. Для упрощения этого процесса предусмотрены классы нагревостойкости изоляции.

Нагревостойкость по праву можно считать одним из влиятельнейших качеств материалов, отвечающих за электроизоляцию. Ведь опираясь на этот показатель можно определить максимально возможную нагрузку, которую выдержит электрическая машина или аппарат. Многие материалы не способны перенести высокие температуры, увеличение градусов ведёт к обугливанию, а сам материал начинает выполнять функцию проводника. Кроме того, все материалы при длительном воздействии высокой температуры становятся более хрупкими, подвержены разрешениям и потере изолирующих свойств. Такое процессы носят название теплового старения. Именно нагревостойкость указывает на то, какую максимальную температуру может выдержать материал и влияние на него резких смен температуры. Срок службы, который будут иметь электродвигатели, а также надёжность работы определяются именно по показателю нагревостойкости.
Существует 7 классов материалов, различающихся по нагревостойкости изоляции:

К классу Y относятся материалы из бумаги, текстиля, хлопка, целлюлозы, натурального шёлка, полиамидов, пластмассы, содержащей органические наполнители, а также древесины. Температура стойкости изоляции — 900С.
Класс А – это материалы предыдущего класса, которые специально пропитаны изоляционным составом, погружены в такие диэлектрики, как натуральные смолы, лаки асфальтовые, масляные, эфирцеллюлозные, термопластичные компаунды, трансформаторное масло. Также список можно дополнить лакотканями, изоляционными лентами, лакобумагой, электрокартоном, гетинаксом, текстолитом, пропитанным деревом, древесными слоистыми пластиками, отдельными типами синтетических пленок, изоляцией проводов, в основе которой находится хлопчатобумажная ткань, шелк, лавсан, изоляцией из эмали. Температура — 1050С.
В класс Е входят волокна, синтетические плёнки, лакоткани, в основе которых находятся синтетические лаки, компаунды и синтетические смолы. Температура — 1200С.
Класс В – это материалы, содержащие слюду, стекловолокно, асбестовые волокна, пленкостеклопласт, пластмасса без органического наполнителя, слоистые пластики. Температура — 1300С.
В класс F входят те же элементы, но имеющие неорганическую подложку или вовсе без подложки. Также можно отнести сюда пленкостеклопласт, изоляция из стекловолокна или асбеста типов ПСДТ, ПСД, изоляция из эмали, в основе которой находится капрон. Температура — 1550С.
Класс Н вмещает в себя материалы класса В, содержащие слюду, стекловолокно, асбест и имеющие неорганическую подложку или вовсе созданные без подложки. Список дополняют эластомеры из органического кремния, изоляция из стекловолокна, асбеста, эмали. Температура — 1800С.
В класс С входит стекло, слюда, материалы из стекловолокна, кварц, керамика электротехническая, шифер, слюдяные материалы без подложки и с подложкой из стекловолокна. Температура — свыше 1800С.
Чаще всего в производстве можно встретить электромашины с изоляцией классов F и В. Практически не производится изоляция А-класса, а класс Е можно применять только в машинах, имеющих малую мощность. Для машин, необходимых для работы в жёстких условиях, подходит изоляция класса А. Использование материалов, стойко переносящих высокие температуры, позволяет сделать, например, асинхронный двигатель более компактным.

Наибольшая нагревостойкость у слюдяных и стекловолокнистых материалов, которые имеют в своём составе связующие из органического кремния, а также пропитывающие составы.
Однако несмотря на исследование параметров нагревостойкости определить, какую максимальную температуру способна выдержать самая нагретая деталь в мотор-редукторе, крайне сложно. Стандарты температур – это самые низкие допустимые пределы. Степень изоляции также зависит и от температурных показателей окружающей среды.

Температура электродвигателей во время их ремонта или эксплуатации определяется с использованием термометров расширения, термопар, терморезисторов. С их помощью можно измерить не только температурный показатель обмотки, но других элементов двигателя. Может также применяться косвенный метод – в этом случае измеряется сопротивление при постоянном уровне тока. Электродвигатель может выйти из строя, если увеличить рабочий ток и создать перегрев обмоток. Для того, чтобы этого не произошло, и осуществляется проверка температуры нагрева. Класс изоляции и определяет допустимую температуру. Также причина может крыться в ухудшении условий охлаждения: обращайте внимание на исправность вентилятора, загрязнения в двигателе и внешние предметы на нём. Перегрузка может привести к выводу электродвигателя из строя: вместе с увеличением тока квадратично повышается температура. При длительной перегрузке может произойти порча изоляции обмоток.

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.

Классы нагревостойкости изоляции
Обозначение класса нагревостойкостиYAEBFH200220
Температура, °C90105120130155180200220
Читать еще:  В каком году изобрели инжекторный двигатель

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»?

О КОМПАНИИ

Основные направления совершенствования асинхронных электродвигателей общего назначения

Основные направления совершенствования асинхронных электродвигателей общего назначения

Низковольтные асинхронные электродвигатели общего назначения мощностью 0,25. 400 кВт, именуемые во всем мире стандартные асинхронные двигатели, составляют основу силового электропривода, применяемого во всех областях человеческой деятельности. Они потребляют до 40% производимой электроэнергии, поэтому их совершенствованию в промышленно развитых странах придают большое значение. Каковы основные направления на этом пути – поделились со СМИ эксперты «НИПТИЭМ».

В настоящее время внутренний рынок России, призванный отражать интересы потребителей, не формулирует сколько-нибудь определенных требований к стандартным асинхронным двигателям, кроме ценовых. В связи с этим для выявления тенденций их совершенствования будем исходить из требований внешнего рынка, на котором уже работают российские заводы, и из достижений основных зарубежных производителей стандартных асинхронных двигателей.

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ

Ведущие фирмы-производители выпускают энергосберегающие стандартные асинхронные двигатели мощностью 15-30 кВт и более. В этих двигателях потери электроэнергии снижены не менее, чем на 10 % по сравнению с ранее производимыми двигателями с «нормальным» КПД (h). При этом КПД энергосберегающего двигателя можно определить как hэ = h / [1 — е (1 — h)], где е — относительное снижение суммарных потерь в двигателе. Очевидно, производство энергосберегающих электродвигателей связано с дополнительными затратами, которые можно оценить с помощью коэффициента удорожания Ку = 1 + (1 — h) е2.100. Результаты расчетов показывают, что в условиях России дополнительные затраты, связанные с приобретением энергосберегающих электродвигателей, окупаются за счет экономии электроэнергии за 2-3 года в зависимости от мощности двигателя. При этом срок окупаемости более мощных двигателей меньше, так как эти двигатели имеют большую годовую наработку и более высокий коэффициент загрузки. В ряде стран вопросы энергосбережения в стандартных асинхронных двигателях связывают не столько со снижением эксплуатационных затрат, сколько с экологическими проблемами, обусловленными производством электроэнергии.

ПОВЫШЕНИЕ РЕСУРСА. СНИЖЕНИЕ УРОВНЯ ШУМА

С энергосбережением — уменьшением потерь в асинхронном двигателе — неразрывно связано повышение его ресурса вследствие снижения температуры его обмоток. При применении системы изоляции класса нагревостойкости F (qб = 100оС и qб — q = 20°С, где qб и q — превышение температуры обмоток над температурой окружающей среды, соответствующее базовому ресурсу и фактическое) теоретический ресурс системы изоляции обмотки увеличивается в 4 раза согласно известному соотношению Тсл = Тсл.б ехр [-0,1 ln2 (qб — q)], где Тсл и Тсл.б — средний и базовый ресурсы системы изоляции обмоток, причем Тсл.б = 20.103 ч. В действительности ресурс обмотки определяется не только термодеструкцией, но и другими факторами (коммутационным перенапряжением, механическими усилиями, влажностью и др.), поэтому он увеличивается не так значительно, но при этом не менее, чем в 2 раза. Руководствуясь этими соображениями, европейские фирмы-производители стандартных асинхронных двигателей придерживаются правила применения систем изоляции класса нагревостойкости F (qб = 100°С) при превышении температуры обмоток, соответствующем базовому для систем изоляции класса нагревостойкости В (qб = 80°С). Снижение температуры обмоток стандартных асинхронных двигателей способом охлаждения ICO141 МЭК 60034-6 позволяет в уменьшить диаметр вентилятора наружного обдува и существенно (до 5 дБ(А)) снизить уровень вентиляционного шума, который в двигателях с частотой вращения 3000 и 1500 мин-1 является определяющим.

СЕРВИС-ФАКТОР

Декларирование сервис-фактора означает, что двигатель, работающий при номинальных напряжении и частоте может быть перегружен до мощности, получаемой путем умножения номинального значения на сервис-фактор. Обычно сервис-фактор принимают равным 1,15, реже — 1,1. При этом превышение температуры обмоток должно быть не более 90 и 115°С для систем изоляции класса нагревостойкости В и F соответственно. Применение двигателей с сервис-фактором позволяет:
— избежать переустановленной мощности для двигателей, работающих с систематическими перегрузками до 15 %;
— эксплуатировать двигатели в сетях с существенными колебаниями напряжения без снижения нагрузки;
— эксплуатировать двигатели при повышенной температуре окружающей среды без снижения нагрузки.
Результаты расчетов показывают, что при равномерном распределении перегрузок во всем временном интервале допустимая суммарная длительность работы двигателя, имеющего сервис-фактор 1,15, с 15 %-ной перегрузкой составляет треть ресурса. И в этом случае энергосберегающие двигатели с изоляцией класса нагревостойкости F и превышением температуры обмоток, соответствующем классу В, автоматически имеют сервис-фактор 1,15.

Читать еще:  Что покажет компьютерная диагностика двигателя

УНИВЕРСАЛЬНОСТЬ ПИТАНИЯ

В настоящее время большинство стандартных асинхронных двигателей в России выпускают на напряжение сети 380 В при частоте 50 Гц. Вместе с тем МЭК предусматривает к 2003 г. переход на напряжение 400 В (публикация МЭК 60038). При этом необходимо будет обеспечивать длительную работу двигателя при отклонениях напряжения от номинального ±10 % (сейчас это ограничение установлено на уровне ±5 % — публикация МЭК 60031-1). Для обеспечения работы двигателя при пониженном на 10 % напряжении питания потребуются новые подходы при проектировании с целью создания соответствующих температурных запасов. Следует отметить, что и в этом случае для энергосберегающих двигателей с сервис-фактором 1,15 проблем не будет. Все европейские фирмы уже производят стандартные асинхронные двигатели на напряжение 400 В, российские заводы — пока только для поставок на экспорт. Одним из насущных требований европейского рынка является обеспечение возможности работы двигателя при напряжении 400 В и частоте 50 Гц от сети 480 В и 60 Гц при повышенной на 20 % номинальной мощности. Такую возможность также следует предусматривать при проектировании новых машин.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ

Вопросы электромагнитной совместимости (ЭМС) в настоящее время приобретают все большее значение при освоении и сертификации новых серий электродвигателей. ЭМС электродвигателя определяется его способностью в реальных условиях эксплуатации функционировать при воздействии случайных электрических помех и при этом не создавать недопустимых радиопомех другим средствам. Помехи от электродвигателя могут возникать в присоединенных к нему цепях питания, заземления, управления, в окружающем пространстве. ГОСТ Р 50034-92 устанавливает нормы на уровни устойчивости двигателей к отклонениям напряжения и частоты, несимметрии и несинусоидальности питающего трехфазного напряжения, а также методы испытания двигателей на устойчивость к помехам. Вместе с тем при проектировании и производстве асинхронных двигателей для внешнего рынка необходимо руководствоваться публикацией МЭК 1000-2-2, в которой установлены уровни совместимости для низкочастотных распространяющихся по проводам помех и передаче сигналов в низковольтных системах электропитания. При этом измерительное оборудование должно обеспечивать и спектральный анализ на базе компьютерных информационно-измерительных систем.

ВОЗМОЖНОСТЬ РАБОТЫ В СИСТЕМАХ РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

При работе от преобразователя частоты (ПЧ) в ряде случаев необходимо предусматривать защиту двигателя от перенапряжения (если это не предусмотрено в системе) путем усиления витковой и корпусной изоляции. Большинство выпускаемых и применяемых в настоящее время ПЧ, рассчитанных на среднюю мощность до 3000 кВт, по своей структуре являются инверторами. Выходное трехфазное напряжение в этих ПЧ формируется методом широтно-импульсной модуляции, что приводит к воздействию на изоляцию (витковую, межфазовую) электродвигателя напряжения импульсной формы, амплитуда которого значительно превышает амплитуду первой гармоники выходного напряжения. Это приводит к преждевременному старению изоляции и снижению срока службы обмотки и двигателя в целом. Увеличение срока службы асинхронного двигателя общепромышленного применения в составе регулируемого привода может и должно быть обеспечено схемотехническими решениями ПЧ или введением специальных фильтрующих устройств в цепь питания электродвигателя. Разработка ПЧ и регулируемого электродвигателя в едином конструктивном исполнении позволяет оптимизировать систему электропривода не только по массогабаритным показателям и удобству обслуживания, но и с позиций единой системы независимого теплоотвода решить вопрос охлаждения машины на малых частотах вращения. При регулировании частоты вращения, превышающей синхронную, следует применять подшипники соответствующей быстроходности. В связи с этим в публикации МЭК 60034- 1 предусмотрено значительное увеличение предельных скоростей, допускаемых для стандартных асинхронных двигателей.

Авторы: Кравчик А.Э., д.т.н., Андрианов М.В., к.т.н.

Классы изоляции по нагревостойкости

Нагревостойкость — одно из самых важных качеств электроизоляционных материалов, так как она определяет допустимую нагрузку электрических машин и аппаратов. При повышении температуры многие из этих материалов начинают обугливаться и становятся проводниками.

Все материалы от длительного воздействия повышенных температур задолго до обугливания приобретают хрупкость, легко разрушаются и теряют свои изолирующие свойства. Этот процесс называется тепловым старением. Способность электроизоляционных материалов выдержать без вреда для них воздействие повышенной температуры, а также резкие смены температуры называется нагревостойкостью.

Читать еще:  Что такое исполнение двигателя по степени монтажа

Нагревостойкость изоляции является основным требованием, определяющим надежность работы и срок службы электрической машины, который нормально составляет 15—20 лет. Электроизоляционные материалы по нагревостойкости делят на семь классов:

Ниже перечислены материалы, относящиеся к каждому из этих классов: класс Y — текстильные и бумажные материалы, изготовленные из хлопка, натурального шелка, целлюлозы и полиамидов (ленты, бумага, картон, фибра), древесина и пластмассы с органическими наполнителями;

класс А — материалы класса Y, пропитанные изоляционным составом или погруженные в жидкие диэлектрики (натуральные смолы, масляные, асфальтовые, эфирцеллюлозные лаки, трансформаторное масло, термопластичные компаунды); лакоткани, изоляционные ленты, лакобумаги, электрокартон, гетинакс, текстолит, пропитанное дерево, древесные слоистые пластики, некоторые синтетические пленки, изоляция проводов (ПБД, ПЭВЛО, ПЭЛШО и др.) из хлопчатобумажной ткани, шелка и лавсана, эмалевая изоляция проводов (ПЭЛ ПЭМ ПЭЛР и ПЭВД и др.);

класс Е — синтетические пленки и волокна, некоторые лакоткани на основе синтетических лаков, термореактивные синтетические смолы и компаунды (эпоксидные, полиэфирные, полиуретановые, изоляция проводов типов ПЛД, ПЭПЛО из лавсана, эмалевая изоляция проводов типов ПЭВТЛ, ПЭТВ и др. на основе полиуретановых и полиамидных смол);

класс В — материалы на основе слюды (миканиты, микаленты, слюдиниты, слю-допласты), стекловолокна (стеклоткани, стеклолакоткани), асбестовых волокон (пряжа, бумага, ткани) с бумажной, тканевой или органической подложкой; пленкостеклопласт «Изофлекс»; пластмассы с неорганическим наполнителем; слоистые пластики на основе стекловолокнистых и асбестовых материалов; термореактивные синтетические компаунды; эмалевая изоляция проводов типов ПЭТВ, ПЭТВП и др. на основе полиэфирных лаков и термопластических смол. Пропитывающими составами служат битумно-масляно-смоляные лаки на основе природных и синтетических смол;

класс F — материалы, указанные в классе В, из слюды, стекловолокна, асбеста, но без подложки или с неорганической подложкой; пленкостеклопласт «Имидофлекс», стекловолокнистая и асбестовая изоляция проводов типов ПСД, ПСДТ, а также эмалевая изоляция проводов типов ПЭТ-155, ПЭТП-155 на основе капрона. Пропитывающими составами служат термостойкие синтетические лаки и смолы;

класс Н — указанные в классе В материалы из слюды, стекловолокна и асбеста без подложки или с неорганической подложкой, кремнийорганические эластомеры, стекловолокнистая и асбестовая изоляция проводов типов ПСДК, ПСДКТ, эмалевая изоляция проводов типов ПЭТ-200, ПЭТП-200 и др. на основе кремнийорганических лаков; пропитывающими составами служат кремнийорганические лаки и смолы;

класс С — слюда, стекло, стекловолокнистые материалы, электротехническая керамика, кварц, шифер, асбестоцемент, материалы из слюды без подложки или со стекловолокнистой подложкой, полиимидные и полифторэтиленовые пленки. Связующим составом служат кремнийорганические и элементоорганические лаки и смолы.

Электрические машины с изоляцией класса А практически не изготовляются, а класса Е — находят ограниченное применение в машинах малой мощности. Применяют в основном изоляцию классов В и F, а в специальных машинах, работающих в тяжелых условиях (металлургия, горное оборудование, транспорт),— класса Н. В результате использования более нагревостойких материалов, улучшения свойств электротехнических сталей и улучшения конструкций за последние 60—70 лет удалось уменьшить массу электрических машин в 2,5—3 раза.

Наибольшей нагревостойкостью обладают стекловолокнистые и слюдяные материалы, содержащие кремнийорганические связующие и пропитывающие составы, эмалевая изоляция проводов на основе кремнийорганических лаков и синтетические пленки «Изофлекс», «Имидофлекс» и др.

Приведенные предельные температуры нагрева для отдельных классов изоляции не могут быть полностью использованы в практике, так как в условиях эксплуатации электрических машин и аппаратов не представляется возможным установить точный контроль за температурой изоляции наиболее нагретых деталей.

Поэтому существующие стандарты на электрические машины устанавливают более низкие пределы допускаемых температур отдельных деталей машин в зависимости от конструкции этих деталей и расположения их в машине. Нормируют не сами температуры, а максимально допустимые превышения температур ?max, так как от нагрузки машины зависит только превышение температуры.

В таблице приведены в качестве примера предельно допускаемые превышения температуры ?max для отдельных частей электрических машин общего применения (О) и тяговых (Т) при продолжительном режиме работы при измерении температуры обмоток по методу сопротивления (т. е. по измерению сопротивления соответствующей обмотки в результате нагрева), а температуры коллектора и контактных колец —

с помощью термометров. Эти данные соответствуют температуре окружающей среды +40 °С для машин О и +25 °С для машин Т.

Если температура окружающей среды больше или меньше +40 или +25 °С, то стандарт разрешает определенные изменения допустимых превышений температур. При работе машины в горных местностях, где из-за понижения атмосферного давления ухудшается теплоотдача, стандарт предусматривает некоторое уменьшение допустимых превышений температуры.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector