Was gibt die Motorisolationsklasse an und warum ist sie wichtig?

Bestimmung der Motorisolationsklassen

Die NEMA—Isolationsklassen geben die maximal zulässige Temperatur der Motorwicklungsisolation im Dauerbetrieb an, die eine Lebensdauer von 20.000 Stunden bietet.

Die maximal zulässige Temperatur setzt eine Umgebungstemperatur von 40 ° C voraus und addiert dazu einen zulässigen Temperaturanstieg plus einen zusätzlichen Betrag (oft als thermischer Spielraum bezeichnet), um Hotspots innerhalb der Wicklungen zu ermöglichen.

Neben einer maximalen Umgebungstemperatur von 40 ° C gehen die Isolationsklassenbewertungen auch von einem Servicefaktor von 1,0 und einer Höhe von 3300 Fuß über dem Meeresspiegel aus (darüber hinaus hat die dünnere Luft eine reduzierte Kühlleistung). Es stehen jedoch Anpassungstabellen und Berechnungen zur Verfügung, um die reduzierte maximale Betriebstemperatur für Bedingungen außerhalb der von der Isolationsklasse angegebenen Bedingungen zu bestimmen. Wenn die Umgebungstemperatur beispielsweise höher als 40 ° C ist, sollte der zulässige Temperaturanstieg um den Betrag verringert werden, um den die Umgebungstemperatur 40 ° C überschreitet.

NEMA-Motorisolationsklassen

Die derzeit verwendeten NEMA-Isolationsklassen sind A, B, F und H, obwohl neuere Motoren selten mit einer Isolierung der Klasse A gebaut werden, die eine maximale Wicklungstemperatur von 105 ° C aufweist.

Die maximale Wicklungstemperatur steigt mit jeder Erhöhung der Isolationsklasse um 25° C, wie unten gezeigt.

Vor kurzem haben Motorenhersteller begonnen, sowohl die Isolationsklasse als auch den zulässigen Temperaturanstieg mit einer Bewertung wie “F / B” anzugeben.

In diesem Fall beträgt die maximale Wicklungstemperatur 155 ° C (pro Isolationsklasse F) und der zulässige Temperaturanstieg 80° C (pro Isolationsklasse B). Die Addition von 80 ° C zu der Umgebungstemperatur von 40 ° C plus der 10 ° C-Temperaturspanne der Isolationsklasse F ergibt eine maximale Temperatur von 130 ° C anstelle der 155 ° C eines typischen Isolationsklasse-F-Motors. Dies bedeutet, dass der “F / B” -Motor einen zusätzlichen Sicherheitsspielraum von 25 ° C hat, der eine deutlich längere Isolationslebensdauer (und damit die Lebensdauer des Motors) bieten kann.

Anpassung der Isolationslebensdauer

Die in der Isolationsklasse angegebene maximale Temperatur bietet eine Isolationslebensdauer von 20.000 Stunden bei Volllastbetrieb des Motors. Nach der Arrhenius-Gleichung wird für jede 10 ° C, bei der die maximale Temperatur überschritten wird, die Isolationslebensdauer um 50 Prozent reduziert. Umgekehrt wird für jede 10 ° C, bei der der Motor unterhalb der Maximaltemperatur betrieben wird, die Isolationslebensdauer verdoppelt.

Methoden der Wicklungstemperaturmessung

Der Temperaturanstieg wird basierend auf der Widerstandsänderung der Wicklungen berechnet, wobei jede Änderung der Umgebungstemperatur zwischen Beginn und Ende des Tests korrigiert wird.

Δt = Temperaturanstieg (° C)

R2 = Warmwicklungswiderstand (Ohm)

R1 = Kaltwicklungswiderstand (Ohm)

t1 = Umgebungstemperatur zu Beginn der Prüfung (° C)

t2 = Umgebungstemperatur am Ende der Prüfung (° C)

Wenn die Temperatur von Geräten gemessen wird, die in den Motor eingebettet sind, der Temperaturanstieg kann 10°C höher sein als bei der widerstandsbasierten Berechnung angegeben.

NEMA vs IEC Isolationsklassen

Obwohl die NEMA-Isolationsklassen in Nordamerika weithin anerkannt sind, wird die Norm IEC 60034-1 häufig für Motoren verwendet, die außerhalb Nordamerikas hergestellt oder verkauft werden. Die IEC-Bewertungen stimmen mit den NEMA-Bewertungen für die Klassen A, B, F und H überein, fügen jedoch eine zusätzliche Bewertung der Klasse “E” hinzu.”