comparation between different Class A, B, F, and H insulation systems

NEMA has established safe maximum operating temperatures for motors based on an average 20,000 hour lifetime. 

Class A insulation was the standard insulation used on older U Frame motors between 1952 and 1964. Since 1964, T Frame motors use class B insulation as the standard insulation. Most common fractional horsepower motors use either insulation class A or B.

Insulation classes are directly related to motor life. Each 10 Degree C rise above the motor's rating can reduce motor life by one-half.
From the below chart, you can compare Class A, B, F, and H insulation systems, all with ambient temperatures of 40 Degrees C. 

NEMA Insulation Classes

Insulation systems are rated by standard NEMA (National Electrical Manufacturers Association) classifications according to maximum allowable operating temperatures:

Temperature Tolerance Class	Maximum Operation  Temperature Allowed		Allowable Temperature Rise at full load 1.0 service factor motor ^1)	Allowable Temperature Rise 1.15 service factor motor ^1)
	^oC	^oF	^oC	^oC
A	105	221	60	70
B	130	266	80	90
F	155	311	105	115
H	180	356	125	-

• T(^oF) = [T(^oC)](9/5) + 32

¹⁾ Allowable temperature rises are based upon a reference ambient temperature of 40^oC. Operation temperature is reference temperature + allowable temperature rise + allowance for "hot spot" winding.

Example Temperature Tolerance Class F:

40 ^oC + 105 ^oC + 10 ^oC

    = 155 ^oC

In general a motor should not operate with temperatures above the maximum. Each 10 ^oC rise above the rating may reduce the motor lifetime by one half. It is important to be aware that insulation classes are directly related to motor life.

Example - a motor operating at 180 Degrees C will have an estimated life of

• only 300 hours with a Class A insulation
• 1,800 hours with Class B insulation
• 8,500 hours with Class F insulation
• tens of thousands of hours with Class H insulation

Temperature Tolerance Class B is the most common insulation class used on most 60 cycle US motors. Temperature Tolerance Class F is the most common for international and 50 cycle motors.

کلاس عایقی :

 

طبق استاندارد NEMA عایقهای مختلف بر حسب درجه حرارت مجاز کارکرد دسته بندی میشوند. از آنجا که بخاطر سپردن این اعداد همیشه برایم مشکل بوده ، تصمیم گرفتم شکل زیر که محدودیتهای فوق را بصورت گرافیکی نشان میدهد ، روی وبلاگ بگذارم. نکته جالب شکل اختصارش در بیان میزان افزایش دماها نسبت به محیط و دمای نقطه داغ نسبت به میانگین دمای سیم پیچ است.

 

پاسخ به یک سوال

دوست عزیزی سوال پرسیده بودند که از دو موتور با توانهای مشابه، ولتاژهای مشابه ولی با دورهای مختلف استفاده میکنند. آیا میتوان از ظرفیت خازنهای مشابه برای اصلاح ضریب قدرت این موتورها استفاده نمود یا به علت متفاوت بودن دور موتورها باید از خازنهای مختلف استفاده نمود؟

 

 پاسخ :

 

درحالت کلی پاسخ این سوال منفی است زیرا :

 

1. دور موتور مستقیما وابسته به تعداد قطبهاست (فرکانس ثابت 50 هرتز شبکه)
2. ظرفیت خازن مورد نیاز برای نصب به مقدار توان راکتیو موتور وابسته است.
3. با تغییر دور موتور در واقع تعداد قبهای موتور و در نتیجه آرایش سیم پیچ موتورها تغییر پیدا نموده است.
4. در نتیجه امپدانس سیم پیچ، ضریب قدرت موتور، جریان نامی و جریان بی باری موتور تغییر پیدا خواهد نمود.
5. با توجه به موارد 1 تا 4 ظزفیت خازن مورد نیاز در حالت کلی متفاوت خواهد بود( هر چند که توانها ثابت باشند)

 

در صورتیکه مقادیر عددی توان، ولتاژ ، دور موتورها و نیز مقدار ضریب قدرت فعلی و ضریب قدرت مورد نظر ارایه شوند بطور دقیق میتوان ظرفیت خازنها را در هر مورد محاسبه و نتایج را با هم مقایسه نمود.

انتخاب بی متال یا رله حرارتی :

چند نکته مهم در انتخاب بی متال یا رله حرارتی در Motor Starter های مختلف عبارت اند از:

 

1. در انتخاب رله حرارتی برای محافظت موتور (بی متال) در روشهای راه اندازی مختلف باید به این نکته توجه داشت که معمولا بی متال با Trip Class = 10  را معادل سیکل راه اندازی طبیعی) یا Normal Duty (تلقی میکنند و به همین ترتیب بی متال با Trip Class = 30  معادل سیکل راه اندازی سنگین) یا Heavy Duty ( تلقی می شود.
2. مقدار مینیمم و ماگزیمم جریان بی متال با توجه به جریان نامی عبوری از رله حرارتی بطور مناسب انتخاب شود .

تقسیم بندی راه انداز های موتوری

مطابق استاندارد  در پیاده سازی راه انداز موتور حداقل از سه وسیله کنتاکتور، رله اضافه بار حرارتی (بی متال) و کلید بصورت مجزا (یا مجتمع ) استفاده میشود.علاوه بر تقسیم بندی که در " روشهای راه اندازی موتورها" ذکر شد، راه انداز موتور ها بر حسب مشخصات فنی این اجزاء به دو صورت زیر تقسیم بندی میشوند:

 

1. دسته بندی برحسب زمان قطع رله حرارتی(Tripping Time  یا Trip Class ):

در این دسته بندی راه انداز موتور به 4 کلاس 10A ,10 , 20 , 30: تقسیم میشوند.

2. دسته بندی برحسب هماهنگی کنتاکتور و رله حرارتی با سیستم حفاظت یا کلید:

در این دسته بندی راه انداز موتور به تیپ 1 و تیپ 2 تقسیم میشوند:

 

تیپ1:

 در این تیپ راه انداز این امکان وجود دارد.که در زمان اتصال کوتاه کنتاکتور و رله حرارتی آسیب ببینند.

تیپ2:

در این تیپ راه انداز در صورت بروز اتصال کوتاه نباید رله حرارتی آسیب ببیند اما آسیب های جزیی مانند خال زدن کنتاکتهای کنتاکتور مجاز شمرده میشود.

روشهای راه اندازی موتورها:

در حالت کلی شش روش مختلف برای راه اندازی موتورهای AC استفاده میشود:

 

1. راه اندازی مستقیم یاDOL  
2. راه اندازی به روش ستاره مثلث
3. راه اندازی با استفاده از اتوترانسفورماتور
4. راه اندازی با استفاده از راکتور یا مقاومت
5. راه اندازی با استفاده از Soft Starter
6. راه اندازی با استفاده از Frequency Converter

 

بعنوان مقایسه روشهای راه اندازی موارد زیر قابل ذکر است:

1. بجز روش اتصال مستقیم موتور یا روش DOL  در بقیه روشها اصل مهم ، محدود کردن ولتاژ اعمالی به موتور و در نتیجه کاهش جریان راه اندازی موتور میباشد.
2. به همین دلیل در این روشها زمان راه اندازی نسبت به روش اتصال مستقیم افزایش پیدا میکند.
3. در روش DOL هیچگونه محدودسازی جریان راه اندازی اعمال نمیشود. در نتیجه عبور جریان راه اندازی موجب افت ولتاژ شبکه بصورت محلی شده و این افت ولتاژ میتواند به سایر تجهیزات  آسیب وارد کند.
4. علاوه بر  این شتاب گیری بسیار سریع موتور در زمان راه اندازی میتواند باعث آسیب دیدگی اتصالات مکانیکی ، پیچها و یاتاقانها شود. در حالت کلی روش DOL تنها در موتورهای با ظرفیت کوچک و یا حداکثر متوسط بکار گرفته میشود.