Tìm hiểu ý nghĩa về các lớp cách điện động cơ

Lớp cách điện động cơ là gì ? Vì sao nó quan trọng

Như chúng ta đã biết, cuộn dây là một trong các thành phần cấu tạo của động cơ điện. Khi động cơ điện chưa hoạt động thì nhiệt độ của động cơ sẽ bằng với nhiệt độ của môi trường. Khi động cơ vận hành thì nhiệt độ của nó sẽ tăng lên. Nguyên nhân chính của việc tăng nhiệt độ này là do sự tăng nhiệt độ của cuộn dây phía trong động cơ. Một trong những thành phần quan trọng bị ảnh hưởng bởi lượng nhiệt này là hệ thống cách nhiệt bảo vệ cuộn dây động cơ. 

Để giải quyết khả năng hư hỏng lớp cách nhiệt do nhiệt,  tiêu chuẩn NEMA MG-1  thiết lập bốn loại cách điện động cơ, xác định khả năng của hệ thống cách nhiệt chịu đựng được nhiệt độ xác định trong khi vẫn đảm bảo tuổi thọ hoạt động cụ thể.

Lưu ý: Tuổi thọ của lớp cách điện không phải là sự hư hỏng đột ngột, nghiêm trọng của cách điện cuộn dây mà là sự lão hóa dần dần và suy giảm các đặc tính cách điện của hệ thống. Nếu cách điện đạt đến điểm không thể chịu được điện áp đặt vào thì có thể xảy ra đoản mạch cuộn dây.

Cách xác định cấp cách điện của động cơ

Các lớp cách điện NEMA chỉ định nhiệt độ tối đa cho phép của lớp cách điện cuộn dây động cơ - khi hoạt động liên tục - sẽ mang lại tuổi thọ 20.000 giờ.

Nhiệt độ tối đa cho phép giả định nhiệt độ môi trường xung quanh là 40° C và thêm vào đó là mức tăng nhiệt độ cho phép cộng với một lượng bổ sung (thường được gọi là giới hạn nhiệt) để tạo ra các điểm nóng trong cuộn dây.

Ngoài nhiệt độ môi trường xung quanh tối đa là 40 ° C, xếp hạng của lớp cách nhiệt còn giả sử hệ số phục vụ là 1,0 và độ cao 3300 feet so với mực nước biển (ngoài ra, không khí loãng hơn sẽ làm giảm khả năng làm mát). Tuy nhiên, có sẵn các bảng điều chỉnh và tính toán để xác định nhiệt độ vận hành tối đa giảm đi đối với các điều kiện nằm ngoài các điều kiện được quy định bởi cấp cách điện. Ví dụ: nếu nhiệt độ môi trường cao hơn 40 ° C, thì mức tăng nhiệt độ cho phép phải giảm đi một lượng mà nhiệt độ môi trường vượt quá 40 ° C.

Các lớp cách điện động cơ NEMA

Các loại cách điện NEMA hiện đang được sử dụng là A, B, F và H, mặc dù các động cơ mới hơn hiếm khi được chế tạo với cách điện loại A, có nhiệt độ cuộn dây tối đa là 105° C. Nhiệt độ cuộn dây tối đa tăng thêm 25° C với mỗi cấp độ cách điện tăng lên, như minh họa bên dưới.

Các lớp cách điện động cơ Nema và độ tăng nhiệt độ cho cả động cơ có hệ số dịch vụ 1,0 và động cơ có hệ số dịch vụ 1,15.

Gần đây, các nhà sản xuất động cơ đã bắt đầu chỉ định cả cấp cách điện và mức tăng nhiệt độ cho phép, với định mức chẳng hạn như “F/B”. Chữ cái đầu tiên cho biết loại cách nhiệt, như đã chỉ định ở trên, và chữ cái thứ hai cho biết mức tăng nhiệt độ cho phép.

Trong trường hợp này, nhiệt độ cuộn dây tối đa là 155° C (theo lớp cách điện F) và mức tăng nhiệt độ cho phép là 80° C (theo lớp cách điện B). Thêm 80°C vào nhiệt độ môi trường xung quanh là 40°C, cộng với giới hạn điểm nóng 10°C của lớp cách nhiệt F, sẽ tạo ra nhiệt độ tối đa là 130°C, thay vì 155°C của động cơ lớp cách nhiệt F thông thường. Điều này có nghĩa là động cơ “F/B” có giới hạn an toàn bổ sung là 25° C, có thể mang lại tuổi thọ cách điện dài hơn đáng kể (và do đó, kéo dài tuổi thọ động cơ).

Sự thay đổi tuổi thọ lớp cách nhiệt theo nhiệt độ

Thông thường, khi động cơ hoạt động ở nhiệt độ tối đa bởi lớp cách điện sẽ mang lại tuổi thọ cách điện là 20.000 giờ khi động cơ hoạt động ở mức đầy tải.  Cần lưu ý rằng khi chúng ta vận hành một động cơ trên mức giới hạn của lớp cách nhiệt sẽ làm giảm tuổi thọ của động cơ. Trung bình cứ tăng nhiệt độ hoạt động lên 10°C có thể làm giảm tuổi thọ của động cơ xuống khoảng 50%. Ngược lại, cứ dưới  10°C so với nhiệt độ tối đa cho phép mà động cơ vận hành thì tuổi thọ cách điện sẽ tăng gấp đôi. 

Gần đây, các nhà sản xuất động cơ đã bắt đầu chỉ định cả cấp cách điện và mức tăng nhiệt độ cho phép lên các động cơ của mình. Ví dụ như: “F/B" có nghĩa là động cơ này có nhiệt độ cuộn dây tối đa bằng nhiệt độ của lớp cách điện F (155°C), mức tăng nhiệt độ cho phép là của lớp cách điện B (80°C) mang lại giới hạn an toàn bổ sung là 25°C. 

Các lớp cách điện động cơ IEC

Các lớp cách điện động cơ NEMA thường được sử dụng rộng rãi ở Bắc Mỹ nhưng các động cơ được sản xuất hoặc bán bên ngoài khu vực trên thường được phân loại theo tiêu chuẩn IEC 60034-1. Các lớp cách điện động cơ IEC cũng tương động với các lớp cách điện động cơ NEMA cho các lớp A, B, F, H, chỉ khác là được bổ sung thêm loại E với các chỉ số như: nhiệt độ tối đa cho phép là 130°C, điểm nóng tới hạn là 10°C. 

Dựa trên các thông tin trên, khi ta mua các loại máy bơm nước, máy khuấy chìm có lớp cách điện càng cao điều đó nói lên rằng

• Cuộn dây của động cơ sử dụng các vật liệu cách điện tốt và chịu nhiệt độ cao
• Bơm có khoản chịu nhiệt độ gia tăng cao đảm bảo bơm có tuổi thọ lâu hơn khi vận hành trong điều kiện khắc nghiệt, vận hành tải nặng (heavy duty)

Nguồn:https://www.motioncontroltips.com/what-does-motor-insulation-class-specify-and-why-is-it-important/