耐热等级及温升
《GB/T 11021-2014 电气绝缘耐热性和表示方法》,参考《IEC 60085-2007电绝缘.耐热性评定和设计》,规定了电气绝缘材料(EIM)和电气绝缘系统(EIS)的耐热性分级、评估以及评估程序。本标准适用于热因子为主要老化因子的电气绝缘材料(EIM)和电气绝缘系统(EIS)的耐热性。
耐热等级兰新铁路 | 最高允许工作温(℃)猜字谜一年级 | 相当于该耐热等级的绝缘材料简述 |
Y | 90 | 用未浸渍过的棉纱、丝及纸等材料或其组合物所组成的绝缘结构 |
A 骂人的话带脏字 | 105 | 用浸渍过的或浸在液体电介质(如变压器油中的棉纱、丝及纸等材料或其组合物所组成的绝缘结构) |
E | 120 | 用合成有机薄膜、合成有机瓷漆等材料其组合物所组成的绝缘结构kris吴亦凡女友 |
B | 130 | 用合适的树脂粘合或浸渍、涂覆后的云母、玻璃纤维、石棉等,以及其他无机材料、合适的有机材料或其组合物所组成的绝缘结构 |
F | 155 | 用合适的树脂粘合或浸渍、涂覆后的云母、玻璃纤维、石棉等,以及其他无机材料、合适的有机材料或其组合物所组成的绝缘结构 |
H | 180 | 用合适的树脂(如有机硅树脂)粘合或浸渍、涂覆后的云母、玻璃纤维、石棉等材料或其组合物所组成的绝缘结构 |
C | 180以上 | 用合适的树脂粘合或浸渍、涂覆后的云母、玻璃纤维、以及未经浸渍处理的云母、陶瓷、石英等材料或其组合物所组成的绝缘结构 |
在早期的出版物中,耐热等级也被称为温度等级或绝缘等级。在设备的绝缘材料和绝缘系统老化的过程中,温度通常是具有决定性的因素。因此IEC60085将耐热等级按照指定的温度进行定义。即在额定功率和其他指定的的条件下能达到绝缘要求的最高温度,且在此温度下必须保证绝缘系统的热稳定性。
经验法则:
温度每升高10k,其统计上的使用寿命减半。
如上图,按照IEC 60085规定的耐热等级
δtc,max: 最高允许的环境温度
δtr: 最高允许的温升
δtmf: 器件上热点的过热温度。此值为考虑到有热点存在的经验值,无法进行测量。
注意!
在运行过程中没有预留可以使用的温度裕量。
tmax: 最高允许的器件热点温度(绝缘系统的额定温度)
电动机的绝缘等级是指其所用绝缘材料的耐热等级。电动机绝缘等级的设定主要是为了防止电流产生的热能把绝缘层烧坏,最常见的是B级绝缘,F级绝缘,B级的绝缘材料,常见的是由云母、石棉、玻璃丝经有机胶胶合或浸渍而成的。电动机的绝缘等级是指其所用绝缘材料的耐热等级,分A、E、B、F、H级。允许温升是指电动机的温度与周围环境温度相比升高的限度。根据经验,A级材料105℃、B级材料在130℃的情况下寿命可达10年,但在实际情况下环境温度和温升均不会长期达设计值,因此一般寿命在15~20年。如果运行
温度长期超过材料的极限工作温度,则绝缘的老化加剧,寿命严重缩短。所以电动机在运行中,温度是寿命的主要因素之一。 电动机B级绝缘,F级绝缘等具体允许的温升如下:
电动机的温度等级:A级 E级 B级 F级 H级
最高允许温度℃: 105 120 130 155 180
绕组温升限值℃: 60 75 80 100 125
性能参考温度℃: 80 95 100 120 145
上表中温升是电动机与环境的温度差,是由电动机发热引起的。所谓温升是指电动机高出环境的温度。例如环境温度是30℃,电动机温度是80℃,则温升就是50℃。电动机铭牌上的温升,是指在规定的环境温度下(一般为35℃),绕组的允许温升,即绕组的最高允许温度与规定环境温度之差。例如铭牌上的温升为60℃,表明在环境温度为35℃时,即绕组的温度不得超过95℃。绕组的允许温升是由电动机的绝缘等级决定的,不同的绝缘等级有不同的允许温升,所以一般电动机铭牌上都标明了绝缘等级。电动机在正常运行时,实际温升如果超过了允许温升,就说明电动机有故障或电源电压不正常。电动机温升超过允许值
时,绝缘材料将加速老化,其机械强度和绝缘强度将迅速降低,使电动机寿命大大缩短,一般电动机在允许温升下运行可以用20年左右,但若高出额定温升40%运行就只能用几十天,高出额定温升值125%运行,3小时就会烧坏。
温升的定义:导体通流后产生电流热效应,随着时间的推移, 导体表面的温度不断地上升直至稳定。稳定的判断条件是在所有测试点在1个小时测试间隔内前后温差不超过2K,此时测得任意测试点的温度与测试最后1/4周期环境温度平均值的差值称为温升,单位为K。
为验证电子产品的使用寿命、稳定性等特性,通常会测试其重要元件(IC芯片等)的温升,将被测设备置于高于其额定工作温度(T=25℃)的某一特定温度(T=70℃)下运行,稳定后记录其元件高于环境温度的温升,验证此产品的设计是否合理。
电气类产品中:电动机的额定温升,是指在设计规定的环境温度(40℃)下,电动机绕组的最高允许温升,它取决于绕组的绝缘等级。
测试方法:
(1)测试条件:
电压:额定电压的上限和下限或额定电压范围的上限和下限
频率:额定频率的上限和下限或额定频率范围的上限和下限
负载:正常工作时的最大负载或负载组合中的最严重情况(输入电流最大的情况)。
环境:如做UL认证,可在常温下进行测试。如做TUV认证,须在最高的工作温度下进行测试。
注:如果在常温上进行此项测试,须考虑换算问题:测得的温度加上最高工作环境温度与常温之间的差值,即得到最终的温度。
(2)热电偶的位置:
所有关键性元器件。如在相同或类似的位置,可取其中的一个。
注:关键性元器件可参考本资料的第2章“安规元器件”。
(3)测试过程:
1、确定受测的元器件。
2、将热电偶粘到受测的元器件上。注意热电偶的位置,应是可能的发热最严重的地方。
3、开机,将输入电压调到额定电压的上限或额定电压范围的上限,输入频率调到额定频率的下限或额定频率范围的下限,输出负载调到要求的大小。
4、让受试设备持续工作,直至受试设备达到热平衡。
5、记录热电偶的读数。
注:如果热电偶的读数在30分钟内的变化小于1℃,则可认为热电偶达到了热平衡。
(4)判定:
元器件测得的温度应在其额定的最高工作温度内。
温度限值:下面是一些材料的温度限值。绝缘材料的温升要求:(绝缘材料包括:变压器所有部件等,但热塑材料除外)
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