電動機的絕緣等級是指其所用絕緣材料的耐熱等級,分A、E、B、F、H級。允許溫升是指電動機的溫度與周圍環境溫度相比升高的限度。
絕緣的溫度等級 A級 E級 B級 F級 H級
最高允許溫度(℃) 105 120 130 155 180
繞組溫升限值(K) 60 75 80 100 125
效能參考溫度(℃) 80 95 100 120 145
在發電機等電氣裝置中,絕緣材料是最為薄弱的環節。絕緣材料尤其容易受到高溫的影響而加速老化並損壞。不同的絕緣材料耐熱效能有區別,採用不同絕緣材料的電氣裝置其耐受高溫的能力就有不同。因此一般的電氣裝置都規定其工作的最高溫度。
人們根據不同絕緣材料耐受高溫的能力對其規定了7個允許的最高溫度,按照溫度大小排列分別為:Y、A、E、B、F、H和C。它們的允許工作溫度分別為:90、105、120、130、155、180和180℃以上。因此,B級絕緣說明的是該發電機採用的絕緣耐熱溫度為130℃。使用者在發電機工作時應該保證不使發電機絕緣材料超過該溫度才能保證發電機正常工作。
絕緣等級為B級的絕緣材料,主要是由雲母、石棉、玻璃絲經有機膠膠合或浸漬而成的
電工產品絕緣的使用期受到多種因素(如溫度、電和機械的應力、振動、有害氣體、化學物質、潮溼、灰塵和輻照等)的影響,而溫度通常是對絕緣材料和絕緣結構老化起支配作用的因素。因此已有一種實用的、被世界公認的耐熱性分級方法,也就是將電氣絕緣的耐熱性劃分為若干耐熱等級,各耐熱等級及所對應的溫度值如下:
耐熱等級 溫度, ℃
Y 90
A 105
E 120
B 130
F 155
H 180
200 200
220 220
250 250
溫度超過250℃,則按間隔25℃相應設定耐熱等級。
也可以不用字母表示耐熱等級,但是必須遵從上述對應關係。對在特殊條件下使用的以及有特殊要求的裝置(如第3.1.5條所述),上述分級方法不一定適用,可能要採用其他的鑑別分類方法。
在電工產品上標明的耐熱等級,通常表示該產品在額定負載和規定的其他條件下達到預期使用期時能承受的最高溫度。因此,在電工產品中,溫度最高處所用絕緣的溫度極應該不低於該產品耐熱等級所對應的溫度(否則見第3.1.2條)。
由於習慣上的原因,目前無論對絕緣材料、絕緣結構和電工產品均籠統地使用“耐熱等級”這一術語。但今後的趨勢是,對絕緣材料推薦採用“溫度指數”和“相對溫度指數”這兩個術語;對絕緣結構則推薦採用“鑑別標誌”這個術語;絕緣結構的“鑑別標誌”只和所設計的特定產品發生聯絡;而對電工產品則保留採用“耐熱等級”這個術語。
3.1.1 執行條件
經驗證明:如果電工產品(如旋轉電機、變壓器等)標準是以第3.1條所列的溫度為基礎並適當考慮該產品的特有因素制訂的,那麼,按這樣的標準設計、製造的電工產品在通常的執行條件下可具有滿意而經濟的使用期。
3.1.2 絕緣結構中的絕緣材料
標明某電工產品為某耐熱等級,絕不意味著該產品絕緣結構中的每一種絕緣材料都具有相同的溫度極限。
絕緣結構的溫度極限與其中各絕緣材料的溫度極限可能不直接相關。在絕緣結構中,絕緣材料的溫度極限可能因受到其他組成材料的保護而有所提高,也可能因材料間不相容而使絕緣結構的溫度極限低於各個組成材料的溫度極限。所有這些問題應該透過功能試驗來加以研究。
3.1.3 溫度和溫升
本標準中列出的溫度是指電工產品中絕緣所承受的最高溫度,不是電工產品的允許溫升。
電氣裝置標準中通常規定溫升而不規定溫度。在確定這類標準中的測量方法和允許溫升時,應該考慮下列因素,如結構的特點、絕緣的導熱性和厚度、各絕緣部分的易檢測性、通風方法、負載特性等。
3.1.4 其他影響因素
絕緣保持其效用的能力除了熱因素外,還會受到某些條件(如施加在絕緣及其支撐結構上的機械應力)和某些因素(如振動和不同的熱膨脹)的影響。隨著產品尺寸的增加,振動和熱膨脹因素的影響也變得更為重要。大氣的溫度,以及灰塵、化學物質或其他汙染物的存在也會產生有害的影響。在設計特定產品時,對這些因素都應加以考慮。詳見評定和鑑別電氣裝置絕緣結構的指導性資料。
3.1.5 絕緣的使用期
電工產品的實際使用期取決於執行中的特定條件。這些條件可以隨環境、工作週期和產品型別的不同而有很大的變化。此外,預期使用期還取決於產品尺寸、可靠性、有關裝置的預期使用期以及經濟性等方面的要求。
對某些電工產品,由於其特定的應用目的,要求其絕緣的使用期低於或高於正常值,或由於執行條件特殊,規定其溫升高於或低於正常值,而使其絕緣的溫度極高於或低於正常值。
絕緣的使用期的很大程度上取決於其對氧氣、溼度、灰塵和化學物質的隔絕程度。在給定溫度下,受到恰當保護的絕緣的使用期會比自由暴露在大氣中的絕緣的使用期長,因而,用化學惰性氣體或液體作冷卻或保護價質,可延長絕緣的使用期。
3.1.6 工作溫度的限制
絕緣除了經受老化外,有些材料受熱超過一定溫度會軟化或發生其他劣變,但冷卻後又恢復其原來的效能。使用這類材料時要注意,務必使它們在合適的溫度範圍內工作。
3.2 絕緣的選擇和確定
電工產品的研究、設計、製造單位應根據絕緣的溫度極限選擇合適的絕緣材料和絕緣結構。確定絕緣的合理溫度極限值的基礎只能是執行經驗或合適的、可接受的試驗。執行經驗是選擇絕緣材料和絕緣結構的重要基礎。然而,在選用新材料和新結構時,合適的試驗則是這種選擇的基礎(參見第4.2條)。
4 耐熱性評定
4.1 絕緣材料的耐熱性評定
同一屬類的許多絕緣材料在耐熱性上可以很不相同。因此,根據絕緣材料屬類的化學名稱來判別它們的耐熱性是不合適的。
用於電工產品絕緣結構中的各種絕緣材料,它們各自的耐熱性可能受到其他材料的影響。此外,各種材料的耐熱性在很大的程度上還取決於它們在絕緣結構中所承擔的特定功能。
就絕緣材料在電工產品中的使用而論,材料評定有兩個目的:一是對作為電氣絕緣結構組成部分的某種材料的評價,另一是對單獨使用的或作為構成絕緣結構的簡單組合的成組成部分的某種材料的評價。
一般,評定試驗和執行經驗被公認為是絕緣材料耐熱性評定的可接受的基礎。
以執行經驗為基礎時要注意:必須保證該經驗是適用的。但是在某種情況下,將一種經驗轉用於另一種應用情況往往可能也合適的。應制訂合適的方法以確定執行經驗之間的關係。
材料評定試驗方法的研究已取得顯著的進展。在確定和表達絕緣材料的耐熱性方面已更加完善,對此可參見GB 11026.1,並且還將制訂該導則的其他部分。
對可一種材料,採用不同的效能(如電氣的、機械的等)、方法和失效標準作耐熱圖,就可能得到不同的溫度指數和半差。不同的溫度指數和半差表明耐熱性上有所不同,並由引決定了材料的使用方式和它可以承擔的功能。
用標準試樣試驗得到的結果可能與材料按其實際使用形式試驗得到的結果不同。絕緣結構更接近實際情況。因此,絕緣結構試驗的結果可以證明材料在有關應用中的適用性。
4.2 絕緣結構的耐熱性評定
估價絕緣結構的耐熱性,最好用有關的執行經驗作基礎。沒有這種執行經驗時,就應當進行合適的功能性試驗。為此目的,需要用一種被執行經驗證明了的結構作為參考絕緣結構。透過與它對比來評定新絕緣結構的耐熱性。絕緣的研究單位和電工產品的研究、設計、製造、檢測、使用單位應設計和進行合適的試驗。在設計合適的試驗和制訂耐熱性評定標準化試驗規程時,應參考評定絕緣結構的有關資料。
在選擇絕緣結構的各組成部分時,可以參考單一材料的耐熱性評定結果(見第4.1條)。
只要由合適的絕緣結構試驗或執行經驗證明其某種絕緣材料有滿意的執行特性,就可以判明該材料是否適用於某特定的絕緣結構。不用考慮材料本身的耐熱性。
對很簡單的和受單應力作用的絕緣結構,可以根據具體情況決定,是需要進行絕緣結構的功能性試驗;還是較簡單地根據材料的耐熱性資料作出評價,就可得到滿意的結果。如果需要評價某材料是否適用於某電工產品,則應該用已被合適的執行經驗證明的材料作參考材料,進行對試驗。對此,有關單位應提供在特定應用場合下被執行經驗證明的材料的資料。同時,為了能夠對材料進行恰當的分級,還應提供關於如何評價執行經驗的準則。
應制訂適用於對比評定的標準化試驗規程。在還沒有這種標準化試驗規程時,絕緣的研究單位和電工產品的研究、設計、製造、檢測、使用單位應選擇合適的試驗規程進行試驗。
5 分級
電工產品及其絕緣的耐熱性分級見第3.1條(特別是第3.1.5條和3.1.6條)和第4.2條。
若由試驗或執行經驗表明某絕緣材料、簡單組合或絕緣結構,於某一特定的應用場合,能在特定的溫度下可靠的工作,可以按第3.1條賦予其合適的耐熱等級。
電動機的絕緣等級是指其所用絕緣材料的耐熱等級,分A、E、B、F、H級。允許溫升是指電動機的溫度與周圍環境溫度相比升高的限度。
絕緣的溫度等級 A級 E級 B級 F級 H級
最高允許溫度(℃) 105 120 130 155 180
繞組溫升限值(K) 60 75 80 100 125
效能參考溫度(℃) 80 95 100 120 145
在發電機等電氣裝置中,絕緣材料是最為薄弱的環節。絕緣材料尤其容易受到高溫的影響而加速老化並損壞。不同的絕緣材料耐熱效能有區別,採用不同絕緣材料的電氣裝置其耐受高溫的能力就有不同。因此一般的電氣裝置都規定其工作的最高溫度。
人們根據不同絕緣材料耐受高溫的能力對其規定了7個允許的最高溫度,按照溫度大小排列分別為:Y、A、E、B、F、H和C。它們的允許工作溫度分別為:90、105、120、130、155、180和180℃以上。因此,B級絕緣說明的是該發電機採用的絕緣耐熱溫度為130℃。使用者在發電機工作時應該保證不使發電機絕緣材料超過該溫度才能保證發電機正常工作。
絕緣等級為B級的絕緣材料,主要是由雲母、石棉、玻璃絲經有機膠膠合或浸漬而成的
電工產品絕緣的使用期受到多種因素(如溫度、電和機械的應力、振動、有害氣體、化學物質、潮溼、灰塵和輻照等)的影響,而溫度通常是對絕緣材料和絕緣結構老化起支配作用的因素。因此已有一種實用的、被世界公認的耐熱性分級方法,也就是將電氣絕緣的耐熱性劃分為若干耐熱等級,各耐熱等級及所對應的溫度值如下:
耐熱等級 溫度, ℃
Y 90
A 105
E 120
B 130
F 155
H 180
200 200
220 220
250 250
溫度超過250℃,則按間隔25℃相應設定耐熱等級。
也可以不用字母表示耐熱等級,但是必須遵從上述對應關係。對在特殊條件下使用的以及有特殊要求的裝置(如第3.1.5條所述),上述分級方法不一定適用,可能要採用其他的鑑別分類方法。
在電工產品上標明的耐熱等級,通常表示該產品在額定負載和規定的其他條件下達到預期使用期時能承受的最高溫度。因此,在電工產品中,溫度最高處所用絕緣的溫度極應該不低於該產品耐熱等級所對應的溫度(否則見第3.1.2條)。
由於習慣上的原因,目前無論對絕緣材料、絕緣結構和電工產品均籠統地使用“耐熱等級”這一術語。但今後的趨勢是,對絕緣材料推薦採用“溫度指數”和“相對溫度指數”這兩個術語;對絕緣結構則推薦採用“鑑別標誌”這個術語;絕緣結構的“鑑別標誌”只和所設計的特定產品發生聯絡;而對電工產品則保留採用“耐熱等級”這個術語。
3.1.1 執行條件
經驗證明:如果電工產品(如旋轉電機、變壓器等)標準是以第3.1條所列的溫度為基礎並適當考慮該產品的特有因素制訂的,那麼,按這樣的標準設計、製造的電工產品在通常的執行條件下可具有滿意而經濟的使用期。
3.1.2 絕緣結構中的絕緣材料
標明某電工產品為某耐熱等級,絕不意味著該產品絕緣結構中的每一種絕緣材料都具有相同的溫度極限。
絕緣結構的溫度極限與其中各絕緣材料的溫度極限可能不直接相關。在絕緣結構中,絕緣材料的溫度極限可能因受到其他組成材料的保護而有所提高,也可能因材料間不相容而使絕緣結構的溫度極限低於各個組成材料的溫度極限。所有這些問題應該透過功能試驗來加以研究。
3.1.3 溫度和溫升
本標準中列出的溫度是指電工產品中絕緣所承受的最高溫度,不是電工產品的允許溫升。
電氣裝置標準中通常規定溫升而不規定溫度。在確定這類標準中的測量方法和允許溫升時,應該考慮下列因素,如結構的特點、絕緣的導熱性和厚度、各絕緣部分的易檢測性、通風方法、負載特性等。
3.1.4 其他影響因素
絕緣保持其效用的能力除了熱因素外,還會受到某些條件(如施加在絕緣及其支撐結構上的機械應力)和某些因素(如振動和不同的熱膨脹)的影響。隨著產品尺寸的增加,振動和熱膨脹因素的影響也變得更為重要。大氣的溫度,以及灰塵、化學物質或其他汙染物的存在也會產生有害的影響。在設計特定產品時,對這些因素都應加以考慮。詳見評定和鑑別電氣裝置絕緣結構的指導性資料。
3.1.5 絕緣的使用期
電工產品的實際使用期取決於執行中的特定條件。這些條件可以隨環境、工作週期和產品型別的不同而有很大的變化。此外,預期使用期還取決於產品尺寸、可靠性、有關裝置的預期使用期以及經濟性等方面的要求。
對某些電工產品,由於其特定的應用目的,要求其絕緣的使用期低於或高於正常值,或由於執行條件特殊,規定其溫升高於或低於正常值,而使其絕緣的溫度極高於或低於正常值。
絕緣的使用期的很大程度上取決於其對氧氣、溼度、灰塵和化學物質的隔絕程度。在給定溫度下,受到恰當保護的絕緣的使用期會比自由暴露在大氣中的絕緣的使用期長,因而,用化學惰性氣體或液體作冷卻或保護價質,可延長絕緣的使用期。
3.1.6 工作溫度的限制
絕緣除了經受老化外,有些材料受熱超過一定溫度會軟化或發生其他劣變,但冷卻後又恢復其原來的效能。使用這類材料時要注意,務必使它們在合適的溫度範圍內工作。
3.2 絕緣的選擇和確定
電工產品的研究、設計、製造單位應根據絕緣的溫度極限選擇合適的絕緣材料和絕緣結構。確定絕緣的合理溫度極限值的基礎只能是執行經驗或合適的、可接受的試驗。執行經驗是選擇絕緣材料和絕緣結構的重要基礎。然而,在選用新材料和新結構時,合適的試驗則是這種選擇的基礎(參見第4.2條)。
4 耐熱性評定
4.1 絕緣材料的耐熱性評定
同一屬類的許多絕緣材料在耐熱性上可以很不相同。因此,根據絕緣材料屬類的化學名稱來判別它們的耐熱性是不合適的。
用於電工產品絕緣結構中的各種絕緣材料,它們各自的耐熱性可能受到其他材料的影響。此外,各種材料的耐熱性在很大的程度上還取決於它們在絕緣結構中所承擔的特定功能。
就絕緣材料在電工產品中的使用而論,材料評定有兩個目的:一是對作為電氣絕緣結構組成部分的某種材料的評價,另一是對單獨使用的或作為構成絕緣結構的簡單組合的成組成部分的某種材料的評價。
一般,評定試驗和執行經驗被公認為是絕緣材料耐熱性評定的可接受的基礎。
以執行經驗為基礎時要注意:必須保證該經驗是適用的。但是在某種情況下,將一種經驗轉用於另一種應用情況往往可能也合適的。應制訂合適的方法以確定執行經驗之間的關係。
材料評定試驗方法的研究已取得顯著的進展。在確定和表達絕緣材料的耐熱性方面已更加完善,對此可參見GB 11026.1,並且還將制訂該導則的其他部分。
對可一種材料,採用不同的效能(如電氣的、機械的等)、方法和失效標準作耐熱圖,就可能得到不同的溫度指數和半差。不同的溫度指數和半差表明耐熱性上有所不同,並由引決定了材料的使用方式和它可以承擔的功能。
用標準試樣試驗得到的結果可能與材料按其實際使用形式試驗得到的結果不同。絕緣結構更接近實際情況。因此,絕緣結構試驗的結果可以證明材料在有關應用中的適用性。
4.2 絕緣結構的耐熱性評定
估價絕緣結構的耐熱性,最好用有關的執行經驗作基礎。沒有這種執行經驗時,就應當進行合適的功能性試驗。為此目的,需要用一種被執行經驗證明了的結構作為參考絕緣結構。透過與它對比來評定新絕緣結構的耐熱性。絕緣的研究單位和電工產品的研究、設計、製造、檢測、使用單位應設計和進行合適的試驗。在設計合適的試驗和制訂耐熱性評定標準化試驗規程時,應參考評定絕緣結構的有關資料。
在選擇絕緣結構的各組成部分時,可以參考單一材料的耐熱性評定結果(見第4.1條)。
只要由合適的絕緣結構試驗或執行經驗證明其某種絕緣材料有滿意的執行特性,就可以判明該材料是否適用於某特定的絕緣結構。不用考慮材料本身的耐熱性。
對很簡單的和受單應力作用的絕緣結構,可以根據具體情況決定,是需要進行絕緣結構的功能性試驗;還是較簡單地根據材料的耐熱性資料作出評價,就可得到滿意的結果。如果需要評價某材料是否適用於某電工產品,則應該用已被合適的執行經驗證明的材料作參考材料,進行對試驗。對此,有關單位應提供在特定應用場合下被執行經驗證明的材料的資料。同時,為了能夠對材料進行恰當的分級,還應提供關於如何評價執行經驗的準則。
應制訂適用於對比評定的標準化試驗規程。在還沒有這種標準化試驗規程時,絕緣的研究單位和電工產品的研究、設計、製造、檢測、使用單位應選擇合適的試驗規程進行試驗。
5 分級
電工產品及其絕緣的耐熱性分級見第3.1條(特別是第3.1.5條和3.1.6條)和第4.2條。
若由試驗或執行經驗表明某絕緣材料、簡單組合或絕緣結構,於某一特定的應用場合,能在特定的溫度下可靠的工作,可以按第3.1條賦予其合適的耐熱等級。