کلاس حرارتی الکتروموتور

کلاس حرارتی الکتروموتور یکی از مشخصه های مهم آن است. این کلاس مشخص می کند که دمای عایق تا چه حدی می تواند افزایش پیدا کند. کلاس حرارتی عایق تنها برای الکتروموتورها حیاتی نبوده و در ترانسفورماتورها نیز مطرح می شود. پارامترهای محیطی دیگری نیز برای استفاده از الکتروموتور مهم هستند. به عنوان مثال دمای محیط، ارتقاع از سطح دریا و استانداردهای مربوطه را در نظر بگیرید. در واقع ترکیبی از اطلاعات مربوط به محیط الکتروموتور و شرایط کاری آن به منظور انتخاب کلاس حرارتی عایق استفاده می شود.

یک نکته ی بسیار مهم در انتخاب کلاس حرارتی الکتروموتور مربوط به روش کنترل آن است. این آیتم در موتورهای کنترل شونده با درایو باید با دقت بالایی انتخاب شود. استفاده از درایو به معنی کنترل سرعت و سینوسی نبودن شکل موج ولتاژ و جریان است. این پارامترها باعث افزایش دما در سیم پیچ موتور خواهند شد. افزایش دما در موتورهای کنترل شونده با درایو وقتی تشدید می شود که از آن ها در سرعت پائین و گشتاور بالا استفاده کنیم. در این شرایط تهویه ی موتور قادر به خنک سازی سیم پیچ نبوده و دمای آن به شدت افزایش پیدا می کند. برای رفع این مشکل راه حل های مختلفی وجود دارد. به عنوان مثال می توان از موتورهای مخصوص درایو، موتورهای با کلاس حرارتی بالاتر و یا موتور با تهویه مستقل استفاده کرد.

در این مقاله مشخصه های حرارتی عایق و دمای یک نمونه الکتروموتور شرکت زیمنس را بررسی می کنیم. آیتم های مشخص شده در پلاک زیر عبارتند از:

• کلاس حرارتی
• محدوده ی دمای مجاز کاری
• ارتفاع از سطح دریا
• گواهینامه های دریایی

1.کلاس حرارتی عایق موتور

این مشخصه بیانگر میزان استقامت عایق الکتروموتور در برابر افزایش حرارت بوده و اغلب با یک حرف، عدد یا هردو روی پلاک الکتروموتور درج می‌شود. در مواردی که کلاس حرارتی عایق استاتور و رتور متفاوت باشد، ابتدا کلاس حرارتی استاتور و در ادامه رتور بیان خواهد شد. در تصویر زیر نمودار میله‌ای حداکثر دمای مجاز برای هر کلاس حرارتی الکتروموتور را مشاهده می‌کنید. این نمودار شامل سه بخش دمای محیط، حداکثر افزایش دمای مجاز و دمای بحرانی است.

جدول کلاس حرارتی عایق موتور

2.محدوده‌ی دمای مجاز کاری

در پلاک الکتروموتورها میزان حداقل و حداکثر دمای محیط یا TAMB: Temperature Ambient جهت کار درج می‌شود. به‌عنوان مثال عبارت \(-20^{\circ}C< =TAMP< =40^{\circ}C\) روی پلاک این الکتروموتور به این مفهوم است که ماشین می‌تواند در محیط‌های مختلف از دمای منفی 20 تا مثبت 45 درجه‌ی سانتی‌گراد کار کند. در صورتی امکان افزایش دما باید از تجهیزات کنترل دمای موتور استفاده شود. در این حالت از سنسورهای داخلی استفاده شده و اطلاعات دمای سیم پیچ به رله ی ترمیستور، درایو یا سافت استارتر ارسال می شود.

نوع تهویه و خنک کنندگی موتور

استاندارد IEC 60034-6 مدل‌های تهویه‌ در الکتروموتورهای فشار ضعیف، فشار متوسط و فشار قوی را شرح می‌دهد. با توجه به گستردگی این استاندارد، در این بخش تنها چند مدل از روش‌های پرکاربرد در خنک کاری الکتروموتورهای فشار ضعیف و فشار متوسط آورده شده است. نوع تهویه با شکل بدنه ی الکترموتور رابطه ی مستقیم دارد. به عنوان مثال کد IC 411 از جدول زیر را در نظر بگیرید. محفظه‌ی الکتروموتور در این مدل کاملا بسته بوده و دارای IP44 و بالاتر است. تهویه در این موتور با فن روی شفت انجام شده و نوع بدنه ی آن TEFC است. عبارت TEFC مخفف Totally Enclosed Fan Cooled بوده و روی پلاک نیز قید شده است. به منظور کسب اطلاعات بیشتر در خصوص نوع بدنه ی الکتروموتور می توانید بخش نوع محفظه طبق استاندارد Nema را از مقاله ی چرخه یا دوره ی کاری موتور مطالعه کنید.

کد	روش خنک کنندگی	تصویر
IC 01	عبور هوا از داخل الکتروموتور  IP21-IP23 با فن نصب شده روی شفت (ODP)
IC 06	عبور هوا از داخل الکتروموتور IP21-IP23 با فن مستقل (ODP)
IC 17	وارد شدن هوا از یک کانال و عبور آن از داخل الکتروموتور IP21-IP23 (ODP)
IC 37	وارد شدن هوا از یک کانال و خارج شده آن از کانال دیگر روی الکتروموتور IP21-IP23 (OPD)
IC 410	محفظه‌ی کاملا بسته با IP44 و بالاتر، بدون فن (TENV)
IC 411	محفظه‌ی کاملا بسته با IP44 و بالاتر، با فن روی شفت (TEFC)
IC 416	محفظه‌ی کاملا بسته با IP44 و بالاتر، تهویه با فن مستقل (TEFV)
IC 418	محفظه‌ی کاملا بسته با IP44 و بالاتر، قابل نصب در مسیر جریان هوا (TEAO)
IC 71W	خنک کردن پوسته‌ی موتور با آب، IP44 و بالاتر

در جدول زیر نوع خنک کنندگی و تهویه را برای موتورهای فشار متوسط و فشار قوی بررسی می کنیم.

کد	روش خنک کنندگی	تصویر
IC 01	عبور هوا از داخل الکتروموتور  IP21-IP23 با فن نصب شده روی شفت (ODP)
IC 411	محفظه‌ی کاملا بسته با IP44 و بالاتر، با فن روی شفت (TEFC)
IC 416	محفظه‌ی کاملا بسته با IP44 و بالاتر، تهویه با فن مستقل (TEFV)
IC 416	محفظه‌ی کاملا بسته با IP44 و بالاتر، تهویه با فن مستقل (TEFV)
IC 611	خنک کننده هوا با یک فن روی شفت داخل استاتور و گردش هوا با فن روی شفت
IC 616	خنک کننده هوا با یک فن روش شفت داخل استاتور و گردش هوا با فن مستقل
IC 666	خنک کننده هوا با فن های مستقل داخل استاتور و گردش هوا با فن مستقل
IC 511	کانال هوایی با فن روی شفت و گردش هوا در استاتور
IC 31W	خنک کننده با آب، کانال هوایی داخلی و خارجی  به منظور گردش آب
IC 81W	خنک کننده با هوا و آب ، فن روی شفت داخل استاتور و گردش آب
IC 86W	خنک کننده با هوا و آّ، با فن مستقل داخل استاتور برای گردش آب

برخی از موتورها دارای فن مستقل بوده و می توانند با دورهای مختلفی کار کنند. این موتورها بیشتر در سیستم های تنظیم سرعت و با درایو کنترل می شوند. در این ویدئو که برگرفته از دوره ی جامع راه اندازی و حفاظت موتورهای سه فاز است با یک نمونه از این موتورها آشنا می شویم.

3.ارتفاع از سطح دریا

در پلاک این الکتروموتور حداکثر ارتفاع از سطح دریا برای نصب و بهره‌برداری معادل 2000 متر اعلام شده است. همانطور که می دانیم با افزایش ارتفاع از سطح دریا، تبادل حرارتی تجهیز با محیط کاهش پیدا کرده و این امر باعث خارج شدن دما از محدوده‌ی مجاز خواهد شد.

اگر ارتفاع و دما روی پلاک تجهیزات مشخص نشده باشد باید اطلاعات قید شده مانند جریان، دما، ولتاژ و غیره را برای ارتفاع 1000 متر از سطح دریا و دمای محیط 40 درجه‌ی سانتی گراد در نظر بگیریم. در صورتی که دمای محیط، ارتفاع از سطح دریا و یا هردو از مقادیر درج شده روی پلاک بیشتر شوند باید از ضرایب کاهنده استفاده کرد. ضرایب کاهنده‌ی مربوط به دما و ارتفاع از سطح دریا در جدول زیر آورده شده است. همانگونه که مشاهده می‌کنید ضریب بارگیری در ارتفاع 1000 متر و دمای بین 30 تا 40 درجه معادل 1 یا 100 درصد است.

4.گواهینامه های دریایی

الکتروموتورهای مورد استفاده در صنعت دریا نوردی باید بر اساس الزامات خاصی طراحی، ساخته و تست شده باشند. به عنوان مثال استفاده از الکتروموتور در قسمت‌های مختلف یک کشتی را در نظر بگیرید. این الکتروموتورها باید از نظر سیستم تهویه، میزان افزایش دمای محیط، سایز فریم، نوع بدنه و غیره مطابق با این استانداردها باشند.

الکتروموتورهای شرکت زیمنس که منطبق با صنعت دریانوردی ساخته و تست شده باشند با یکی از عبارت‌های 1LE1, 1LE5, 1MB1, 1PC1, 1PC3, 1PC4 در ابتدای شماره محصول مشخص می‌شوند.

علاوه‌بر این ممکن است عبارت‌هایی مانند RINA در پلاک این الکتروموتورها نیز وجود داشته باشد. RINA به مفهوم Registro Italiano Navale و مربوط به استاندارد صنعت دریانوری این شرکت در کشور ایتالیا است. از دیگر استانداردهای مطرح در صنعت دریانوردی می‌توان به این موارد اشاره کرد:

• ABS: American Bureau Shipping, USA
• BV: Bureau Veritas, France
• DNV GL: DNV GL Maritime, Germany
• KR: Korean Register, Korea
• LR: Lloyds Register, UK
• RINA: Registro Italiano Navale, Italy
• RS: Russian Maritime Register Of Shipping, Russia

طبق تصویر زیر؛ الکتروموتورهای ساخته شده بر اساس استانداردهای صنعت دریانوردی می‌توانند با مقاصد مختلف مانند فن، سیستم تهویه، پمپ، وینچ و غیره در کشتی‌ها، مناطق ساحلی و سکوهای نفتی استفاده شوند.