نظام العزل
يُقسّم نظام العزل الكهربائي للأسلاك المستخدمة في المولدات والمحركات الكهربائية والمحولات وغيرها من المكونات الكهربائية الملفوفة بالأسلاك إلى فئات مختلفة حسب درجة الحرارة وارتفاعها. ويُشار إلى نظام العزل الكهربائي أحيانًا باسم فئة العزل أو التصنيف الحراري . وتُحدد هذه الفئات المختلفة وفقًا لمعايير NEMA [ 1 ] ومختبرات Underwriters Laboratories ( UL) [ 2 ] و IEC .
بالنسبة للأجهزة الكهربائية الكاملة، فإن "نظام العزل" هو التصميم الشامل للعزل الكهربائي للمكونات المشحونة لضمان الأداء الصحيح للجهاز وحماية المستخدم من الصدمات الكهربائية .
دروس في علم الحرارة
| الفئة الحرارية IEC 60085 [ 3 ] | الفئة الحرارية القديمة IEC 60085 [ 3 ] [ 4 ] | فئة NEMA [ 5 ] | فئة حروف NEMA/UL | الحد الأقصى المسموح به لدرجة حرارة البقعة الساخنة | مؤشر التحمل الحراري النسبي (°م) [ 3 ] | المواد النموذجية |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 90 | Y | 90 درجة مئوية | 90 - 105 | الورق غير المشرب، والحرير، والقطن، والمطاط الطبيعي المفلكن، واللدائن الحرارية التي تلين فوق 90 درجة مئوية [ 6 ] | ||
| 105 | أ | 105 | أ | 105 درجة مئوية | >105 - 120 | المواد العضوية مثل القطن والحرير والورق وبعض الألياف الاصطناعية [ 7 ] |
| 120 | هـ | 120 درجة مئوية | >120 - 130 | البولي يوريثان، وراتنجات الإيبوكسي، وبولي إيثيلين تيريفثالات، وغيرها من المواد التي أظهرت عمرًا افتراضيًا قابلاً للاستخدام عند درجة الحرارة هذه | ||
| 130 | ب | 130 | ب | 130 درجة مئوية | >130 - 155 | المواد غير العضوية مثل الميكا، والألياف الزجاجية، والأسبستوس ، مع مواد رابطة عالية الحرارة، أو غيرها من المواد التي تتمتع بعمر افتراضي قابل للاستخدام عند هذه الدرجة من الحرارة |
| 155 | F | 155 | F | 155 درجة مئوية | >155 - 180 | مواد من الفئة 130 ذات مواد رابطة مستقرة عند درجة الحرارة الأعلى، أو مواد أخرى ذات عمر استخدام قابل للاستخدام عند درجة الحرارة هذه |
| 180 | ح | 180 | ح | 180 درجة مئوية | أكثر من 180 - 200 | مطاطات السيليكون، والمواد غير العضوية من الفئة 130 ذات المواد الرابطة عالية الحرارة، أو مواد أخرى ذات عمر استخدام قابل للتطبيق عند درجة الحرارة هذه |
| 200 | شمال | شمال | 200 درجة مئوية | >200 - 220 | أما بالنسبة للفئة ب، بما في ذلك التفلون | |
| 220 | R | 220 | R | 220 درجة مئوية | >220 - 250 | أما بالنسبة لفئة IEC 200 |
| S | 240 درجة مئوية | مينا البولي إيميد أو أغشية البولي إيميد | ||||
| 250 | 250 درجة مئوية | أكثر من 250 | أما بالنسبة لفئة IEC 200. يتم تحديد فئات IEC الأخرى بشكل رقمي بزيادات قدرها 25 درجة مئوية. |
تُحسب درجة حرارة التشغيل القصوى للبقعة الساخنة بإضافة درجة الحرارة المحيطة المقدرة للجهاز (غالبًا 40 درجة مئوية)، وارتفاع درجة الحرارة، وهامش سماح قدره 10 درجات مئوية للبقعة الساخنة. عادةً ما تُصمم الآلات الكهربائية بمتوسط درجة حرارة أقل من درجة حرارة البقعة الساخنة المقدرة لضمان عمر تشغيلي مقبول. لا يتلف العزل فجأة عند بلوغ درجة حرارة البقعة الساخنة، ولكن العمر التشغيلي المفيد يتناقص بسرعة؛ حيث يُفترض أن ينخفض العمر إلى النصف مع كل زيادة في درجة الحرارة قدرها 10 درجات مئوية.
كانت الإصدارات القديمة من المعايير تحدد المواد المستخدمة في مختلف فئات درجات الحرارة. أما الإصدارات الحديثة من المعايير فهي إلزامية، إذ تشير فقط إلى أن نظام العزل يجب أن يوفر عمرًا مقبولًا عند ارتفاع درجة الحرارة المحدد.
في الآلات الكبيرة، يمكن استخدام أنظمة مختلفة وفقًا لارتفاع درجة الحرارة المتوقع للآلة؛ على سبيل المثال، في مولدات الطاقة الكهرومائية الكبيرة ، قد تكون ملفات الجزء الثابت من الفئة B ولكن ملفات الجزء الدوار التي يصعب تبريدها قد تكون من الفئة F.
أنواع العزل
في معايير اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC)، يُصنَّف نظام العزل بناءً على مستوى الحماية من الصدمات الكهربائية المُقدَّمة للمستخدم. العزل الوظيفي ضروري لمنع حدوث دوائر قصر داخل الجهاز. أما العزل الأساسي فهو أي مادة تُضاف لحماية المستخدم من التلامس العرضي مع الأجزاء الموصلة للتيار. ويُصنَّف العزل التكميلي لتحمُّل 1500 فولت تيار متردد. والعزل المزدوج هو مفهوم تصميمي يضمن عدم تعرُّض المستخدم لخطر الصدمة الكهربائية في حال فشل أحد نظامي العزل، وذلك لوجود طبقة عزل ثانية مستقلة. أما العزل المُعزَّز فهو نظام عزل تكميلي قوي بما يكفي ليؤدي وظيفته بكفاءة كما لو كان هناك نظام عزل مزدوج. ويتم اختيار نظام العزل بالتنسيق مع فئة الجهاز . [ 8 ]
انظر أيضاً
مراجع
- ↑ "فئات عزل NEMA" . www.engineeringtoolbox.com .
- ↑ إي. ألفريدو كامبو (محرر)، اختيار المواد البوليمرية: كيفية اختيار خصائص التصميم من معايير مختلفة، ويليام أندرو، 2007، رقم ISBN 0-8155-1551-0 الصفحة 170
- 1 2 3 معيار اللجنة الكهروتقنية الدولية 60085 العزل الكهربائي - التقييم الحراري والتصنيف ، الطبعة الثالثة، 2004، الصفحة 11 الجدول 1
- ↑ الجدول 1 من معيار IEC 60085:2007
- ↑ محركات ومولدات كهربائية بمعيار NEMA MG-1
- ↑ إم إيه لوتون، دي إف وارن (محرران)، كتاب مرجعي لمهندس الكهرباء، الطبعة السادسة عشرة، نيونس، 2003، رقم ISBN 0-7506-4637-3، الصفحة 7-3
- ↑ دونالد ج. فينك وواين هـ. بيتي (محرران)، الدليل القياسي لمهندسي الكهرباء، الطبعة الحادية عشرة ، ماكجرو هيل، 1978، رقم ISBN 0-07-020974-Xالصفحات 7-12
- ↑ "فهم فئات عزل الأجهزة الكهربائية وفقًا لمعايير اللجنة الكهروتقنية الدولية: الفئة الأولى والثانية والثالثة" . شركة فيدوس باور . 6 يوليو 2018. مؤرشف من الأصل في 17 فبراير 2020. تم الاطلاع عليه في 16 أكتوبر 2018 .
للمزيد من القراءة
- جريج ستون (محرر)، العزل الكهربائي للآلات الدوارة: التصميم، والتقييم، والتقادم، والاختبار، والإصلاح ، وايلي-IEEE، 2004، رقم ISBN 0-471-44506-1
- معايير NEMA
- السلامة الكهربائية