절 연 물
1. 절연물의 특성
(1) 절연재료의 특성
1) 절연저항 및 절연내력이 클 것
2) 내열성이 클 것
3) 내 Corona, 내 Arc성이 클 것
4) 유전체 손실이 적을 것
5) 기계적 강도가 클 것
6) 화학적으로 안정되어 부식이 어려울 것
7) 비 흡습성 일 것
8) 성형 가공이 용이할 것
2. 절연물의 수명
절연물의 수명은 여러가지 요인에 의해 결정되지만 온도의 영향이 상당히 크므로 허용 최고온도 이상에서의
전동기 사용은 피해야 한다.
(1) 절연물의 수명과 온도와의 관계
T=Aε-mθ
주) T : 사용 시간, θ: 사용 온도, A,m : 재료에 따라 결정되는 정수
(2) 절연물의 수명 반감설에 따르면
1) A종 절연물 : 8℃ 상승하면 수명이 반감
2) B종 절연물 : 10℃ 상승하면 수명이 반감
3) H종 절연물 : 12℃ 상승하면 수명이 반감
(3) 전동기의 사용온도는 낮은것이 바람직 하지만, 이것은 경부하에서의 사용을 의미하나
경부하 운전은 효율이 떨어지고 경제적으로 불리하기 때문에 적정 부하 및 적정 온도 상승이 바람직하다.
< 수명과 온도와의 관계 >
절연물에 대한 관련 자료
제조 Maker의 절연물 평균 수명(IEC 216-1 의거)
(1) F'Class : 80,000Hr(최고 허용 온도기준)
(2) B'Class : 40,000Hr(최고 허용 온도기준)
< 절연물의 온도와 수명 >
3. 절연의 종류에 따른 온도상승 한도
전동기를 운전하면 내부손실에 의한 발열 때문에 온도가 상승하고 수시간 경과하면 일정한 온도를 유지하게 된다.
(이 경우를 온도가 포화 되었다고 한다.)
전동기의 운전시 온도와 전동기 주위 기온과의 차를 온도상승이라 하고 이 값이 높아지면 절연물의 열화가 빨라지며
전동기가 소손되기도 한다. 공기를 1차 냉매로 하고, 냉매 온도의 한도가 40℃의 경우에 있어서 KS C 4002 “유도기”에
다음 표4과 같이 정해져 있다.
냉매 온도가 40℃이상의 경우와 해발 1000m를 넘는 경우에 관하여는 온도상승 한도의 수정이 필요하다.
(표4) 공냉식 유도기의 온도상승한도 (KS C 4002)
순번 |
| A종 절연 | E종 절연 | B종 절연 | F종 절연 | H종 절연 |
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유도기의 세분 | 온도 계법 | 저항 법 | 매립 온도 계법 | 온도 계법 | 저항 법 | 매립 온도 계법 | 온도 계법 | 저항 법 | 매립 온도 계법 | 온도 계법 | 저항 법 | 매립 온도 계법 | 온도 계법 | 저항 법 | 매립 |
|
1 |
고정자 권선 | - | 60 | 60 | - | 75 | 75 | - | 80 | 80 | - | 100 | 100 | - | 125 | 125 |
2 |
절연한 회전자 권선 | - | 60 | - | - | 75 | - | - | 80 | - | - | 100 | - | - | 125 | - |
3 |
농형 권선 | 이 부분의 온도는 어떠한 경우에도 근방의 절연물 기타 재료에 손상을 주지 않는 온도라야 한다. |
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4 |
권선에 접촉하지 않은 철심 또는 기타 부분 |
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5 |
권선에 접촉하는 철심 또는 기타 부분 | 60 | - | - | 75 | - | - | 80 | - | - | 100 | - | - | 125 | - | - |
6 |
정류자 및 Slip Ring | 60 | - | - | 70 | - | - | 80 | - | - | 90 | - | - | 100 | - | - |
7 |
Bearing (자냉식) | 표면에서 측정할 때 40℃, Bearing Metal에 온도계 소자를 매립해서 측정할 때 45℃, 내열성이 양호한 윤활제를 사용 할 경우는 표면에서 측정할 때 55℃, 다만 수냉식 Bearing 또는 특수 내열 윤활제를 사용시는 당사자간의 협정에 따른다. |
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※ 온도상승에 적합한 절연이 사용되어 있는 한 6항의 온도상승은 허용된다.
단, 정류자 또는 Slip Ring 이 Coil에 근접되어 있을때는 Coil의 절연종류의 온도상승을 초과 해서는 안된다.
(1) 전동기의 온도상승
전동기를 운전하면 내부에 발생하는 손실에 의해 열이 발생하여 전동기의 온도가 상승한다.
운전 개시후 일정한 부하를 걸어두면 지수함수적으로 온도가 상승하여 수 시간(2~5시간)이 경과하면 외피
의 표면이나 통풍에 의한 방열량이 발열량과 같게 되어 일정한 온도로 된다.
온도상승의 과정에 있어서 전동기의 온도와 냉매 온도와의 차를「전동기의 온도 상승」이라고 한다.
이 온도상승 수치가 규격상의 온도상승 한도를 초과하면 절연물의 열화를 촉진하거나 소손()하고 Bearing이나
정류자 등을 손상시킨다.
따라서 전동기를 안정하게 운전하기 위해서는 전동기 온도상승을 온도상승 한도내로 억제 할 필요가 있다.
(2) 절연물과 회전기의 온도상승 한도의 관계
“회전기의 온도상승 한도”에 기준 주위온도 40℃를 더해도“절연물의 허용 최고 온도”와의 사이에는, 저항법으로
권선 온도를 측정한 경우
1) A종 및 E종 : 5℃
2) B종 : 10℃ 의 차이가 있다.
3) F종 및 H종 : 15℃
이것은“절연물의 허용 최고 온도”는 최고 온도를 정하고 있음에 대해, 저항법으로 권선온도를 측정한 경우에는
권선 전체의 평균적 온도상승을 측정한 것임에 따른 차이이다.
즉, 권선 온도는 표면과 내부, 상부와 하부, 냉각풍의 입구측과 내부측이 다르다.
때문에“절연물의 허용 최고 온도”와“회전기의 온도상승 한도”에 기준 주위온도를 합한 값은 다르게 되는 것이다.
또한, 온도계법의 경우는 외부에서 측정 가능한 지점을 국부적으로 측정하기 위해 권선 표면의 절연물 온도를 측정하는
것에 불과하다. 결국, 일반적으로는 권선의 최고 온도의 지점보다 낮은 지점을 측정하고 있기 때문에 위와 같은 온도차를
고려 할 필요가 있는 것이다.
(KS C 4004, JIS C 4003)
절연 종류 |
구성재료 |
허용 최고 온도 (℃) |
Y 종 |
목면, 면, 종이 등의 재료로 구성되며 Vamish 류를 함침하지 않고 또한 기름속에 침적하지 않는 것을 말한다. |
90 |
A 종 |
목면, 면, 종이 등의 재료로 구성되면 Vamish 류를 함침하거나 기름속에 침적한 것을 말한다. |
105 |
E 종 |
Polyester 계 절연물 |
120 |
B 종 |
MIca, 석면, 유리섬유 등의 재료를 접착재료와 함께 사용하여 구성한 것을 말한다. |
130 |
F 종 |
Mica, 석면, 유리섬유 등의 재료를 Silicon, Alkyd 수지, Epoxy 수지 등의 접착재료와 함께 사용하여 구성한 것을 말한다. |
155 |
H 종 |
Mica, 석면, 유리섬유 등의 재료를 Silicon, Alkyd 수지 또는 이와 동등한 성질을 가진 재료로 이루어진 접착 재료와 함께 사용 되는 것을 말한다. 고무상 및 고체상의 Silicon 수지 또는 이와 동등한 성질을 가진 재료를 단독으로 사용하는 경우도 포함된다. |
180 |
C 종 |
생(生) Mica, 석면, 자기 등을 단독으로 사용하여 구성된 것, 또는 접착 재료와 함께 사용한 것을 말한다. |
180 초과 |
< 절연의 종류, 구성재료 및 허용 최고 온도 >
출처 - 한국중전기 (http://www.koheco.com)