Classe di isolamento di un motore

[egidio86]

salve,
vorrei approfondire la questione CLASSE DI ISOLAMENTO DI UN MOTORE.
ADMIN alla seguente domanda pubblicò :
Potrebbe spiegare cosa sono le classi di isolamento dei motori elettrici?

Risponde admin
La classe di isolamento di un motore elettrico dipende dalla qualità dei materiali isolanti impiegati e stabilisce la sovratemperatura massima ammessa (Tmax) per il corretto funzionamento del motore.

Le norme tecniche prevedono quattro classi principali le cui sovratemperature sono riferite ad una temperatura ambiente di 40 °C.
◾Classe E: Tmax=75°C + 5°C
◾Classe B: Tmax=80°C + 10°C
◾Classe F: Tmax=100°C+ 15°C ; la più comune
◾Classe H: Tmax=125°C + 15°C

Sono valori che determinano il valore della potenza nominale del motore: quando il motore eroga la potenza nominale (Pn) dissipa una potenza (Pdn) che fa raggiungere al motore la sovratemperatura massima consentita.

Se h è il rendimento del motore si ha: Pdn=(1/h-1)*Pn.

Si ha inoltre che Pdn=Tmax/Rth

dove Rth è la resistenza termica del motore che dipende dalle proprietà termofisiche del fluido refrigerante (normalmente aria), dal tipo di motore (zona dove produce il calore: statore o rotore; presenza di alettature: diminuiscono Rth per l'aumento della superficie disperdente), dal tipo di raffreddamento (per l'aria: ventilazione che può essere naturale o forzata. La ventilazione forzata può essere un'autoventilazione (palettatura solidale con il rotore) o una servoventilazione (con ventilatore esterno), interna od esterna.

Se la temperatura ambiente è superiore a 40°C la potenza nominale deve essere ridotta (circa del 12% ogni 10 °C)


A QUESTO PUNTO I MIEI QUESITI E DUBBI SONO I SEGUENTI:
vorrei capirne di più su classi di isolamento e classi di sovratemperatura. Dalla mia ultima esperienza (prego di confermarmi che è così) ho scoperto che la classe termica di un motore è definita con le diciture F/B oppure H/F; dove la prima lettera indica LA CLASSE DI ISOLAMENTO TERMICO e la seconda lettera indica LA CLASSE DI SOVRATEMPERATURA ammessa all'interno dell'avvolgimento. Per cui F/B=CLASSE DI ISOLAMENTO/CLASSE DI SOVRATEMPERATURA. Con questa premessa porgo le seguenti domande: 1) CLASSE DI ISOLAMENTO. se si ha una classe di isolamento F vuol dire che nel suo punto più caldo (avvolgimenti) il motore può arrivare ad avere una temperatura massima di 155°C, che dipende dalla tipologia di isolamento installato; giusto?? per cui per un motore con una classe di isolamento H (Tmax=180°C) si ha un isolante di migliore qualità?? 2) CLASSE DI SOVRATEMPERATURA. - se si ha una classe di sovratemperatura B vuol dire che al massimo rispetto alla temperatura ambiente (es. convenzionale Tamb=40°C) l'avvolgimento può surriscaldarsi di +80°C?? oppure di +90°C considerando il margine di sicurezza di 10°C?? invece nel caso in cui la temperatura ambiente sia 50°C l'avvolgimento può surriscaldarsi al massimo di +70°C?? oppure di +80°C considerando il margine di sicurezza di 10°C?? - considerando invece il caso in cui si abbia un motore con una classe di sovratemperatura F, significa che al massimo rispetto alla temperatura ambiente (es. convenzionale Tamb=40°C) l'avvolgimento può surriscaldarsi di +100°C?? - Se ciò è corretto, il tutto mi induce a pensare che, considerando la dicitura di cui sopra, un motore F/B è migliore di uno F/F. E' corretto?? Dato che in un motore F/F l'avvolgimento del motore può surriscaldarsi di più, con conseguente aumento del degrado da sollecitazione termica. MI SCUSO IN ANTICIPO SE SONO STATO POCO CHIARO.

[mir]

In genere i motori asincroni sono del tipo con classe di isolamento F,fermo restando che l'utilizzo in condizioni gravose, prevede la scelta di una classe di isolamento superiore, che in parte è determinata dal tipo di materiale utilizzato per la sua realizzazione, ad esempio il filo smaltato è diverso a seconda della classe di isolamento.
Quindi mi viene da dire che una classe superiore di isolamento sia stata realizzata per una specifica applicazione e non perché sia migliore di una classe di isolamento inferiore.

[mario_maggi]

egidio86,

considerando la dicitura di cui sopra, un motorbilbe F/B è migliore di uno F/F. E' corretto??

E' migliore solo per il fatto che gli avvolgimenti sono meno sollecitati, quindi l'MTBF si allunga sensibilmente,
Ci sono ottimi motori ben progettati per funzionare ad alta temperatura.
Ciao
Mario

[gelex911]

Cerco di rispondere punto su punto:
-1: la classe di isolamento è relativa all'isolamento, non al motore in toto. All'isolamento appartengono in generale: lo smalto del rame, gli isolanti di cava (fondo cava e chiusura cava), i separatori di testate, il cordino per legare le testate, i tubetti per coprire le saldature in testata e la resina per impregnare l'avvolgimento. Questo almeno nei motori "piccoli".
La classe di isolamento è data dal più scarso dei materiali isolanti come una catena, dove l'anello debole determinerà dove la catena andrà a spezzarsi.
Quindi avere tutti i materiali di classe H e ad esempio il cordino in classe B porta a classificare il sistema di isolamento come B.
Inoltre in un normale MAT è il rotore/ centro dell'albero il punto generalmente più caldo e non gli avvolgimenti.

-2: secondo le norme, il margine di sicurezza dipende dal tipo di macchina elettrica coinvolta e dal metodo di misura della sovratemperatura, ovviamente più quest'ultimo è preciso, più viene ridotto tale margine.

Quando la temperatura ambiente è diversa dai 40°C, le norme prevedono una correzione, nel senso che ad es. a 20°C di Tamb l'isolante sarà meglio raffreddato e quindi si può prevedere di sfruttare di più il motore, oppure di farlo funzionare alla potenza nominale, aspettandosi un surriscaldamento generale minore del previsto, viceversa sopra i 40°C. Analogo discorso per l'altitudine di funzionamento. Valori di Tamb sopra i 40°C e sotto gli 0°C e altitudini sopra i 1000 mslm vanno considerati "fuori standard" e dunque vanno indicati nella targa del motore.

Un motore F/B è meglio di un F/F nel senso che si ha un margine di sicurezza maggiore riguardo alla tenuta degli isolanti e al loro invecchiamento, quindi tale motore può rispondere con più tranquillità a incrementi momentanei di richiese di potenza e più "freddo" lavora un motore meglio è per la sua affidabilità globale, non solo dal punto di vista dell'isolamento, che è una causa di guasto frequente ma non l'unica.

Un ultima precisazione: se non sbaglio non si potrebbe più dire classe B/F/H ect, ma classe 130/155/180 senza il simbolo di °C.