Insulation Class Rating

motor နဲ႔ generator တို႔ကိုယ္ထည္မွ name plate ကိုဖတ္ႀကည္႔ရင္၊ "Inc. Cl." လို႔ အတိုေကာက္ေရးထားတဲ႔ insulation class ဆိုတဲ႔ အသံုးအနံွဳးနဲ႔ "Max. Amb." ဆိုၿပီး၊ အတိုေကာက္ေရးထားတဲ႔ maximum ambient temperature ဆိုတဲ႔ အသံုးအနံွဳးတို႔ကိုေတြ႔ရမွာ ၿဖစ္ပါတယ္။

Fig. Generator

insulation class ရဲ႕ ေနာက္မွာေတာ႔ A, B, E, F နဲ႔ H ဆိုတဲ႔ အကၡရာေတြ ကို၊ ေရးသားထားၿပီး motor သို႔မဟုတ္ generator ရဲ႕ insulation class rating ကိုရည္ညြွန္းပါတယ္။ motor နဲ႔ generator တို႔ရဲ႕ windings ေတြမွာ၊ insulation အၿဖစ္ polyester, polyurethane နဲ႔ polyvinyl အစရိွတဲ႔ materials ေတြကို အသံုးၿပဳေလ့ရိွပါတယ္။

Fig. Motor stator winding phase insulation

insulation class rating ဟာ winding insulation တခုတည္းအတြက္၊ သတ္မွတ္ထားတာမဟုတ္ပဲ stator slots ေတြရဲ႕ liminations ေတြအပါအဝင္၊ winding လို႔ေခါါတဲ႔ coil ထုတ္ေတြ၊ တနည္းအားၿဖင္႔ phase တခုနဲ ႔ တခုႀကားမွာ၊ insulator အၿဖစ္ အသံုးၿပဳထားတဲ႔ materials ေတြအတြက္ပါ၊ သတ္မွတ္ထားတာၿဖစ္ပါတယ္။ A, B, E, F နဲ႔ H ဆိုတဲ႔ insulation class rating ကိုယ္စားၿပဳတဲ႔ အကၡရာေတြကို A = 105 °C, B = 130 °C, E = 120 °C, F = 155 °C နဲ႔ H = 180 °C ဆိုၿပီး၊ maximum allowable temperature ေတြ သတ္မွတ္ထားပါတယ္။ maximum allowable temperature ဟာ maximum continuous temperature rating ၿဖစ္ၿပီး၊ သတ္မွတ္ထားတဲ႔ temperature rating အတြင္းမွာသာ၊ motor နဲ႔ generator တို႔ကိုအသံုးၿပဳသင္႔ပါတယ္။ သတ္မွတ္ထားတဲ႔ temperature rating ထက္ ပိုမိုေကၽာ္လြန္ၿပီး excess temperature မွာ အသံုးၿပဳခဲ႔လၽွင္၊ winding insulation ေတြ ပၽက္စီးေလာင္ကၽြမ္းသြားနိဳင္ပါတယ္။

(၁၉၆၀) ခုနွစ္အထိ motor နဲ႔ generator ေတြမွာ Class A insulation rating windings ေတြကိုသာ အသံုးၿပဳခဲ႔ၿပီး၊ (၁၉၆၀) ခုနွစ္ အလြန္ကစၿပီး Class B insulation windings ေတြကို စတင္ အသံုးၿပဳလာတာေတြ႔ရပါတယ္။ ေနာက္ပိုင္းမွာေတာ႔ application requirements အရ၊ Class E, Class F နဲ႔ Class H insulation rating windings ေတြကို ေရြးခၽယ္ အသံုးၿပဳႀကပါတယ္။ motor သို႔မဟုတ္ generator ေတြကို၊ load တင္ၿပီးေမာင္းနွင္ အသံုးၿပဳတဲ႔အခါ၊ winding resistance ေႀကာင္႔ temperature ၿမင္႔တက္ လာပါတယ္။ winding မွာၿမင္႔တက္ လာတဲ႔  rise temperature ကို၊ full load allowable temperature rise လို႔ေခါါပါတယ္။ winding ေတြမွာ safety factor အေနနဲ႔ excess temperature allowance အၿဖစ္၊ hot spot temperature တန္ဘိုး တခုကို သတ္မွတ္ထားပါတယ္။ insulation class rating အမၽိဳးအစားအလိုက္ hot spot temperature တန္ဘိုး ဟာ၊ winding တခုနဲ႔တခု မတူညီတာ ကိုေတြ႔ရပါတယ္။ insulation class rating ဟာ၊ maximum ambient temperature ဆိုတဲ႔ surrounding air temperature နဲ႔လည္း ဆက္စပ္ေနတာ၊ ေတြ႔ရပါတယ္။

Insulation Class Rating = Maximum allowable Temperature (°C) = Full Load Allowable Temperature Rise (°C) + Ambient Temperature (°C) + Hot Spot Temperature (°C) 

Fig. Insulation Class rating

insulation class rating ဆိုတဲ႔၊ Maximum allowable Temperature ဟာ၊ winding မွာၿဖစ္ေပါါလာမယ္႔၊ Full Load Allowable Temperature Rise, surrounding air temperature ဆိုတဲ႔ Ambient Temperature နဲ႔ winding ရဲ႕ safety factor တနည္းအားၿဖင္႔ excess temperature allowance ဆိုတဲ႔၊ Hot Spot Temperature စတဲ႔၊ temperature တန္ဘိုး (၃) ခုရဲ႕ စုစုေပါင္း တန္ဘိုးၿဖစ္ပါတယ္။

motor သို႔မဟုတ္ generator ေတြကို၊ over load condition မွာအသံုးၿပဳခဲ႔လၽွင္၊ windings ေတြေလာင္ကၽြမ္းပၽက္စီး သြားနိဳင္ပါတယ္။ load တက္လာတဲ႔အခါ၊ winding resistance ပါတက္လာၿပီး၊ winding temperature ပါၿမင္႔တက္ လာပါတယ္။ winding အတြက္ သတ္မွတ္ထားတဲ႔ insulation class rating တနည္းအားၿဖင္႔ maximum allowable temperature တန္ဘိုးထက္၊ ေကၽာ္လြန္ သြားတဲ႔ အခါ၊ အပူလြန္ၿပီး windings ေတြေလာင္ကၽြမ္းရတာၿဖစ္ပါတယ္။

winding ေတြေလာင္ကၽြမ္းပၽက္စီးမွဳကိုခြဲၿခားႀကည္႔လၽွင္ (၁) winding single phase failure, (၂) winding shorted phase to phase failure, (၃) winding shorted turn to turn failure, (၄) winding with shorted coil failure, (၅) winding grounded at edge of slot failure, (၆) winding grounded in slot failure, (၇) winding shorted connection failure, (၈) phase damage due to unbalance failure, (၉) winding damage due to over load failure, (၁၀) winding damage due to locked rotor နဲ႔ (၁၁) winding damage due to voltage surge ဆိုၿပီးေတြ႔ရပါတယ္။

Fig. Star connection winding single phase failure

Fig. Delta connection winding single phase failure

star နဲ႔ delta motor winding ေတြမွာ၊ phase တခုၿခင္းစီအတြက္ေပးရမယ္႔၊ supply voltage ေတြထဲမွ၊ တခုဟာ phase တခု တနည္းအားၿဖင္႔ winding coil တခုကို၊ supply မေပးနိဳင္ေတာ႔တဲ႔ အခါ၊ အၿခား winding ေတြမွာ အပူလြန္ၿပီး၊ ေလာင္ကၽြမ္းၿခင္းကို single phase failure လို႔ေခါါပါတယ္။

Fig. Winding shorted phase-to-Phase failure

Fig. Winding shorted turn-to-turn failure

winding shorted phase-to-Phase failure နဲ႔ winding shorted turn-to-turn failure လို၊ winding ပၽက္စီးေလာင္ကၽြမ္းၿခင္းေတြ ကေတာ႔၊ contaminants ဆိုတဲ႔ ၿပင္ပမွ liquid particles ေတြဝင္ေရာက္ၿခင္း၊ foreign bodies လို႔ေခါါတဲ႔ ၿပင္ပမွ၊ solid particles ေတြဝင္ေရာက္ရာမွ abrasion ဆိုတဲ႔ winding insulation ေတြေပါက္ၿပဲၿခင္း၊ vibration နဲ႔ voltage surges တို႔ေႀကာင္႔ winding insulation ေတြ ကြာကၽၿခင္း၊ တို႔ေႀကာင္႔ၿဖစ္ပြားရပါတယ္။

Fig. Winding with shorted coil failure

 
Fig. Winding grounded at edge of slot failure

  

Fig. Winding grounded in slot failure

Fig. Winding shorted connection failure
  

အလားတူ winding with shorted coil failure, winding grounded at edge of slot failure, winding grounded in slot failure နဲ႔ winding shorted connection failure အစရိွတဲ႔ winding insulation failure ေတြဟာလည္း၊ contaminants, abrasion, vibration or voltage surges ဆိုတဲ႔၊ ၿပင္ပမွ liquid particles ေတြဝင္ေရာက္ၿခင္း၊ ၿပင္ပမွ၊ solid particles ေတြဝင္ေရာက္ၿခင္း၊ vibration နဲ႔ voltage surges တို႔ေႀကာင္႔ winding insulation ေတြ ကြာကၽၿခင္း၊ တို႔ေႀကာင္႔ၿဖစ္ပြားရပါတယ္။ 

Fig. Winding damage due to unbalance failure

winding သို႔မဟုတ္ phase တခုၿခင္းစီအတြက္ေပးသြင္းရမယ္႔၊ supply voltage ေတြရဲ႕ တန္ဘိုးဟာတခုနဲ႔ တခု တူညီဖို႔ လိုပါတယ္။ အကယ္၍ phase တခုခုကို၊ unbalanced voltage အေနနဲ႔ေပးသြင္းခဲ႔လၽွင္၊ winding insulation မွာ thermal deterioration ၿဖစ္ေပါါလာၿပီး၊ winding ေတြေလာင္ကၽြမ္း ပၽက္စီးတတ္ပါတယ္။ (၁) % ခန္႔ voltage unbalance ဟာ motor မွာ (၆) % မွ (၁၀) % ခန္႕အထိ current unbalance ၿဖစ္ေပါါေစတာကိုေတြ႔ရ ပါတယ္။

Fig. Winding damage due to over load failure

အလားတူ over load condition မွာအသံုးၿပဳခဲ႔လၽွင္လည္း၊ winding insulation မွာ thermal deterioration ၿဖစ္ေပါါလာၿပီး၊ winding ေတြေလာင္ကၽြမ္းပၽက္စီးတတ္ပါတယ္။ 

Fig. Winding damage due to locked rotor

load ေႀကာင္႔ excessive starts အေနနဲ႔ စတင္ရုန္းၿပီးလည္ရတဲ႔အခါေတြနဲ႔၊ တခါတရံ reversals အေနနဲ႔ ရုတ္တရက္ေၿပာင္းၿပန္လည္ရတဲ႔ အခါေတြမွာ၊ rotor ဟာ locked ၿဖစ္သြားတတ္ပါတယ္။ မလည္ နိဳင္ေတာ႔တဲ႔ locked rotor ေႀကာင္႔ winding မွာ high current ၿဖစ္ေပါါလာၿပီး၊ thermal deterioration မွတဆင္႔၊ winding ေတြေလာင္ကၽြမ္း ပၽက္စီးတတ္ပါတယ္။ 

Fig. Winding damage due to voltage surge

switching power circuits, lightining strikes, capacitor discharges နဲ႔ solid state power devices ေတြေႀကာင္႔၊ voltage surge ၿဖစ္ေပါါတတ္ပါတယ္။ voltage surge ဟာ winding insulation ကို thermal deterioration ၿဖစ္ေပါါေစၿပီး၊ ေလာင္ကၽြမ္းပၽက္စီးတတ္ပါတယ္။


Image credit to : http://pinellaselectricmotor.com/, http://www.marineinsight.com/, http://globuselectric.com/

Remark : All images herein this website are for use of educational purpose only. The owner of this web site is not responsible for the consequences in case of violation to copyright, trademark, patent or other intellectual property rights of any third party.