전기절연 내열성 등급

정의

전기절연 내열성 등급은 절연재료가 견딜 수 있는 최고 허용온도에 따라 기기의 절연계급을 나눈 기준이다.

절연물은 온도가 높을수록 빨리 노화되므로, 절연계급이 기기의 온도 한계를 정한다.

등급은 Y, A, E, B, F, H 순으로 허용온도가 높아진다.

절연계급과 허용온도

Y 90℃, A 105℃, E 120℃, B 130℃, F 155℃, H 180℃ 순으로 허용온도가 높아진다.

Y·A·E는 유기 재료가 중심이고, B 이상은 운모·유리섬유 같은 무기 재료가 주가 된다.

등급이 높을수록 재료가 무기질 쪽으로 옮겨 가고 재료비도 커진다.

180℃를 넘는 등급은 200, 220, 250 등 숫자 등급으로 표시한다.

열화 원리

절연물은 온도가 올라가면 화학 반응으로 열화가 빨라진다.

열화 속도는 온도에 대해 지수적으로 커지므로, 허용온도를 조금만 넘어도 수명이 크게 줄어든다.

수명은 기준 온도의 수명 L0에서 온도 차를 10℃ 단위로 지수 감소시켜 어림한다.

다만 10℃ 법칙은 경험칙이므로, 실제 판정은 열수명 시험 결과를 우선한다.

절연계 구성

절연계는 도체, 절연재료, 함침재, 접착재를 한 묶음으로 본 체계다.

같은 절연재료라도 함침재나 접착재가 다르면 등급이 달라질 수 있다.

내열등급은 개별 재료 하나가 아니라 이 조합 전체의 열수명으로 정한다.

함침재가 공극을 채우지 못하면 부분 방전과 국부 과열이 생겨 실제 등급보다 빨리 열화된다.

열등급 판정 절차

열등급은 실제 기기와 같은 조합으로 만든 시험편을 가속 열노화시켜 정한다.

여러 온도에서 노화시키며 절연저항, 내전압, 기계 강도를 일정 시간마다 측정한다.

종점에 닿은 시간을 온도별로 모아 수명 곡선을 그린다.

기준 시간에 대응하는 온도를 온도 지수로 정하고, 이를 표준 등급 온도로 내린다.

이 순서가 열등급 판정의 기본 흐름이다.

허용 온도와 온도 상승

허용 온도는 주위 온도와 온도 상승 한도를 더한 값으로 본다.

회전 기기는 권선의 온도 상승 한도로 허용 온도를 다시 정한다. 표준 주위 온도는 40℃다.

예를 들어 B종 권선의 상승 한도 80K에 주위 온도 40℃를 더하면 120℃다.

120℃는 최고 허용온도 130℃ 이하이므로 열적 여유 10K가 남는다.

여유 온도 계산

정답은 120℃다. 40 더하기 80이며 허용 한도 130℃ 이하다.

허용 온도 여유는 최고 허용온도에서 허용 권선 온도를 뺀 값이다.

F종 155℃ 절연계를 주위 40℃, 온도 상승 100K인 기기에 쓰면 여유는 15K다.

정리하면 절연계급은 최고 허용온도 기준이며, 주위 온도와 온도 상승을 더해 여유를 본다.