Motor sargısının ömrünü belirleyen tek büyüklük sıcaklıktır. Yalıtım sınıfı, sargının dayanabileceği azami sıcaklığı; sıcaklık artışı sınıfı ise motorun çalışırken ne kadar ısındığını tanımlar.
Yalıtım sınıfının tanımı
Sargı iletkenlerini birbirinden ve gövdeden ayıran emaye, kağıt ve reçine katmanları yalıtım sistemini oluşturur. Bu sistemin sürekli dayanabileceği azami sıcaklık, bir harfle sınıflandırılır. B sınıfı 130, F sınıfı 155, H sınıfı ise 180 santigrat derecelik azami sargı sıcaklığını tanımlar. Sanayi motorlarında F sınıfı yalıtım yaygın bir seviyedir. Sınıf, motorun etiketinde belirtilir.
Sıcaklık artışı sınıfı
Motorun çalışırken ısındığı miktar, ortam sıcaklığının üzerine eklenen sıcaklık artışıyla verilir. IEC 60034-1 standardı, direnç yöntemiyle ölçülen sargı sıcaklık artışının sınırlarını belirler. B sınıfı artış 80 kelvin, F sınıfı 105 kelvin, H sınıfı ise 125 kelvindir. Bu sınırlar, kırk santigrat derece ortam sıcaklığı için geçerlidir. Sıcaklık artışı sınıfı, yalıtım sınıfından farklı bir harf taşıyabilir.
İki sınıf arasındaki güvenlik payı
Sanayi motorlarında yaygın uygulama, F sınıfı yalıtımlı bir motoru B sınıfı sıcaklık artışına göre çalıştırmaktır. Kırk derecelik ortamda B sınıfı artışla sargı ortalama 120 dereceye ulaşır. F sınıfı yalıtımın sınırı ise 155 derecedir. Aradaki fark, motora belirgin bir ısıl güvenlik payı bırakır. Bu pay, yüksek ortam sıcaklığında ya da hafif aşırı yükte tüketilir.
Ortalama sargı sıcaklığının üzerine bir de sıcak nokta payı eklenir. Sargının en sıcak bölgesi, direnç yöntemiyle ölçülen ortalamanın birkaç derece üzerindedir.
Sıcaklığın ömre etkisi
Yalıtım malzemesi, sıcaklıkla birlikte kimyasal olarak yaşlanır. Sınırın üzerindeki her sıcaklık artışı, yaşlanmayı katlanarak hızlandırır. Yaygın bir yaklaşık kural, sınırın on derece üzerine çıkmanın yalıtım ömrünü yarıya indirdiğini söyler. Sargı yanması bu yüzden ani değil, biriken bir sürecin sonudur. Sıcaklığın izlenmesi, sargı ömrünü doğrudan uzatır.
Ortam sıcaklığı ve rakım
Etiketteki anma değerleri, kırk santigrat derece ortam sıcaklığı ve deniz seviyesine yakın bir rakım için verilir. Ortam sıcaklığı yükseldiğinde motorun atabileceği ısı azalır ve taşıyabileceği güç düşer. Rakım arttıkça hava yoğunluğu düştüğünden soğutma yine zayıflar. Katalogdaki düşürme katsayıları bu iki koşulu hesaba katar. Sıcak bir kompresör dairesinde motor bir üst kademeden seçilir.
Yalıtım direnci ölçümü
Sargı ile gövde arasındaki yalıtım direnci, yüksek gerilimli bir yalıtım direnci test cihazıyla ölçülür. Ölçüm, motorun enerjisi kesilip uçları topraklandıktan sonra yapılır. Yeni bir motorda direnç çok yüksektir; nem, kir ve yaşlanma bu değeri düşürür. Tek bir okuma yerine, aynı sıcaklıkta alınan ölçümlerin zaman içindeki eğilimi anlamlıdır. Ölçümden sonra sargı yeniden topraklanarak boşaltılır. Uzun kablolu tahriklerde ölçüm, motorun uçlarından ayrı olarak kablo için de yinelenir.
Aşırı yükün ısıl karşılığı
Motorun sargısında harcanan kayıp, akımın karesiyle orantılıdır. Anma akımının yüzde on üzerinde çalışan bir motorda bakır kaybı yaklaşık yüzde yirmi bir artar. Artan kayıp, sıcaklık artışını doğrudan yükseltir. Sürekli hafif aşırı yük, ani bir arıza yaratmaz ama yalıtım ömrünü sessizce tüketir. Motorun akımı bu yüzden düzenli olarak ölçülüp kaydedilir.
Sıcaklığın ölçülmesi
Sargı sıcaklığı, doğrudan bir termometreyle değil sargının direnç değişiminden hesaplanır. Bakırın direnci sıcaklıkla düzenli biçimde artar. Deney sırasında motor durdurulup sargı direnci ölçülür ve soğuk değerle karşılaştırılır. Sahada ise sargıya gömülü sensörler kullanılır. Bu sensörler, ortalamayı değil gömüldükleri noktanın sıcaklığını verir. Sargı başlarına yerleştirilmeleri, en sıcak bölgeye yakın bir okuma sağlar.
Gömülü sıcaklık sensörleri
Yaygın seçenek, sargı başlarına yerleştirilen pozitif sıcaklık katsayılı termistörlerdir. Bu sensörler, belirlenen bir sıcaklığa ulaşıldığında dirençlerini keskin biçimde yükseltir. Bağlı bulundukları koruma rölesi motoru durdurur. İkinci seçenek, sıcaklığı sürekli okuyan direnç termometreleridir. Bunlar sıcaklığın eğilimini izlemeye ve arızayı erken görmeye olanak tanır.
İnvertörle sürüşün etkisi
Frekans invertörü, sargı uçlarında dik kenarlı gerilim darbeleri oluşturur. Uzun kablolarda bu darbeler yansıyıp tepe gerilimini yükseltir. Yükselen tepe gerilimi, sarım telinin emaye yalıtımını kısmi boşalmalarla yıpratır. İnvertörle sürülecek motorlarda takviyeli sargı yalıtımı tercih edilir. Düşük devirde soğutmanın zayıflaması da sargı sıcaklığını yükseltir.
Sıcaklık sınıfının etikette okunması
Motor etiketinde yalıtım sınıfı ile sıcaklık artışı sınıfı ayrı ayrı yer alır. Bir motorun etiketinde F sınıfı yalıtım ve B sınıfı artış birlikte yazılıysa, motor ısıl payla çalıştırılıyor demektir. Yalnızca tek bir harf verilmişse, bu harf yalıtım sınıfını gösterir. Artış sınıfı belirtilmemişse yalıtım sınıfının tam kullanıldığı varsayılır. Bu ayrım, aynı gövdeden alınabilecek gücü doğrudan etkiler. Yüksek ortam sıcaklığında çalışacak bir motorda, ısıl payı bulunan bir etiket kombinasyonu tercih edilir.
Nem ve yoğuşma
Duran bir motorun içi, ortam soğuduğunda nem yoğuşturur. Yoğuşan su, sargının yalıtım direncini düşürür ve ilk çalıştırmada kaçak akıma yol açar. Gövde ısıtıcısı, duruş boyunca motorun içini ortamın birkaç derece üzerinde tutar. Uzun duruşlardan sonra yalıtım direnci ölçülür. Ölçüm değerlerinin zaman içindeki eğilimi kaydedilir. Sıcaklık düzeltmesi yapılmadan farklı mevsimlerde alınan okumalar birbiriyle karşılaştırılamaz.
Sargı yeniden sarımı
Yanan bir sargı, atölyede yeniden sarılabilir. Eski sargının çıkarılması sırasında sac paketin aşırı ısıtılması, sacların arasındaki yalıtımı bozar ve demir kaybını yükseltir. Kayıp yükselen bir motor, sarım sonrası daha çok ısınır ve verimini yitirir. Yeni sargının kesiti, sarım şeması ve emprenye reçinesi özgün değerlerine uygun seçilir. Yalıtım sınıfı düşürülürse motorun sıcaklık payı da ortadan kalkar.
Seçime etkisi
Yalıtım sınıfı, tahrikin ortam sıcaklığına ve çalışma rejimine göre belirlenir. Sık kalkan ya da sıcak ortamda çalışan motorlarda sınıf yükseltilir. Termistör koruması, akım ölçen bir termik röleden daha doğrudan bir güvence sunar; kurulum ayrıntıları motor koruma ve termik röle kapsamında yer alır. Motorun genel seçimi trifaze elektrik motoru çerçevesiyle yapılır.
Yalıtım sınıfı sargının dayanma sınırını, sıcaklık artışı sınıfı ise motorun bu sınıra ne kadar yaklaştığını anlatır. İkisi arasındaki fark, motorun sahadaki güvenlik payıdır ve bilinçli olarak tüketilmemelidir.
